Справочник по радиолокации. Книга 1 (1151798), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Интересно рассмотреть случай работы большой апертуры с непрерывным облучением, которую можно считать предельным случаем решетки, состоящей из множества очень малых элементов ~55~. Полное сопротивление свободного пространства Е~Н меняется по закону соя О при сканировании в плоскости Е и по закону ьес О при сканировании в плоскости И. Полное сопротивление среды, таким образом. зависит от направления распространения волны и изменения полного сопротивления сканирующей апертуры и является естественным следствием этой зависимости. Непрерывное облучение апертуры, очевидно, представляет собой нижний предел изменения полного сопротивления при сканировании. Об этом свидетельствуют результаты исследования Аллена ~561, который рассчитал полное сопротивление пои сканиро- 13.4.
Согласование и взаимные связи в фазированных антенных решетках И5. Фазированные антенные решетки с низким уровнем боковых леиестков 62~5~ Глава 13. Фазпрованные антенные решетпки РЛС контроля уровня боковых лепестков. Процесс проектирования антенн с низким уровнем боковых лепестков можно разделить на два этапа: 1) выбор правильной функции излучения для достижения желаемой схемы ~безошибочной) боковых лепестков; 2) контроль ошибок фазы и амплитуды, которые способствуют появлению случайных боковых лепестков.
Из этих двух этапов управление ошибками принципиально ограничивает достижение нужного уровня боковых лепестков. Влияние функции излучения и ошибок будет рассмотрено ниже. Функция возбуждения. Связь между распределением излучения по апертупе и Глава 13. Фазированные антенные решетки РЛС Когда ошибки коррелированы, энергия боковых лепестков будет сосредоточена в отдельных местах дальнего поля. Корреляция ошибок, следовательно, будет обеспечивать более высокий уровень боковых лепестков, но только в ограниченном количестве мест. Оба вида боковых лепестков — коррелированные и случайные— представляют большой интерес для проектировщиков антенн.
Коррелированные ошибки рассмотрены в разд. 13.6. Анализ влияния ошибок в дальнем поле основан на том, что антенны являются линейными устройствами. То есть дальнее поле является суммой напряжения (по амплитуде и фазе) каждого излучающего элемента антенны. По этой причине диаграмма направленности по напряжению в дальнем поле может считаться сум- В Я, Ф-.- зо' Фазовые ошибки Количество отказавших элементов среднеквадзатические амплитудные ошибки 2ОМ 04 зо 10Ъ о.з 2.0 0.2 13.5. Фазировонные антенные решетки с низким уровнем боковых лепестков 629 .
5' 13.6. Влияние ошибок квантования и для Р ~один боковой лепесток > Кг~ <-. 1 Р1н боковых лепестков < Я~) в 1 — нР1один боковой лепесток > Я~1 Проиллюстрируем процесс на простом примере. Если необходимо сохранить все 100 боковых лепестков в секторе ниже -0,40 дЬ с вероятностью 0,9, определим искомую вероятность для любого заданного бокового лепестка: 0,9 ---- Р ~100 боковых лепестков < 40 дЬ~ Следовательно, 13.б. Влияние ошибок квантования 633 Амплитудное распределение 6) Косинусоидальная а) Косинусоидальная амплитудная модуляция Фазовое распределение Амплитуда лепестков квантования (уровень лепестка при О1) ф ) созе, 2 " йЛГо 13.
7. Широконолосноапь фаршированных антенпых решеиюк 63~5)) 8 =6Оо Межзлементная фазоеая ~ 1ульсация Я = ~00 (см рис. 13 21е и 13.22) 13. 7. Широкоиолоеноеть 4азированных антенных решеток Справедливым критерием является ограничение полосы пропускания таким образом„чтобы луч никогда не сканировал более чем +1/4 локальной ширины луча: ЛО, .1 критерии: < * Ов (сканирование),' 4 При угле сканирования 60 К = 1, таким образом, предел ширины луча в осевом направлении составляет полоса пропускания (%) = ширина луча (диаграммы направленности) ( ) Глава 13. Фазированные антенные решетки РЛС ~84~, правильное устройство линий питания может фактически компенсировать влияние апертуры и создавать луч, направление которого не зависит от частоты. Тем не менее более традиционные системы линий питания имеют тенденцию к снижению ширины полосы пропускания решетки.
Антенные решетки с иоследовательным иитаниел~ со стороны края аасртуры. Решетка с последовательным питанием со стороны края апертуры показана на рис. 13.31а в конце этой главы. Излучающие элементы расположены в ряд с постепенно увеличивающимся расстоянием от центрального источника питания.
При изменении частоты фаза излучающих элементов изменяется пропорционально длине линии передачи, так что фаза по апертуре нарастает по линейному закону, по 13. 7. Широкоаолосность фазированных антенных решеток етки при 1, ~рамма направленности подрешетки при 1, - 6, ожитель решетки 13.8. Системы питания (формироеатели луча) 643 ~ или дисперсионных свойств некоторых реактивных элементов. Поэтому так необходимы тщательные расчет и проектирование. В качестве переключателей могут использоваться диоды или циркуляторы.
Утечку в переключателях можно уменьшить путем последовательного включения в линию еще одного переключателя. Разницу во вносимых потерях между двумя линиями можно компенсировать путем наращивания более короткой линии. Различные проблемы были всесторонне оценены и проанализированы в 1 1псо1п 1 аЬога1огу 145~. В режиме передачи допуски обычно менее жесткие, поскольку основные требования относятся к мощности луча, направляемого к цели, а не к точности опрелеления котлового положения луча или часовня боковых лепестков. 13.8.
Системы иитания (формирователи луча~ Фазовращатель а) питание от края апертуры б) питание от центра апертуры Глава 13, Фазированные антенные решетки РЯС Точки соединения с С) а) согласованная схема питания от одного источника б) реактивная схема питания от одного источника ~648 Глава 13. Фазираванные антенные рететии РЯС Г управления на все подрешетки. Они могут быть заменены устройствами временной задержки, что обеспечивает увеличение мгновенной ширины полосы (см. разд. 13.7).
Простой способ переключения режимов прием/передача заключается в комбинированном использовании двух половин подрешетки и четырехполюсного мостового соединения. При этом выходной сигнал передатчика, подаваемый на один вход, производит, к примеру, синфазное питание обеих половин апертуры. Тогда для приемника, подключенного к другому полюсу, необходимо, чтобы фазовращатели половины апертуры обеспечивали дополнительный фазовый сдвиг на л во время приема, что легко запрограммировать. Многолучевая диаграмма направленности на приеме может быть сформирова- булава 13. Фазированные антенные решетки РЛС Размер би~а Ферритовые фазовращатели.
Большинство ферритовых фазовращателей относятся к не- взаимному типу 191 — 93), поэтому первые устройства использовали дискретную длину феррита (как показано на рис. 13.35) для осуществления дискретных переходов (180', 90, 45 и т.д.). В этой конфигурации импульс тока проходит все состояния, насыщая ферритовый тороидальный сердечник. После прохождения тока тороидальный ферритовый сердечник сохраняет намагниченность благодаря гистерези-. 13. 10. Твердотельные модули мощности в формирователе луча. Транзисторы способны генерировать высокую среднюю мощность, но только относительно низкую пиковую мощность.
Высокий рабочий цикл сигналов (от 10 до 20%), таким образом, необходим для эффективной передачи излучения с нужным уровнем энергии. Эта нехватка высокой пиковой мощности является основным недостатком твердотельных модулей для РЛС с фазированной антенной решеткой. В значительной степени он ель ~ор вх Глава 73. Фазированные антенные решетки РЛС 13.11. Формирование многолучевой диаграммы направленности в режиме приема С распространением баллистических ракет судовым радиолокационным системам будущего, вероятно, понадобится многоцелевая способность, которая включает в себя как противовоздушную (ПВО), так и противоракетную оборону (ПРО).
требование к ПРΠ— обнаруживать боеголовки баллистических ракет (РВ) с малой эффективной площадью отражения (ЗПО) (КИ вЂ” Ке-еп$гу Уег11с1еь) на больших расстояниях, поэтому возбужденные радары с антенными решетками должны иметь высокий коэффициент усиления мощности апертуры / низкую щумовую тра ~~от~рурт~ ~ъ ~, /О А ~ — У1 'Г, ЕХърс~ъ~, Л .с~зт1 ° заешь,(' -,ъу ~ъ У 1 лрг 3~!р1с д 'Тсыъ~~ъдк гд+ъ1у ~ь 1 ~;~у~ д ъа~ъ т~ъ 13.12.
Цифровое формирование луча 653 ~~~ Существует еще один метод получения нескольких одновременных пучков, которые не используют расширение луча при передаче. В этом методе каждый импульс сигнала делится на сегменты, количество которых равно количеству позиций лучей. Сегмент импульса передается по- Р~сфо~у~~роследовательно в каждую из нужных позиций луча один за другим. После того как НЗ ПО~ЩИЧ6 все импульсы будут переданы„формиоует- Глава 13. Фазированные антенные решетки РЛС Динамический диапазон определяет диапазон уровней мощности, которые могут быть обработаны в линейной области эксплуатации приемника.
Радиолокационная система должна быть в состоянии обрабатывать помехи отражения высокой мощности без насыщения приемника. Одна из причин, по которой цифровое формирование луча было предложено для РЯС будущего, а) аналоговый формирователь луча заключается в том, что благодаря циф.";":,:".~,."..". '-' ''.; '"' -,:' '-' '.."="::ф .";,:«.: '!':".',','."»' ".-,'; '-' "."-". "'-';',-'.",;".''... „'.";::, „:;"::ф:::'..'..' 13. 13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
