сше характеристики такие, как излучаемая мощность, КНД, ДН, КПД и др. Как было сказано ранее, дри их определении должны учитываться специфические особенности активных передающих гнтенн, а также к какому классу АПА относится анализируема антенна (АУМ, АГ).

В качестве исходных параметров, характеризующих направленные свойства АПА на п-й гармонике, кроме нормированных матриц собственных и взаимных сопротивлений излучателя Zi, и векторов возбуждающих токов iP>>n должны быть известны также векторные комплексные ДН излучатели fp,n(e, ф); р=1, .... I (/ - количество входов излучателя АПА), определяемые в предложении, что вход р излучателя возбуждается при разомкнутых остальных входных зажимах излучателя [14]. В этом случае ДН АПА на частоте п-й гармоники

ф)=<1.Р>/(е. ф)>п. (1-24)

где <iri(P) - матрица-строка токов, возбуждающих излучатель на п-й гармонике, 1(6, (р)Уп - вектор-столбец, образованный из векторных комплексных ДН. Коэффициент направленного действия излучателя в направлении (6о, фо) [14]

вя< у)(е,.фо)) 1

Здесь индекс t обозначает транспонированную матрицу, а знак * - операцию комплексного сопряжения.

Энергетические па1раметры АПА рассчитываются следующим образом-

излучаемая мощность

Рхп=( i(,P)-JL±ij?i(P)\ ; (1.26У

мощность, потребляемая от источников питания АПА,

Ро = <е со i >>o- <ij°> Z.0 i< >>o = < > i°>>o; (1-27)]

мощность возбуждения АПА н а п-й гармонике

/в = <иГ(1-28)Г

суммарная мощность, потребляемая от всех независимых источников ЭДС,

/ от = Ро + Рвп = <uj i< >o + 2 i< > ; < 1.29)]

n=l n=l

коэффициент полезного действия

n=-Px/Pnor. . (1.301

где Pj- мощность излучения на рабочей частоте АПА.

Ишользуя приведенные соотношения, можно определить все требуемые характеристики АПА как на основной частоте, так и на частотах гармоник.

1.4. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СЛАВОНАПРАВЛЕННЫХ АКТИВНЫХ ПЕРЕДАЮЩИХ АНТЕНН

Для решения задачи машинного проектирования АПА в пол ном объеме, исходными данными обычно являются требования к ее энергетическим параметрам и параметрам, характеризующим направленные свойства, а также конструктивные и эксплуатационные требования (габаритные размеры, масса, тип излучателя и т. д.). В результате проектирования должны быть определены все данные, необходимые для реализации устройства, удовлетворяющего поставленным требованиям. То есть, должны быть определены параметры излучателя, выбраны структурная и принципиальная схемы, определены типы и параметры линейных и нелинейных элементов, используемых 1в АПА. Проектирование АПА значительно усложнено и тем обстоятельством, что АП антенн работают в нелинейном режиме. В [18] отмечается, что при исследовании нелинейного устройства сложную проблему представляет уже С11рогий анализ схемы. Кроме того, наличие трудно-формализуемых процедур (например, выбор функциональной схемы АПА) не позволяет в настоящее время разработать методику и алгоритмы полного машинного проектирования АПА. В связи с этим весь процесс проектирования разделяется на несколько этапов, отличающихся степенью формализации.

Для слабонаправленных АПА наиболее характерна следующая последовательность проектирования: выбор функциональной схемы АПА; выбор типа активных приборов (АП) и анализ их характеристик; проектирование излучателя; проектирование линейной части схемы; анализ всей схемы АПА в целом; корректировка номиналов элементов. Рассмотрим кратко этапы решения задач и их характерные особенности.

Первый этап - выбор функциональной схемы АПА. На данном этапе, исходя из предъявляемых к антенне требований, должна быть выбрана ее функциональная схема.

Второй этап - выбор типа активных приборов. При выборе типа АП используются результаты анализа их параметров в оптимальном .режиме. Оптимальный режим нелинейного транзистора соответствует максимальной мощности в нагрузке и комплексно-сопряженному согласованию его полного входного сопротивления с полным сопротивлением генератора возбуждения при задан-шй величине входной мощности.

В настоящее время задачи выбора, решаемые на этих двух этапах проектирования, практически не формализованы. Их решение производится непосредственно разработчиком с минималь-мым привлечением ЭВМ. Для алгоритмизации таких задач необходимо разрабатывать и создавать банки данных, включающие

различные схемы АПА, их параметры, типы параметры вьшу-скаедых промышленностью АП. Это позволит полностью автоматизировать процесс выбора как функциональных схем АПА, так и применяемых в них АП. Применение ЭВМ для анализа АП в оптимальном режиме позволяет устранить измерения параметров АП и тем самым сократить время второго эташа проектирования. Решение данной задачи предполагает наличие достаточно точных моделей АП, эффективных алгоритмов расчета их параметров.

Существующее противоречие между скоростью и точностью вычислений при анализе параметров АП вызывает необходимость иерархической структуры моделей АП, включающей в себя различные по степени адекватности математические модели. Если предъявляются требования только к вычислению входной мощности АП, его полных входных и выходных сопротивлений на основной гармонике, то, как будет показано в гл. 2, такая задача полностью решается при использовании приближенной модели. Задание требований к определению других параметров предполагает использование более строгих ММ.

Проводимое на третьем этапе проектирование излучателя [19, 20], исходными данными для которого являются требования к характеристикам направленности и полученные на втором этапе результаты анализа АП, должно учитывать кроме общих требований также требования, обусловленные спецификой применения излучателя в схеме АПА. Важным требованием к излучателю является требование к частотной зависимости его входного сопротивления, так как применяемое часто непосредственное соединение излучателя с АП кроме несомненных достоинств (уменьшение потерь в цепях связи) имеет и отрицательные стороны- увеличивается уровень нежелательных излучений на частотах гармоник. Одним из способов борьбы с данным явлением является выбор такого сопротивления излучателя на частотах гармоник, которое позволило бы уменьшить уровень побочных излучений. Таким образом, проектирование излучателя должно проводиться с учетом требований к характеристикам направленности и его входному сопротивлению как на основных частотах, так и на частотах гармоник. Данная задача относится к оптимизационным и предполагает наличие хорошо разработанных алгоритмов расчета характеристик направленности, входного сопротивления применяемых в АПА излучателей.

Четвертый этап - проектирование линейной части схемы. Исходными данными для решения задач данного этапа служат энер.-гетические характеристики АПА, результаты проектирования излучателя и анализа АП, полученные на втором и третьем этапах проектирования АПА. Решаемые задачи на данном этапе относятся к задачам схематического проектирования.

Под схемотехническим проектированием понимается разработка принципиальной схемы, в ходе которой должны быть решены три основные задачи [11]: выбрана топология (конфигурация) схемы; определены типы параметры элементов, входящих в схему