Величины (17) отличаются друг от друга тем сильнее, чем короче решетка. Это означает, что с уменьшением числа излучателей амплитудное распределение в решетке, соответствующее регулярной части тока, существенно искажается по сравнению с амплитудным распределением волн в фидерных линиях, возбуждающих излучатели. Это и является главной причиной искажений диаграммы направленности решетки с небольшим числом излучателей, выражающихся в увеличении уровня боковых лепестков. С ростом размеров решетки величины (17) стремятся к одному и тому же пределу, равному , и соотношение между амплитудами токов щелей, индуцированных парциальными возбуждениями (16), стремится к соотношению между парциальными возбуждениями. Поэтому в решетках с большим числом излучающих элементов уровень боковых лепестков диаграммы направленности регулярной части тока стремится к величине, соответствующей амплитудному распределению волн, возбуждающих излучатели. Таким образом, искажения диаграммы направленности ФАР с относительно небольшим числом излучателей могут быть выявлены путем анализа взаимодействия излучателей в бесконечных антенных решетках. Сказанное не означает, что краевые волны не искажают диаграмму направленности ФАР с большим числом излучателей. Можно показать, что искажения диаграммы направленности, связанные с излучением краевых волн в больших решетках, возникают при приближении максимума диаграммы направленности к границам сектора сканирования. Из анализа поля излучения щелевой бесконечной решетки, а также из графиков, представленных на рис. 1,а, следует, что при приближении луча к границе сектора сканирования в результате уменьшения амплитуды регулярной части тока уровень главного максимума диаграммы направленности, как и уровень максимального излучения краевой волны, не зависит от числа излучателей решетки. Поэтому в направлении максимума излучения краевой волны возникает боковой лепесток, уровень которого с ростом числа излучателей неограниченно увеличивается по сравнению с уровнем излучения регулярной части тока в указанном направлении. При этом соотношение максимумов излучения регулярной части тока и краевой волны остается практически постоянным.
На рис. 2,в показана зависимость уровня максимума бокового лепестка, связанного с излучением краевой волны, и уровень бокового излучения регулярной части тока в направлении указанного максимума от числа излучателей в равномерно возбужденной щелевой решетке, луч которой отклонен на предельный угол, определяемый выражением [3]
(18) |
Из графиков следует, что в больших решетках в области боковых лепестков с уровнем -30…-50 дБ ввиду излучения краевой волны возникает дополнительный боковой лепесток, уровень которого составляет -22,5 дБ, т. е. уровень бокового излучения в направлении максимума диаграммы направленности краевой волны заметно увеличивается. На рис. 2,а (кривые 4, 5) в масштабе кривой 1 показаны огибающие боковых лепестков регулярной части тока равномерно возбуждаемой щелевой решетки с различным числом излучателей, луч которых отклонен от нормали на предельный угол (18). Вследствие значительной ширины диаграммы направленности краевой волны увеличение уровня бокового излучения происходит в достаточно большом секторе углов.
Таким образом, краевые эффекты, обусловленные возникновением краевых волн на границе излучающего полотна, приводят не только к осцилляциям тока излучателей краевой зоны, но и появлению дополнительных лепестков в направлениях ослепления решетки. Указанные искажения диаграммы направленности возникают при отклонении луча решеток с большим числом излучателей на предельный угол в секторе однолучевого сканирования. В решетках с низким уровнем бокового излучения и небольшим числом излучателей существенное изменение уровня боковых лепестков обусловлено изменением амплитудно-фазового распределения регулярной части тока, которое описывается взаимодействием излучателей в бесконечной антенной решетке.