Диссертация (1137113), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

рис.2.23), можно отметить, что:x1'  fy1'  0xокр  0(2.121)x3cp '  0Учитывая условия (121), выражение (118) примет вид:f 2  yокр  y3ср '  2 y3ср ' yокр  yокр221032(2.122)Тогда выражение для вычисления значения координаты по осиyдля центра окружности можно записать следующим образом:y3ср '  f 22yокр 2 y3ср '(7.42) 2  89 2 530.05( мм)2  (7.42)(2.123)Радиус окружности найдем с помощью выражения:lокр  yокр  y3ср '  530.05  (7.42)  537.47( мм)(2.124)Уравнение для окружности примет вид [23]:y( x) окр  yокр y yокр   x 2  530.05  288874  x 223ср '(2.125)Линза, в которой передающие зонды Z 2'  Z 4' располагаются наокружности (2.125), будет обладать максимальной устойчивостью котклонениям геометрических размеров местоположения передающихзондов.В частности, в выбранном примере разброс по длине приизготовлении для 3-го зонда для смешанной линзы будет равнятьсяR3  r3 348.95  345.89  3.06( мм) .

Минимальное же отклонение2необходимо обеспечить для передающих зондов Z1' , Z 5' .На рис. 2.24 приведем графики зависимости отклонения длиныфазового набега по сравнению с идеальным значением от номераприемного зондаnдля линзы 1-го рода. На кривой «а» показан графикзависимости для зонда Z 3' линзы 1-го рода. На кривых «б» и «в»показаны графики зависимости для зондов Z 2' , Z 4' линзы 1-го рода104соответственно. Кривые «г» и «д» - зависимость для зондов Z1' , Z 5'линзы 1-го рода соответственно.

На рис. 2.24 можно увидеть, чтомаксимальная ошибка по длине будет у зонда Z 3' , местоположениекоторого максимально удалено от фокуса эллипса. Также можнозаметить, что ошибка по длине стремиться к нулю для передающихзондов Z1' , Z 5' , которые расположены в фокусах эллипса. Из рис. 2.24понятен смысл минимизации в среднем фазовой ошибки.

Площадьпод кривой ошибки равна «нулю», т.е. часть площади под графиком,где значение отклонения положительно равно по модулю частиплощади под графиком, где значение отклонения отрицательно.0 .1dyа0 .0 5d r1( n)  d r_nad o 1бd r2( n)  d r_nad o 2d r3( n)г,д0d r4( n)  d r_nad o 2d r5_lo k( n)  d r_nad o 1в 0 .0 5 0 .1n2040Рис. 2.24.nГрафики зависимости отклонения длины фазового набега посравнению с идеальным значением для линзы 1-го рода от номераприемного зонда n.10560Аналогично, на рис. 2.25 приведем графики зависимостиотклонения длины фазового набега по сравнению с идеальнымзначением от номера приемного зонда n для линзы 2-го рода.

Накривой «а» показан график зависимости для зонда z 3' линзы 2-го рода.На кривых «б» и «в» показаны графики зависимости для зондов z 2' , z 4'линзы 2-го рода соответственно. Кривые «г» и «д» - зависимость длязондов z1' , z 5' линзы 2-го рода соответственно. На рис. 2.25 можноувидеть, что максимальная ошибка по длине будет у зонда z 3' ,местоположение которого максимально удалено от фокуса эллипса.Также можно заметить, что ошибка по длине стремиться к нулю дляпередающих зондов z1' , z 5' , которые расположены в фокусах эллипса.Стоит отметить, что для первого, центрального и последнегоприемных зондов ошибка равна «нулю».106dyабвг,дnРис.

2.25.Графики зависимости отклонения длины фазового набега посравнению с идеальным значением для линзы 2-го рода от номераприемного зонда n.Покажем на рис. 2.26 сравнение отклонений по длине фазовогонабега по сравнению с идеальным значением для линз 1-го, 2-го и 3-города при максимальной фазовой ошибке.107dyбавnРис. 2.26.Сравнение отклонения по длине фазового набега по сравнению сидеальным значением для линз 1-го, 2-го и 3-го рода примаксимальной фазовой ошибки.Кривая «а» на рис. 2.26 показывает зависимость для линзы 1-города, кривая «б» на рис.

2.26 показывает зависимость для линзы 2-города, а кривая «в» - для линзы 3-го рода. Из графика отметим, чтомаксимальная фазовая ошибка по длине для линзы 3-го рода будетравна 0,25 мм. Пересчитаем данную фазовую ошибку в градусы,исходя из условий (2.103) и (2.105): max 0,25  360  F   1,85c(2.126)где c – скорость света в вакууме.108Т.е. при изготовлении линзы 3-го рода с достаточно большимдопуском по неточности размещения передающих зондов равным3,06мм, фазовая ошибка будет незначительной.Приведем графики диаграмм направленности для рассчитаннойраспределительнойсистемыПредставим[26].графикидляравномерного амплитудного распределения (см. рис. 2.27), дляамплитудного распределения косинус на пьедестале с Δ=0.1 (см.

рис.2.28), и для амплитудного распределения растянутого косинуса напьедестале с Δ=0.1 (см. рис. 2.29).Проанализируем результаты рис 2.27 - 2.29: При равномерном распределение получается самый узкийлуч – пересечение на уровне -7 дБ, и максимальный уровеньбоковых лепестков – 13 дБ. При распределении косинус на пьедестале (Δ=0.1) главныйлуч диаграммы направленности расширяется – пересечениена уровне -4 дБ, а уровень боковых лепестков уменьшаетсядо – 23 дБ. При распределении растянутый косинус на пьедестале(Δ=0.1) главный луч диаграммы направленности еще сильнеерасширяется – пересечение на уровне -2.5дБ, а уровеньбоковых лепестков минимизируется до уровня – 41 дБ.Из соображений оптимизации системы по минимальномууровню боковых лепестков диаграммы направленности будемиспользовать амплитудное распределение – растянутый косинус напьедестале(Δ=0.1).Данноеамплитудноераспределениеобеспечивается различными коэффициентами усиления усилителей вкаждом канале АФАР.109dBαРис.

2.27.Диаграмма направленности при равномерном амплитудномраспределении.dBРис. 2.28.110αДиаграмма направленности при распределении косинус напъедестале.dBαРис. 2.29.Диаграмма направленности при распределении растянутый косинусна пъедестале.Из полученных диаграмм направленности видно, что припостроении многолучевых АФАР на основе предложенной методики,возможно реализовать уровень боковых лепестков до 40 дБ.2.10 ВыводыВглавепредложенаметодикапостроениядиаграммообразующей системы оптического типа для многолучевыхАФАР. Показаны принципы выбора местоположения приемныхзондовлинзы,атакжепринципывыбораместоположенияпередающих зондов с учетом минимизации средней ошибки и сучетом минимизации локальной фазовой ошибки на границеапертуры.

Приведен пример построения многолучевой АФАР на111основе предложенной диаграммообразующей системы оптическоготипа с уровнем боковых лепестков до 40 дБ.112Глава 3. Моделирование Н-плоскостнойраспределительной системы во временной области.Дляболееподробногораспределительнойсистемыизучениянеобходимопредложеннойпромоделироватьпереходные процессы.Будем рассматривать распределительную систему оптическоготипа [28], изображенную на рис. 3.1. Данная система позволяетформировать 5-лучевую диаграмму направленности (ДН).Выход 64Выход 63Вход 1RВход 2ααααВход 3Вход 4Вход 5Выход 2Выход 1Рис. 3.1.Геометрия H-плоскостной распределительной системы оптическоготипа для пятилучевой АФАР.113Каждому лучу ДН соответствует свой вход (Вход1 - Вход5).Все выходы распределительной системы (а их 64) соединены с 64излучателями АФАР [28], [29] коаксиальными кабелями.

Длиныкабелей,соединяющихизлучателиАФАРивыходыраспределительной системы, подобраны таким образом, чтобы привозбуждении входа 3 распределительной системы излучатели АФАРимелиравныефазы.Выходыраспределительнойсистемырасположены по диаметру круга, а входы - на радиусе круга R=3,1λ (λ– длина волны в свободном пространстве на частоте f0).

Вход 3расположен на оси симметрии распределительной системы. Входы 2,4и входы 1, 5расположены с отклонением на углы α и 2αотносительно оси симметрии распределительной системы. Присоблюдении указанных выше условий при возбуждении входа 3будет формироваться луч ДН АФАР перпендикулярно линиирасположения ее излучателей.

При возбуждении входов 1, 2, 4 и 5угол отклонения луча в отличие от случая возбуждения входа 3 будетсоставлять 2α, α, -α и -2α соответственно, если расстояние междувыходами распределительной системы будет равно расстоянию междуизлучателями.Прираспределительнойнеобходимостисистемырасстояниеуменьшениямеждуеёразмероввыходамиуменьшают в n раз, по сравнению с расстоянием между излучателямиАФАР.

В таком случае угол отклонения луча в ДН АФАР [30] будетменьше угла отклонения в распределительной системе также в n раз.Длярассматриваемойсистемыкоэффициентуменьшениягеометрических размеров n составил 7. В соответствующее число рази был увеличен угол отклонения луча α в распределительной системе.Рассматриваемая геометрия распределительной системы (рис.3.1), представляет собой H-плоскостную систему. Данная система114может быть проанализирована во временной области при помощипрограммы Planar Rt-H Analyzer [31-33]. Входы распределительнойсистемы представляют собой волноводы шириной 1,8 λ.

Выходыраспределительной системы, представляющие собойкоаксиальныезонды, моделировали H-плоскостными волноводами с магнитнымистенками (так называемое условие холостого хода).Пространственныйшагдискретизацииприэлектродинамическом анализе был выбран 1 мм; соответственновременной шаг дискретизации составил 0.00236 нсек. При выбранномпространственном шаге дискретизации для частоты анализа f0отношениедлиныпространственномуволнышагувсвободномдискретизациипространстверавно76.87.кПримоделировании размер анализируемой области составил 4.3×6.78 длинволн. Область анализа составила 173304 узла сетки, что дляодинарной модели точности потребовало 12.82 Мбайт оперативнойпамяти.3.1Результатымоделированияраспределенияэлектрического поля во временной области.Результаты моделирования распределения электрического полярассматриваемой распределительной системы оптического типа вразличные моменты времени при возбуждении входа 3 приведены нарис.

3.2.Как видно из рисунка, для получения равной фазы наизлучателях АФАР при возбуждении входа 3 разница длин кабелей,соединяющих выходы распределительной системы и излучателейАФАР, должна компенсировать ошибки в геометрическом пути отфазового центра до различных выходов распределительной системы.115(а)(г)(б)(д)(в)(е)Рис. 3.2.Распределение электрического поля H-плоскостнойраспределительной системы оптического типа для пятилучевой АФАРпри возбуждении входа 3 в моменты времени 0.5 (а), 1 (б), 1.5 (в), 2(г), 2.5 (д) и 3 (е) нс.Поэтому оптимально размещать выходы распределительнойсистемы не вдоль одной прямой, а вдоль линии фазового фронта для116волны, выходящей из входа 3 распределительной системы.

Характеристики

Список файлов диссертации