В начальный период ФАР находили применепие исключительно в военной аппаратуре. В настояпдее время ФАР и другие варианты антенн с электронным сканированием широко используются в различных видах и невоенной радиоаппаратуры - это радионавигационпых системах обеспечения аэропортов, системах спутникового вепдания и связи с искусственными спутниками земли, системах связи с подвижными объектами и системах обеспечепия безопасности движения автомобиля.

После длительного перерыва в 1998 г. в Москве была созвана XXVIII Конференция по теории и технике антенн. Теперь конференция стала международной. Среди докладчиков и участников конференции бьши специалисты из США, Франции, Швеции и других стран. Значительная часть докладов была посвяпдена ФАР. В кулуарах конференции многие специалисты из Российских научных центров говорили о том, что книга О.Г. Вендика до сих пор сохранила свое значение как пособие по разработке антенн с электронным сканированием, хотя и стала библиографической редкостью. Высказывались пожелапия о том, что хорошо бьшо бы книгу переиздать. Действительно, несмотря на то, что после издания книги прошло более тридцати лет, в новейших публикациях часто встречаются ссылки на материал книги. Так в Трудах упомянутой XXVIII Конференции по теории и технике антенн находим две ссьшки на книгу [1.1]: в докладе, посвяпдёпном оценке взаимной связи между антеннами [1.3], и в докладе, посвяпдёпном оптимизации элемента антенной решётки [1.4]. В статьях, опубликованных за последние годы в сборнике Антенны , журналах Радиотехника , Радиотехника и Электроника , также можно встретить ссьшки на книгу [1.1]. Это значит, что она до сих пор нужна, и её новое издание несомненно принесёт пользу.

В новом издании книга имеет двух авторов (О.Г. Вендик и М.Д. Пар нес) и получила изменённое название Антенны с электронным движением луча (Введение в теорию) . В основу второго издания положен текст первого издания, при этом текст отредактирован и супдествепно дополнен (см. Предисловие авторов второго издания). Книга оснапдена ссьшками на современную литературу по проблеме.

Несколько слов об авторах второго издания книги.

О.Г. Вендик - профессор С.-Петербургского электротехнического университета ЛЭТИ , известный специалист в области техники СВЧ университета ЛЭТИ . Заметим, что на XXVIII Конференции по теории и технике антенн он сделал пленарный (приглашённый) доклад по элементной базе антенн с электронным сканированием [1.5]. Начиная с 1988 г., О.Г. Вендик - активный участник Европейской Копференции по Технике СВЧ (European Microwave Conference). На этой конференции им сделаны три пленарных (приглашённых) доклада. В 1992-1997 гг. он член Программного комитета конференции. О.Г. Вендик неоднократно работал в зарубежных университетах в Англии, Швеции, Германии.

М.Д. Нарнес, также ученик Ю.Я. Юрова, выпускник ЛЭТИ 1980 г., кандидат технических наук, в настоящее время руководит фирмой Аскор , осуществляющей разработку и производство СВЧ аптепп. Высокий теоретический уровень и практический опыт авторов говорит о том, что новое издание книги безусловно отвечает современным требованиям к книге, которая должна обеспечить фундаментальные основы разработки и иснользования современных антенн с электронным управлением диаграммой нанравленности.

Надеюсь, что новое издание книги будет содействовать дальнейшему развитию техники антенн в нашей стране.

Чл. корр. РАН, Л.Д, Бахрах, Москва, 2001.

ОТ АВТОРОВ НАСТОЯЩЕГО ИЗДАНИЯ

Предлагаемая читателю книга представляет собой частично переработанное издание книги Антенны с немеханическим движением луча (введение в теорию) , увидевшей свет в издательстве Советское Радио в 1965 г. Во Введении к первому изданию содержался абзац: Предстаеие ближайшие перспективы развития радиотехники, мы легко можем придти к выводу, что антенны с медленным и инерционным механическим движением должны уступить место антеннам с немеханическим управлением, подобно тому, как диск Нипкова уступил место электронным трубкам . Развитие антенной техники за прошедшие годы подтвердило правильность высказанного предположения. За это время опубликовано много монографий и учебных пособий, посвященных антеннам с электронным управлением и в особенности фазированным антенным решёткам (ФАР). Как показал опыт общения со специалистам, запятыми разработкой и применением антенн с электронным управлением, основные положения теории таких антенн, развитые в начальный нионерский период освоения нового нанравления, сохранили своё значение. Это и стало причиной того, что мы решились объединить наши усилия и переиздать книгу после её некоторой нереработки.

Переработка коснулась тех разделов, в которых применение современной вычислительной техники позволило упростить расчётные процедуры и отказаться от громоздких аналитических преобразований. В новом издании книги добавлены разделы, посвященные принципам действия и характеристике качества управляющих устройств ФАР, расширен раздел, посвященный влиянию квантования фазового распределения па свойства диаграммы направленности ФАР, более подробно рассмотрены неэквидистантные решётки излучателей, включён раздел, посвященный сверхнаправленным антеннам и антеннам уменьшенных размеров. В новом издании приведены примеры современных конструкторских решений ФАР, устранены замеченные опечатки, раскрыты некоторые абзацы, которые начинались словами: легко видеть, что... , а также обновлён синеок литературы.

Мы открываем список литературы перечнем монографий и учебных пособий па русском и английском языках [2.1 2.30], которые оказались в ноле нашего зрения. Мы не можем утверждать, что этот синеок полон. Однако и в таком виде оп может быть полезен читателю, который ставит своей целью получить представлепие о современном состоянии теории и практической реализации антенных систем с электронным управлением диаграммой нанравленности. Мы рекомендуем обратить внимание на обзор Эли Брукнера, опубликованный в Трудах 28-й Московской конференции но теории и технике антенн[4.28], а также на статью о пионерских работах группы Юрова Ю.Я. в 1955 -1960 гг., которая бьша опубликована в сборнике Антенны [1.2].

Авторы весьма признательны Л.Д. Бахраху за помош;ь в работе над новым изданием книги, а также за предоставленные материалы о новых методах частотного сканирования, включенные в книгу как §4.3, 4.4, 4.5. Разделы но управляющем устройствам § 6.1, 6.2, 6.3 написаны И.Б.Вендик, а параграфы 7.1,7.2,7.3 нанисал М. Д.Парнес.

Авторы благодарны Г.А.Ивановой за дизайн книги, подготовку всех рисунков, а также за большую работу но компьютерной верстке.

О.Г. Вендик, М.Д. Нарнес, С.-Нетербург, 2001.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ИЗДАНИЮ 1965 г.

В периодической литературе имеется много работ, посвящепных аптенпам с немеханическим движением луча. Интерес к ним вызван непрерывным ростом объема информации, которую должны перерабатывать современные радиотехнические системы. Их антенны должны позволять быстро и гибко изменять направление максимума приема или излучения электромагнитных волн зачастую по весьма сложным законам, основанным на требованиях теории информации. Эти требования, предъявляемые к антеннам, оказываются в больпшнстве случаев невыполнимыми с помощью старой техники аптенн с механическим приводом. Кроме решения задач, предъявляемых требованиями теории информации, немеханическое движение луча антенны позволяет получить новое эффективное решение таких технических задач, как стабилизация луча антенны при качке корабля, а также убрать тяжелые электромеханические приводы антенн с обычным медленным круговым обзором и за счет этого повысить надежность системы в целом. Электрическое управление излучением антенны позволяет придать антенне ряд качественно новых свойств. Такая антенна в составе радиотехнической системы выполняет функции не только приема или излучения электромагнитной энергии. Она используется как активный элемент обработки информации о распределении источников энергии в окружающем антенну пространстве.

Появление и быстрое внедрение в жизнь антенн этого типа поставило новые задачи перед инженерами, занятыми разработкой антенных устройств. Несмотря на обилие периодической литературы, в настояпщй момент нет руководств, обобпдаюпщх теоретический и практический опыт изучения и разработки антенн с немеханическим движением луча. Журнальные статьи, посвященные этим вопросам, можно разделить на две группы: 1) описание конкретных конструкций и их технических характеристик; 2) теоретические работы, посвященные анализу обпщх свойств антенн с электрическим управлением диаграммой направленности, а также вопросам синтеза таких антенных систем. Непосредственное использовапие журнальных статей для инженера-разработчика, как правило, затруднительно из-за отсутствия системы, разнобоя в обозначениях и т.д. Настоящее издание является попыткой создать пособие, в котором обобщены основные положения теории, выведены математические соотношения, необходимые для анализа и синтеза антенн с немеханическим движением луча.

При разработке всякой антенны с движением луча приходится решать две основные группы вопросов:

1. Компоновка антенной системы.

2. Разработка системы, осуществляющей обработку сигнала.

Первая группа охватывает вопросы формирования диаграммы направленности системой излучателей, из которых составлена антенна и исследования закономерностей ее движения, расчет ошибок, возникающих при движении диаграммы направленности, вопросы подавления боковых лепестков и т. п.

Вторая группа содержит вопросы, связанные с обработкой сигналов, поступающих в отдельные излучатели. Система обработки сигнала может представлять собой совокупность управляющих устройств, воздействующих на поток электромагнитной энергии в фидерном тракте (фазовращатели, коммутаторы), и электронной схемы для управлепия ими. В некоторых случаях обработка сигнала может осуществляться единой электронной схемой, включающей в себя различные комбинации следуюпщх элементов: приемников, усилителей, преобразователей и умножителей частоты, фазосдвигаюпщх элементов, систем памяти, систем кодирования сигналов и их цифровой обработки. Построение системы излучателей должно вестись параллельно с разработкой устройств, осуществляющих обработку сигнала. Может оказаться, что удачно разработанная система излучателей практически трудно реализуется из-за невыполнимости требований, которые она предъявляет к управляющим устройствам. К сожалению, мы еще не располагаем устройствами, способными управлять амплитудой и фазой электромагнитной волны, с достаточно высокой скоростью, которые удовлетворяли бы всем предъявляемым к пим требованиям: стабильности.