Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 43
Текст из файла (страница 43)
В большинстве этих фазовращателей используются дискретные сигналы управления. Точность установки фазы является функцией числа уровней квантования. Для упрощения расчета требующегося сдвига фазы и для уменьшения стоимости фазовращателей желательно иметь небольшое число уровней дискретизации Это число определяет основные характеристики решетки, влияя на КНД, уровень боновых лепестков и точность наведения луча. В фазовращателе, имеющем дискретность управления в Р бит, фаза может устанавливаться до нужной величины с остаточной ошибкой: максимальная фазовая ошибка сс = ~пт2, среднеквадратическая фазовая ошибка атпм = п!(у 3 2 ) (32) (ЗЗ) Уменыиение КНД.
В соответствии с анализом, проведенным в рабо!е [49), максимум ДН Е' (0)шах решетни, состоящей из )У элементов прн одинаковой амплитуде сигналов возбуждения всех элементов и при ошибке квантования фазы в п-и элементе а«, описывается выражением «Г Ы вЂ” ! «М — ! (0)~«ах ж ~ соз а«+) ~ ~з)п аю «о «=о Фазовые ошибки имеют обычно симметричное распределение по апср«=зт — ! туре, поэтому Хяп сс« = О. Поскольку величина а«мала, соз ан - 1— «=о — (и«/2) и выражение для максимума луча приобретает внд «м — ! „з (0)шах = ~я~~ ~ 2 ) «=о После нормализации относительно мансимума диаграммы Е (0)ш„х без оши.
бок получаем выражение через среднеквадратическую фазовую ошибку и, а Е (0) а, (3!) Е(0) 2 Уменьшение КНД, обусловленное фазовыми ошибками, равно Ьб = 1 — [Е' (О)/Е (0))з, 168 подробно рассматривается в работе [48). Путем измерения коэффициентов связи между элементами в решетке, постРоенной по квадратной структуре из 1000 элементов, и вычислений изменений сопротивлений центрального элемента выявлена возможность удовлетворительной компенсации с помощью несложного устройства введения взаимной связи в виде отверстия связи между соседними волноводными каналами (см. Рис.
25). 4.5. Ошибки каантоеания а фазированпых антенны решетппх а с учетом уравнений (33) и (34) ВО = агпп=')в (ц') 2"). (35) При большом числе элементов в решетке этот результат статистически не за- висит от амплитудного распределения. При подстановке числовых значений в уравнение (35) получаем Число уровней управления и фазовращателе Р,гп, 2 3 4 Уменьшение КНД 60, дБ ! 0,23 0,06 Оат —— 0,63 ДГ (1 — ссгют).
"дд га гдд таад Удддд Числа злеиеиюод алюенлой рашеюла тУ С учетом уравнения (35) находим выражение для относительного среднеквадратического уровня боковых лепестков: Рис. 2о. зависимость саепненввпавтнчесиого уровни боновы» пепестиов от чнсвв степени вввитоввннн опты [сз). 60 "гюв 5 Опт 0,63 Л' 22Р й( (36) На рис. 26 приведены среднеквадратические значения уровня боковых лепестков в зависимости от степени дискретности фазы и общего числа излучающих элементов. Для большинства практически реализуемых фазированных решеток вполне достаточна разрядность фазовращателя в 3 или 4 бита. Точность наведения луча.
В моноимпульсных РЛС точное определение направления на цель обеспечиваетсн с помощью разностной ДН, и, следовательно, определенный интерес представляет оценка точности установки нулевого положения ДН. При использовании фазовращателей с квантованием 169 С тачки зрения устранения влияния дискретности установки фазы на КНД видно, что разрядность в 3 или 4 бнт является вполне достаточной.
Средпекаадратичеспий уровень боковых лепесюкоа. Кан было показано, квантование фазы обусловливает снижение КНД главного лепестка ДН. Теряемая при этом мощность распределяется набоковым лепесткам, В пределах области пространства, где происходит сканирование луча решетки, КНД элемента в средиеьт одинаков для главного и боковых ле. пестков. Необходимо, следовательно, сравнить мощность в боковых лепестках со средним КНД ф О „всей антенны, показывающим, ф~~ во сколько раз превышается КНД одного излучающего элемента. Для практически реализуемых систем в работе [49) учитывается ~~ь в 'ь еще дополнительное уменьшение цм «д КНД на 2 дБ за счет уменьшения ф„, функции распределения облуче- ,Я ния к краям апертуры и вида мыты сканирования.
При наличии йГ 4В дд элементов средний КНД равен Гл. 4. Фазороаанные антюсмма реясатхп фазы положение этого нуля может смещаться с днскретмостью, завнсящей от степенн дискретности фазовращателя. В соответствии с анализом, проведенным в работе [30), на рнс. 27 показана апертура с четным числом элементов Д/, разнесенных на интервал 5. Все алемевты возбуждаются снгнвламн адниакавой амплитуды. Фаза возбужде1 11! -й/р -Ь -М ет левтатлллл Рнс. 22, Реесеееа с аненснммеерненмм васнренаннем. ния противоположна для элементов, симметрично расположенных относнтельно центра, что обеспечивает полученне разностной ДН: /си . /3на Р (О) = 2/ ~ 5)п ~ — Ми Π— фз ~+ М п ~ — 5(п Π— фе )+... 1(/У-1) пл ...+ Яп ~ 5(п Π— фм/2~~. Л Для,' нулевого эначення разностной /(Н под углом Ое нмеем уравнение н-М/2 Х 1 (2м — 1) па 5(П ~ Л 5)п Ое фа| 0 н=1 Если все значения фаз прнмерно сопадают с величннамн, необходнмымн для получения нулевого значения нод углом О„то синус можно заменить на его аргумент, н тогда уравненке упрощается: с/ М/2 5(п Ое= „)' фн (37) и (5/Л) йм Бслн приращения фазы, равные наименьшей величине дискретности 2п/2~, создавать в противофазе в любой пере излучающих элементов, то нулевое значение сдвигается на величину бО, поэтому можно записать 4 2П ООсозбе= (38) и (з/Л) д/5 2Р Следует отметить, что смещение нулевого значения не зависит от положения излучающнх элементов н что фаза в любой симметричной паре излучающих элементов может изменяться с одинаковой эффективностью.
Уравненне'(38) можно выразнть через ширину луча нз уравнения (14) прн ширине апертуры а= /Уз: 80/ОБ стаи=9/(Л/2") (39) 170 4.5, Ошибки квантования в фазированных антенных решетках Положении нули ДН можно изменять небпльшимн никами. Например, в решетке из !00 элементов и при использовании 3-разрядных фазовращателей равносигнальное (нулевое) иапраааенне смещается с диснретностью примерно в !зй ширины от луча. При изменении фаз в одном элементе симметричной пары луч смешается на половину величины, определяемой уравнением (39).
нр м/т Сумма Х ф„в уравневии (37) представляет собой общее приращение фан=! зы во всех элементах. Эта величина может использоваться при расчетах параиетров управления положением ДН. Для этой цели путем линейного распределения находится значение фазы на каждом из элементов. Абсолютная точность установки положения нулевого значения мононмпульсной (раз. постной) ДН будет составлять половину величины, определяемой формулой (39). При наличии неравномерного, спадающего н краям распределения амплитуды возбуждения по апертуре дискретные изменения фазы в элементах изменяются с соответствующим весовым коэффициентом.
Точность наведения максимума суммарной ДН можно определить аналогичным способом. Маисимум суммарной ДН смещается несинхронно со смещением разностной ДН. Различия в смещении зависят как от весовых коэффициентов для фазы в элементах, так и от положения элементов, Периодические ошибки. Периодическая амнлитудная и фоновая модуляции по апертуре. Квантование как по амплитуде, так и по фазе обусловливает нарушеяяе непрерывности распределения поля, которое может носить, периолический характер и вызывать возникновение боковых лепестков нвантования, аналогичных по струитуре дифраицнонным лепесткам ДН. Амплитудные или фазовые ошибки, изменяющиеси по закону косинуса, анализируются без особых затруднений (б!). На рис.
28, а показано первичное амплитудное распределение р(х), имеющее зсосинусоидальные пульсации цсоз(2пх/з). Результирующее распределение р'(х) равно 2пх о Е' (х)= р (х)+йр(х) соз — =Е (х)+ — (р (х) е)' "~Н'+р(х) е 2 Если распределение Р(х) определяет первоначальную ДН Е(6), то ДН с учетом косннусоидальных пульсаций имеет вид Е' (0)=Е(0)+ — Е ~з(п 0+ — /+ — Е ~з)п6 — — ~. 2 5) Х) 2 з/)с Таким образом, боковые лепестки в результате амплитудных изменений возникают при значениях углов йг = ж У (з/Х) и имеют амнлнтуду О)2 Аналогично учитываются небольшие пульсации (сиачки) фазы рсоа (2пхД), показанные на рнс. 26, б.
Результирующая функция распределения по апертуре 2лх ! Е, (х) р(х) еф сиз щикгп р(х) ~! +)(! соз Зяк з =р(х)-)-) — (р(х) е''тнк~ы -(-Е(х) е г' нкгб. — Хяк 3 2 Соответствующая ДН равна Е'(0) =Е(6)+ — Е ~з(п 6+ — ~+ — Е~э(п 6 — — ~ 2 з)А~ 2 ~ зПг~ 1?! . Гл.
т. Физировпнные антенные решетки Таким образом, боковые лепестки квантования возникают при значении угла 1 гбпбз = ~— 5/7ь и вмеют амплитуду О/2. При отклонении луча на угол Ое боковые лепестки квантовзяия возни. кают на направлении О,, которое определяется выражением ! з1пбз = з1пО з1 7ь Аэтплаптудное распределение фарадее распределение лргплатуда лг одуряя ионного лепеапна Ф до Па~лая ор Судапертпура /ооздэ Рнс, ЗЗ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
