Воспользовавшись соотношениями, приведенными в [4], можно найти матрицу рассеяния объединения двух многополюсников — делителя мощности и излучающего блока. Задавая теперь амплитуду волны на входе делителя мощности, можно получить амплитуду отраженной волны и амплитуды гармоник в канале Флоке, по которым легко рассчитать ДН блока в составе ФАР [1].

В [5] приведены соотношения, позволяющие найти амплитуды падающих и отраженных волн в линиях, соединяющих многополюсники и . Зная эти амплитуды, в случае делителя мощности с поглощающими элементами можно найти мощность, рассеиваемую в каждом поглощающем элементе.

Необходимо отметить, что при реализации численного алгоритма изложенный выше подход оказывается существенно эффективнее, чем прямое решение граничной задачи для блока MxN излучателей путем рассмотрения бесконечной ФАР с периодом, равным блоку. Действительно, например, для волноводных излучателей [1] в последнем случае получим систему из MxN операторных уравнений, которая с помощью метода моментов может быть сведена к системе из линейных алгебраических уравнений. При использовании изложенного выше подхода необходимо MN раз обращать матрицу размерности . Учитывая, что количество операций при обращении матрицы порядка n методом Гаусса растет приблизительно как , получаемый выигрыш в машинном времени составит раз.

На базе математической модели и программы для расчета характеристик бесконечной плоской ФАР из круглых волноводов была разработана программа расчета характеристик блочной ФАР. Все расчеты проводились для решетки с квадратной сеткой расположения излучателей. Расстояния между волноводами были взяты равными 0,7, а радиус волновода 0,34. Все приведенные результаты соответствуют E-плоскости волноводных излучателей. На рис. 3 изображены диаграммы направленности блока в зависимости от его размеров: 1 — для блока 1×1; 2 — для блока 2×2 и 3 — для блока 5×5 излучателей. При расчетах использовался согласованный со входа делитель, обеспечивающий равноамплитудное распределение внутри блока [4]. Для всех диаграмм характерно наличие провалов, связанных с периодичностью расположения излучателей и периодичностью блоков. Известно [1], что для обычной бесконечной решетки характерно полное запирание в момент появления дифракционных максимумов в области действительных углов. В случае блочной решетки нулевым является только провал, связанный с периодичностью излучателей ( = 25°), а остальные же провалы в ДН блока являются ненулевыми. Действительно, ДН блока в бесконечной блочной решетке определяется нулевой гармоникой Флоке, соответствующей парциальному возбуждению с индексами k, l = 0 в (4), и поэтому в ДН блока появляется нулевой провал, как и в обычной решетке. Если претерпевают полное отражение волны других парциальных возбуждений, то происходит перераспределение значений амплитудных коэффициентов в формуле (4) вследствие взаимодействия волноводных излучателей через делитель мощности блока и появляются дополнительные провалы в ДН блока, которые, однако, имеют ненулевую глубину. Последнее обстоятельство, в частности, связано с тем, что данному парциальному возбуждению соответствует лишь часть мощности, приходящейся на один блок. По этой причине максимумы коэффициента отражения на входе блоков не достигают единичного значения, в отличие от случая обычной бесконечной решетки. Этот факт иллюстрируется рис. 4, а, на котором изображена зависимость коэффициента отражения на входе делителя мощности для блока размером 2×2 излучателя, аналогичная зависимость для блока 5×5 излучателей приведена на рис. 4, б (кривая 1).

Особый интерес представляет случай, когда при сканировании фазируются не только блоки, но и излучатели блоков, т. е. когда излучатели блоков сфазированы в направлении фазирования всей решетки. Для расчета характеристик такой решетки использовался согласованный со входа делитель мощности, в плечах которого установлены фазовращатели. Величина поля в главном максимуме такой решетки такая же, как и у обычной решетки с поэлементным фазированим. Однако за счет того, что отраженные от раскрыва волны переотражаются от делителя, проходя при этом дважды через фазовращатели, возникают боковые лепестки, которые отсутствуют в решетке полубесконечных волноводов. Кроме того, здесь происходит перераспределение энергии между волноводами за счет взаимной связи через делитель мощности. Суммарный уровень этих боковых лепестков, как показали расчеты на ЭВМ, может достигать 4-6 % падающей мощности (в секторе однолучевого сканирования). В связи с тем, что часть отраженной мощности переизлучается в боковые лепестки, такая решетка оказывается лучше согласована со входа делителя мощности. Зависимость модуля коэффициента отражения от угла сканирования на входе делителя такой решетки (размер блока — 5×5 излучателей) приведена на рис. 4, б (кривая 2).

Представляет интерес исследование характеристик ФАР с делителем мощности, включающим в себя поглощающий элемент, для обеспечения развязки выходов делителя. При использовании такого делителя часть мощности рассеивается в поглощающем элементе. Поэтому наиболее интересными представляются энергетические характеристики такой ФАР. На рис. 4, в изображена зависимость мощности, рассеиваемой в делителе по отношению к падающей на вход мощности для решетки с блоком 1×2 излучателя. Как видно из графика, мощность потерь в делителе особенно велика в моменты появления дифракционных максимумов в области действительных углов, когда разность фаз между отраженными волнами в разных волноводах максимальна.

Таким образом, изложенный подход позволяет построить эффективный алгоритм расчета характеристик блочных ФАР, предназначенных для сканирования в ограниченном секторе углов и обычных ФАР с поэлементным фазированием с учетом взаимодействия излучателей как по внешнему пространству, так и через цепи разводки питания.

Приведенные численные результаты показывают необходимость учета влияния делителя мощности при проектировании фазированных антенных решеток.