Общий вид пространственной антенной системы показан на рис. 5.56г. Число элементов в такой антенне может быть весьма большим. Так, например, для диапазона УКВ оно достигает нескольких сотен.
Пространственная антенна является наилучшей с точки зрения формирования произвольных диаграмм направленности, которое достигается путем целенаправленного изменения положения элементов антенны, подбора амплитуды и фазы токов возбуждения всех элементов. Фазу токов возбуждения диполей, входящих в состав антенной системы, можно регулировать или изменением длины (электрической!) питающей линии, или изменением длины диполя.
Надо иметь в виду, что из-за наличия пространственной связи между всеми элементами следует ожидать появления дополнительного сдвига фазы тока возбуждения каждого элемента (рис. 5.60в), который требуется скомпенсировать.
При проектировании различных антенн, как правило, требуется индивидуальный подход и проведение достаточно сложного расчета, который осуществляется с использованием ЭВМ.
С помощью пространственной антенной системы можно получить диаграммы направленности самого различного вида, игольчатые остронаправленные, столообразные, в виде воронки и пр.
Регулируя амплитуду и фазу тока возбуждения каждого элемента антенной системы, можно регулировать и форму диаграммы направленности. Этим свойством очень часто пользуются на практике. Например, в радиолокации путем изменения фазовых соотношений между элементами антенны достигается перемещение максимума диаграммы направленности как по углу места, так и по азимуту.
Частным случаем пространственной системы является антенная система, у которой все элементы размещены в одной плоскости. Эта система получила название антенной решетки. Диаграмма направленности антенной решетки определяется следующими факторами; конфигурацией апертуры антенной решетки, расположением элементов в антенной решетке, амплитудами и фазами возбуждения всех элементов решетки.
Практика показала, что радиолюбители даже при конструировании простейших антенных решеток, к которым относятся линейные антенные системы, допускают ряд ошибок, приводящих к ухудшению параметров антенны по сравнению с теми, которые, в принципе, можно было бы ожидать от таких антенных систем. В частности, не всегда правильно осуществляется фазирование элементов антенной решетки.
Чтобы лучше разобраться в этих вопросах, целесообразно рассмотреть ряд частных вариантов выполнения антенных систем. Начнем с систем, содержащих активные элементы.