SYNTHESIS OF PHASED ARRAY ANTENNA WITH FLAT-TOPPED DIRECTIONAL PATTERN
Authors: Останков А.В. , Нечаев А.С. , Дашян С.Ю. 
Published: July 2021

При синтезе фазированной антенной решетки с секторной диаграммой направленности методами, основанными на разложении диаграммы в обобщенный ряд Фурье, затруднительно обеспечить заданные показатели качества направленности. Причинами ухудшения показателей секторной диаграммы являются конечное число используемых при синтезе базисных функций и ограниченность в пространстве амплитудно-фазового распределения на апертуре решетки. Цель работы - показать на примере линейной эквидистантной антенной решетки, что применение при синтезе оптимизированного шаблона оригинальной формы позволяет достичь улучшенных показателей секторной диаграммы направленности. Для обеспечения предыскажений диаграммы направленности предложен шаблон, один параметр которого определяет ширину, а второй - степень сглаженности вершины диаграммы. Малое число параметров шаблона дает возможность при его оптимизации отказаться от методов эволюционного поиска и упростить процедуру синтеза. На конкретных примерах показано, что применение оптимизированного шаблона позволяет достичь улучшенных показателей секторной диаграммы направленности. Так, удается существенно снизить амплитуду переколебаний вершины диаграммы направленности при максимально возможной крутизне её скатов, а также добиться точного соответствия ширины диаграммы исходно заданному сектору. Применение представленной методики синтеза позволяет проектировать линейные фазированные антенные решетки для формирования секторных диаграмм направленности с улучшенными показателями качества

It is difficult to provide the specified indicators of the directivity quality of the flat-topped radiation pattern when synthesizing a phased array antenna using methods based on the expansion of the diagram into a generalized Fourier series. The reasons for the deterioration of the flat-topped radiation pattern indicators are the finite number of basic functions used in the synthesis and the space limitation of the amplitude-phase distribution at the array aperture. The purpose of the work is to show, using the example of a linear equidistant array antenna, that the use of an optimized template of the original form in the synthesis makes it possible to achieve improved indicators of the flat-topped radiation pattern. To ensure the predistortion of the radiation pattern, we proposed a template, one parameter of which determines the width, and the second, the degree of smoothness of the pattern vertex. A small number of template parameters make it possible, when optimizing it, to abandon the methods of evolutionary search and to simplify the synthesis procedure. Using specific examples, we show that the use of an optimized template allows you to achieve improved indicators of a flat-topped radiation pattern. As a result, it is possible to significantly reduce the amplitude of oscillations of the top of the radiation pattern at the maximum possible steepness of its fronts, as well as to achieve an exact match of the width of the pattern to the initially specified sector. The application of the presented synthesis technique allows designing linear phased arrays antenna for the formation of flat-topped radiation patterns with improved quality indicators