Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Влннние периоднемостеа в амплитудном и фазовом расвределемннк пол» по апертуре на уровемь амплитуды модулипиоииого лепества Днг и — косинусоидальное амплитудное распрепеление; б — косннусондальное фазовое распрелеленне; е — меандровое амплитудное распределение; е — меандровое фазовое распределение; Π— дискретное амплитудное распределение от элемента к элементу; е — дискретное фазовое распределение от элемента к элементу; кс — треугольное фазоаое распределение.
172 4.5. Ошибки квантования в фазированных антенных решетках КНД решетки меняется по авиону созО, а относительная амплитуда боиового лепестка квантования изменяется на величину гт(созВ,)/(созОе). На рнс. 28, в и г показаны распределения для прямоугольной (меандро. вой) амплитудной и фазовой модуляции по апертуре. Расчет параметров лепестиов нвантования для этих и других периодичесинх ошибок заилючается в определении части ДН, формируемой повторяющейся частью распределения по апертуре в направлении О, лепестиа квантования, Необходимо выполнять нормализацию полученных значений относительно величины, определенной при угле Оэ.
Соответствующие вычисления для случая прямоугольной фазовой модуляции (см. рис. 28, г) представлены ниже. Предполагается, что имеется л излучающих элементов в пределах части апертуры с размером з/2 (субапертура). Каждый элемент имеет ДН в виде )'созО. В результате вычислений получаем, что ДН субапертуры описывается выражением — ып [(лз/2Л) (Мп Π— Ып Ое)) бе(0) = )/соз В л з!и [(л*/2лЛ)(ип 6 — ы и В„)) ДН парной субапертуры — выражением вида Е, (6) = бв (8) соз ~ — (з!п 8 — з!и Ве) )- [)1. [ 2Л Угловое положение базового лепестка квантования Ог находим из уравнения (лз/ЛЦМпВ, — мпВ„) = — л. Относительный уровень лепестков за счет квантования фазы равен Е,(В„) I сов 0, ! !98 Е, (Ов) [/ соз Ое л з!п (п/2л) Уровень лепестков за счет квантования фазы приближается и предельному значению при увеличении числа л. Предельное значение при л > 3 равно (2/л)Цт созОг/созВе. При л = 1 субапертура включает всего один излучающий злеиент и ДН имеет вид [/созВ.
Изменения фазы от элемента и элементу составляют в этом случае 2[), и относительный уровень лепестхов за счет квантования фазы возрастает по сравнению с величиной, определяемой приведенным выше выражением (увеличивается на 4 дБ). Относительный уровень лепестков при квантовании фазы (л = !) равен О 1/ созОг/созВ . Этот случай иллюстрируется на рис. 28, е. Наличие сиачиов амплитуды от элемента н элементу поиазано на рис. 28, д.
На рис. 28, ж даны ошибки для треугольной фазовой модуляции по апертуре и формула для относительного уровня лепестков. Максимальные уровни лепестков за счет квантования фазы определяются при анализе действительного фазового распределения по апертуре. На ис.
29 [49! показаны распределение фазы для некоторого угла отклонения е и результирующие ошнбии. Хотя на графике вычерчена непрерывная кривая, практический смысл имеют лишь точки, соответствующие целым значениям М. Максимальные лепестки за счет квантования фазы, по-видимому, возникают при таком наклоне кривой изменения фазы, при котором элементы разнесены (см. рис. 29) на расстояние, равное точно половине периода г или их целому нечетному числу. Разнос между элементами составляет обычно охало Л/2, поэтому т Л.
Лепестки квантования начинают появляться при от- 173 Гл. 4. Фазированыые антенные решетки клонепии луча решетки от перпендикулярного направления на угол, больший чем Вт, определяемый из уравнения (1О): Относительный максимум лепестка = — — ~/ созВ, 2 2Р соз Вв Соответствующие величины показаны на рнс. 30, причем онн несколько больше значений, приведенных в работе (49). (41) 'ьь ь 2 Ь су 'ф Ъ ь сг ттзссул ассэуисы сУ Рнс. зв Фвзевме ввтнавн в рвсврелеленнн пп апертуре зв счет нвзнтвввнн» фззм (сэ), График фазовой ошибки, периодически меняющейся по треугольному закону, показан на' рнс. 29. Подобная фазовая ошибка возникает в апертуре в случае, если луч находится в положении, близком к нормали, а в пределах отрезка г имеется много излучающих элементов.
Аналогичный характер из- менения фвзовой ошибки, хотя н включающей всего несколько периодов пи- лообразного изменения, получается при разносе элементов на расстояние, несколько большее г или кратное ему. Как видно из рнс. 28, ж, прн фазовай ошибке шп/2, изменяющейся по треугольному закону, 1 Относительный максимум лепесткаж —. (42) 2Р' 174 1 юп 0 = 51п 0 — 5!и 0 — 1.
(40) г/й Фазовая ошибка в этих условиях изменяется скачкообразно от элемента к элементу с двойной амплитудой а = нт2Р. Как видно из рис. 28, с, 4.6. Широкололосносгь фазироаанкых антенных решеток Изменение значения этого максимума для малых углов отклонения н прн )/(созйт)/(созйе)ен! приведено на рис.
30. В этом случае положение О, лепестка квантования определяется выражением з!пО, = з)пйа — !/(г/)с) где как следует из рис. 29, (2пг/а)з!пОз =- 2а = 2п/2л. Подставлия в это выра- »кение значение для г/)», получаем ЯпО ж(! — 2) Оэ. Анализ графиков на рис. 30 показывает, что максимальный уровень боковых лепестков за счет квантования фазы может быть довольно значительным, что требует принятия мер для его снижения. 4 У г Числа уРгйлейР, гат мын фазовращатель программируется с учетом этого дополнительно вносимого фазового сдвига. Данный метод по. зволяет получить лучшее распределе.
ние л.ощаостн в бокосых лепестках, чем при случайном распределении фазы. Прн сферичесиом или параболическом законах изменения дополнительно вносимого сдвига фазы, например, с 'помощью оптической системы питания (см. 9 4.7) снижение максимума боковых лепестиов квантования эквивалентно !аеличеиию разрядности фазовращателей на один бит в решетке нз !00 элементов, на 2 бита в решетке из !000 элементов и ва 3 бита в решетке нз 5000 элементов.
Квантование ал~ллитудьь При делении апертуры фазированной АР иа одинаковые частные решетки амплитудное распределение в гределах каждой частной решетки остается постоннным. Аппроксимация необходимого снижения амплитудного распределения к краям апертуры достигается путем изменения амплитуды от одной частной решетки к другой. В результате этих дискретных изменений амплитуд возникают лепестки квантования.
Уровень этих лепещков можно оценить на основании различных данных, показанных на рис. 28, нли рассчитать путем суммирования всех составляющих при известных угловых положениях лепестков квантования (днфракционных лепестков). Распределение приобретает более плавный характер с увеличением числа частных решеток илп при их перекрытии, как показано на рис.
41. .4.6. Шнрокопопосность фезнрованных антенных решеток При сканировании в решетках, работающих в широкой полосе чзстот сигналов, для получения необходимого наклона фазового фронта требуется, чтобы возбуждение отделыгых излуяающих элементов осуществлялось с опереженвем нли запаздыванием нп времени (см, рис. 3, б). Подобная вре- 176 Снижение максимального уровня лгпестког квантования. В работе (49) показано, что максимальный уровень лепестков квантования можно снизить путем декорреляцни ошибок квантования фазы. Это можно обеспечить в результате сложения постоянного фазового сдвига в канале каждого излучающего элемента и значения фазы, которое меняется от элемента к элементу на величину, не зависящую от значения, задаваемого фазовращателем номинально. В таком случае регулнр>е.
Ф -/у г» »»! -70 с» »» В 43 3// $ Р» -40 3 Гл. 4. Фазираеанные антенные решетки менная эадержяа должна обеспечиваться с высокой точностью и влечет за со. бой применение многих элементов. В фазированных решетках (рнс. 3, а) требуемый фазовый фронт в процессе сханирования формируется путем изменения задержки в пределах до максимальной величины, равной одному периоду высокочастотных колебаний, что по фазе соответствует 2п. Указан. ное предельное значение ограничивает ширину полосы спектра частот сигналов, поскольку изменения в них по частоте влекут за собой соответствующие изменения в положении луча.
В отличие от ширины спектра частот сигнала, которая будет определена ниже, диапазон перестройки фазированной решетки по частоте оказывается более значительным, если фаза возбуждения в каждом элементе корректируется с изменением частоты сигнала. Фазироеанные антенные решетки с параллельным питанием. Прн питании всех излучающих элементов фазированной решетхн параллельно через линии передачи одинаковой длины возбужденне элементов не зависят от частоты. Полоса частот ограничивается лишь зависимостью характеристик управленнн лучом по фазе.
На частоте /д (длнна волны )о,) установка луча в направлении Во (см. рнс. 3, а) обеспечивается при значения фазы 2пх 2ях ф= — вп 0 = — /х э|п Во Хг с в элементе, находящемся на удалении х от центра решетки. На частоте /, зто же значение фазы соответствует установке луча в другом направлении Во + 60. Величину 60 найдем нэ уравнения 2пх , 2пх — /т вп Во= — /з вп (О„+68). (43) с с что с учетом уравнения (43) дает /! /з 60 = — !й Во, /э (44) О увеличением частоты луч смещается в сторону осевого направления на угол 60, который не зависит от размеров апертуры или ширины луча.
Если ввести относительную ширину спектра частот, то (44) прн отсчете величины 68 относительно центрального положения позволяет получить выражение Ширина спектра (%) 68 ма ~ 200 (45) 60 = л- 0,29 (Ширины спектра (%)) 168о [град). Величина 60, на хоторую отклоняется луч при изменении частоты, возрастает по закону тангенса угла установни, В направлении по нормали луч остается неподвижным при изменении частоты, но при угле отхлонення 60' величина 68 (град)=.~1/2 ширины спектра (ой).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
