Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В работе (33) рассмотрены интересные свойства распределений, максимизирующие излучаемую мощность в пределах залаиного угла. Опишем толь. но четыре из них. 1. При соответствующей нормировке амплитудное распределение поля по апертуре совпадает с 'распределением для поля дифракцин Р (и) ' тчутри 80 (д ф Ь йй чй ь ь ~~ дд сс да ьч ч Ф дг ,6 2Х Распределение имллнгудос полл по апертуре ъ 4 ь уд: не ,д-Э ~ сь еь !сь (у 4 и ф 8-8 ц „,-б м )2 т л. 2.
Теория апертурные антенн Рис. !$. Сравнение функций расиредсасний, оптимизированных ае нзаучасной мощности, с функцией распредсаеннв Тернера даа аругкой аисртурм. Ор.дй — мнрниа ДН на уровис неповинной «ющности. у р у в Е яйтп О 1 Рнс. !а. Расарвдваевие азаувветтай нвамюсттюв дааымф, зеив дав фумкций, раснрвдсксвиа' Нейи 'нв ойертурв, овтнманзамк аа невукаемей мощности. 99 ~~ У,д 1 ф ь ьь Ду ь 'ь ь $ ДФ ьц 1, '~ Дг ьь ь дур й и",Юд Ъ аду ьь ; айу ~~ $ГУ уг уг дф ду уд <и дола роуауео олерлтуры 2.5. Распределение амплитуды ло,ш ло апертуре нруга радиуса и, с центром в главном лепестке. Аналитически зто свойство записываетси в виде С (г) = Е (а,г!, 0 < г < 1, (! 05) Р (и) = С (и/и,), 0 < и < ие, (! Об) где г = и/ае.
Рис. 13 танже характеризует амплитудное распределение в пределах части главного лепестка ДН. По оси абсцисс переменная иормируется тогда по аа. 2. Нормирующнй коэффициент можно записать в виде т=аг/2 [гЕ (ие) (107) 3. Максимальная величина относительной мощности Е (и ) в заданном угле связана с амплитудой С (1) на периферии соотношением Е (ае) 1 С (1). (! 08) 4. Для малых значений и, оптимальная функцив распределения по апертуре может быть приближенно описана параболической функцией С(г) аз! — а га/8; Е(и ) иг/4; т ! (109) Для больших значений и оптимальная функция предлежат~ э к гауссовой функции (г) ехр [ — (ие/2) гз!; Е !не) 1; и се/2 (110) Невозможно точно определить наилучшее для данной РЛС распределение поля по апертуре с точки зрения максимума мощности излучения в заданном угле, поскольку необходимо учитывать большое количество противоречивых требований, так же как и в случае синтеза по заданному уровню боковых лепестков.
Однако вследствие возможностей формирования данного распределения синтез по излучению максимума мощности более пригоден для зеркальных антенн, в то время нак свите~ по заданному уровню боковых лепестков можно легче осуществить в антенных рсц~егках. Синтез по критерию зада~иод формы ДН Имеется несколько основных методов синтеза по заданной форме ДН в дальней зоне.
Наиболее очевидный метод основан на использовании преобразований Фурье или Ханкеля, свяэыввющих распределения полем по апертуре и ДН в дальней зоне. Однако на практике более эффективным оказался метод,.основанный на использование аппрохсимирующей (базовой) ДН аля данной апертуры, например А!/з (и) для линейной антенны.
Использу!о~си линейные фазовые сдвиги для управ. пения положением данной аппроксимирующей.функции йг/т(а).с определен.ным весовым козффициецтом. В 4 24 было показано, что линейное изменение азы по апертуре на лп сдвигает главный лепесток ДН на угол, равный = агсгдп (пй//) для малых значений аргументов. Згот метод синтеза развит в работах [34, 35) для линейных антенн и в [36$ для. круглых апертур.
Для линейных антенн ДН в дальней зоне Г (и) = ~а С ч А ! /т (и — лп), (11!) ч где и определяется, как и ранее, в виде и = (и 1 гдп 0)/д! 1 — длина аиер. туры. В общем случае Л,/т!и — пп) = 0 для всех а = тп ири и ~ л и Л! з(и — па) = ! при т = и. Таким образом, ДН в дальней зоне при и = - пп равна Р (тп» = Сна (1! 2) 91 Гж 2, Теория апертурных антенн Применяя преобразование Фурье к функции (111), получаем распределения поля по апертуре (ПЗ) О (Х] 1 '~~ С Е вЂ” 12 и!««ГП « на представлении 14Н Метод синтеза для круглой апертуры основан в дальней зоне в виде из Лт (и) Р(и)=лаз ~~51 Ла()з)) г из — ф где и = (пР з)п 0)7«и 81 — корни фуакции Бесселя (ламбда-функция) и имеют значения ))у = 0; 3,8317; 13г3237; 16,4706, ....
При углах и = 81 все члены с Л, за исключением 1-го члена, т. е. р(6,)=ж'э, л',(01). Требуемое распределение поля по апертуре 1 0(г) = . ~ Ь Ла(6)г) штт ? (114) первого порядка 7,0156; 10,1734; (и) равны нулю (П5) ' (116) где Ю С (х) = С«+2 ~» С„соз (л 2пхд). (П81 «=! Непосредственное сравнение г (и, А, л) = Е (л и, А, л) в (91) с С„в (П8) позволяет определить коэффициенты Сил сй А ((л — 1)!) / лил' « С«= и'(лл А л) — — — П ! (и+и — 1)1(л — л — 1)! ~ ит )' (119) 2.6. Влияние других особенностей распределений поля по апертуре на ДН Ошибки в функции распределения поля, с которыми встречаются при реализации заданных распределений поля по апертуре, можно разделить на систематические н случайные. Специфические виды систематических ошибок, которые наиболее часто появляются, обусловлены типом апертуры (зеркальные, линзовые антенны нли решетка элементов).
Наличие систематических ошибок в общем случае можно установить по искажениям 14Н и, если требуется. внести коррективы. Случайные ошибки также в некоторой степени (2 б =Р(8,))Л,',(5,) (П7) г — нормироваиный радиус апертуры. В работах (28, 31) использованы рассмотренные две формы синтеза для определения распределения поля по апертуре, при котором обеспечивается формирование идеальной пространственной Т(Н. Например, если для линейной антенны распределение поля равно л — ы, (3/из — А'), то ДН в дальней зоне описывается (91). Поскольку функция (91) симметрична относительйо «очки.
и = О, то распределение поля по апертуре также симметрично относительно начала. координат, так что (113) можно записать в виде 2,б. Влилние дрягих особенностей распределений полл по ипергуре на ДН )Р(О, Р)(з я — )Рл(О, Р)) ) Р~ (0,0) (Я ' ) Р~ (0,0) (г = (1 — 6) ехр( — бз) ' +(1 — А) Х 4п пс!~ ( 7убс! 1х +(бл — (Л)е) ехр ( — бз) — — ехр ~ ~ ' / з'"г" ] + чп псх у (6')" (Аз — Яе) ехр ( — бз) —— е 1 — Х 1-1-и (сИсг)з , ' 'г(ч „*О~. (120) 93 зависят от типа апертуры, но связь ошибок со структурой антенны более слои ная Исходя из допустимых случайных ошибок, проектировщику необхо димо установить электрические и механические допуски на номпоненты излу чающей структуры.
В данном параграфе рассматриваются только случайные ошибки... В обзорной работе (36) имеются материалы, посвященные рассмотрению случайных ошибок антенн В работе (37) результаты, изложенные в (36) распространены на случай амплитудных ошибок. Зти материалы будут использоваться при последующем анализе. В указанных работах рассматри ваются круглые апертуры и апертурные распределения, обладающие круго. вой симметрией Амплитудные ошибки Ь (г] = Ь и фазовые 6 (г) = 6 имеют гауссово рас. пределение со средними значениями квадратов ошибки, равными бл н бг соответственно. Предполагается, что средняя фазовая ошибка 6 =, О. Для антенных решеток подобное же предположение можно сделать и для случай. ных амплитудных ошибок, г.
е. Л = 0 Для зеркальных и линзовых излучаюющих структур амплитудные ошибки удобнее представлять как ослабление зогда глучайные ошибки, имеющие отличные от нуля средние значения, мо. гут быть названы случайным ослаблением 137). В любом случае амплитудная ошибка учитывается в виде коэффициента 1 — К для номинального распрелеления поля. Можно считать, что плотность распределения вероятности Л для амплитудных ошибок имеет гауссово рас, пределение с нулевым средним значением, Для случайного ослабления плотность распределения вероятности принимается также гауссовым, если 6 ж О, и равна нулю, если Л < О.
Поэтому среднее значение ошибки по ослаблению Ь= у' 2 (бе)/м, если Ае — средний квадрат ошибки. Предполагается, что амплитудные ошибки коррелированы Радиус корреляции с, считается постоянным для всех областей ошибок на апертуре. Фазовые ошибки считаются также коррелированнымн (радиус корреля. 'ции с,). Если ДН для данного распределения по'апертуре р, (О, йг),.а КНД равно В„то усредненная нормированная ДЧ по мощности в дальней зоне, как показано в (37), определяется выражением Тл. 2. Теория апертурных антенн Первый член в правой часта формулы представляет собой нормнрованную ДН без учета ошибок, уменьшенную по амплнтуде ва счет коэффициента (1 — Ь)т ехр ( — бт) Второй — среднее значение мощности, рассеянной ит-за наличия фазовых ошибок.
Третий член — среднее значение мощностн, рассеянной из-за случайных амплитудных ошибок; последний член пред. ставляет собой среднее значение мощностн, рассеянной аз-за комбинирован- ного действия амплитудных н фазовык ошибок Последний член меньше, чем второй я третий члены для малых 6, но он уменьшается медленнее, чем любой нз членов, так что относительное влнянне последнего члена увеличивается прн увелнченнн угла. Прн отсутг= степи амплитудных ошибок фор!/~р аб )/~~ =а2 мула (120) водятся к выраже нию, полученному в [36), 57 !ра/гд 12,5 гт/Я ат/Х 5 Формула (120), описывающая влияние ошибок, иллюстрируется на рнс 17 где приведена также ДН, соответствующая ! Ле (и))е без учета ошибок (см рнс. 10 н 13) Случайные фазовые ошибки счн- ПмЯ- таются гауссовымн.
Значения радиуса корреляпнн ст = се = 3 3,. Амплитудные ошибки описываются в германах ослабленна Кря. вая и — диаграмма направлена' ности ! Л, (и) !' прн отсутствии а /а еа ошибок, где п (п0 з!п 0)/Х, а а,гдаа Я) = 25)т. Кривая б относящаяся к среднему значению рассеиваемой мощности, обусловленной только фазовыми ошнбкатщ со среднеквадратическнм аначеннем, равным 0;4. (ДН прв отсутствии ошибок уменьшается путем умно женка на 0,655.) Эта кривая со. ответствует второму члену в выражения (!20). Крмвая а — зто сумма двух отдельных составляющих ошибок (нторой н третий члены) со средне- квадратическими значрннямн фазовой случайной ошибки 0,4 и амплитудной ошибки, равной 0,2,5 = 0,16).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
