Леонов А.И., Васенев В.Н. Моделирование в радиолокации (1979) (1186215), страница 26
Текст из файла (страница 26)
сигнала, характеризующий радиальную скорость цели; А, 1(ох 1)— некоторые случайные величины (для данной со являются констан- тами); р(ы, Х) — некоторый случайный вектор (дли данной от является постоянным) . Обработка сигнала в АФУ большинства РЛС представляет со- . бой линейную операцию суммирования сигналов от всех элементов апертуры с весами, заданными апертурной функцией Н(ои о, пя, 6~„6ае). Эта функция определяет амплитудные, фазовые и поля- ризациоиныепреобразования падающей волны на участке от каж- дого элемента апертуры до суммирующей системы АФУ для ка1жй составляющей спектра сигнала.
В результате операции сум- мирования ансамбля сигналов получается один сигнал, амп туд н фаза которого зависят от разности, между направлением фронта падающей волин (6„, 6„) и ожидаемым направлением (6 е. 'а). 6' Эти зависимости определяют диаграмму направленности антенны, которая является выходной характеристикой АФУ РЛС, воспроиз- водимой нри моделировании. Трудно дать достаточно полное и. строгое математическое описание апертурной функции для кон- кретного АФУ с учетом его принципиальных, конструктивных 'и технологических особенностей и погрешностей.
Однако во многих задачах можно считать ее независимой от частоты в области, за- нимаемой спектром сигнала. Тогда диаграмма направленности . является постоянным множителем дли всех спектральных состав- ляющих сигнала и рассчитывается как для моиохроматичееко й волны, соответствующей средней частоте спектра сигнала. Эти .расчеты проводятся методамн электродинааеиКИ С учетом оеобен- ностей моделируемого АФУ, т. е. Решается внешняя задача элек- тродинамики для конкретного типа АФУ. Численные методы и -примеры решения задач математического моделирования АФУ на ЦБМ можно найти в 11, 7, 9, 24, 35, 81, 135, 136, 1631.
Такие (ча- стные) модели воспроизводит процесс обработки сигнала в АФУ н используются для исследования характеристик направленности антенны н широком диапазоне изменения различных факторов. Кроме частных моделей АФУ, находят применение модели, аппроксимирующие характеристики направленности антенны„ .в виде отдельных блоков в моделях обнаружителей и измерителей координат и в комплексных моделях РЛС. Применительно к задачам моделирования различные типы АФУ РЛС удобно классифицировать по двум признакам: — параметры диаграммы направленности остаются неизмен- ными в процессе измерении координат цели-, — параметры диаграммы направленности изменяются при из- э1енении ожидаемого направления на цель (координат 6„, 8„е). Для АФУ, относящихся к первому классу, характерны две основные системы (рнс.
5.2) — излучающая (приемная) и рйспре- делительиая (суммирующая). Их апертурная функция не зависит от ожидаемого направления на пель, так как амплитудное и фа- зовое распределение сигналов в элементах излучающей (прием- ной) систем задаются постоянными. 11о В РЛС с такимя АФУ плоскость апертуры механическим вра.!,:; шепнем антенны устанавливается перпендикулярно направлению на цель (О,е — 6„о=0). Эффективная площадь апертуры остается '-:;.:,' постоянной. Антенны этого класса выполняются, как правило„с непрерывной апертурой. При исследовании подобных АФУ на частных математических моделях возникают задачи, связанные с влиянием различных факторов на искажение диаграммы направленно- е1муэ хетпезаеж' Улав хйейа$жмгаа' лтзлне л',матллет да| Йхаеф~ У1 Ыаееяак ~,гееу Цапал ллдхептмт" айнем +Гэмау1 фу х е е заема)аеЮ е \ Ж.аут дтозеп г емтл Чззетмо Фиечнае АФу Рнс 5.2.
Структурная схема АФУ с неизменяемой днатраммой направленности стн и уменьшение коэффициента направленного действия. К,таким факторам относятся: — погрешности изготовлении элементов конструкции АФУ; — искажения амплитудного н фазового распределений сигналов в апертуре из.за неоднородностей в излучающей (приемной) системе АФУ; — поляризация волн электромагнитного поля; — изменение частоты сигнала; — воздействие сигналов от нескольких целей. Основной интерес исследования заключается в оценке параметров диаграмм направленности по большому числу статистических данных. Модели, аппроксимирующие диаграмму направленности АФУ, строятся иа основании соотношения между диаграммой направленности и функцией распределения поля н апертуре. Оно выражается преобразованием Фурье.
Обычно при конструировании антенны исходят из обеспечения типовых функций распределения. .Таблицы соответствия для некоторых характерных функций расе пределення и диаграмм направленности приведены в [60]. В случае плоской апертуры диаграмма направленности полагается .:" . функцией с разделяющими переменными, т. е. представляется произведением двух функций.
Каждая из них может бить задана таблицей, полученной по результатам точных расчетов и натурыых 117 измерений, либо вычисляется в процессе моделирования с помощью стандартных функций вида ( 7 я1о Зъ" , ~, с Я6. р( — 363"). 1 — )6)". =1.2,3.... Погрешности такой аппроксимации в бозыпннстве случаев удовлетворяют задачам комплексного моделирования РЛС.
Представление диаграммы направленности в комплексных моделях РЛС в виде произведения двух функций, каждая нз которых зависит только от одной угловой координаты, можно обосновать следующим образом. Во-первых, наибольшее практическое применение в радиолокации находят антенны с разделяющимнсн распределениями полей по раскрыву, что достигается специальным выбором геометрии конструкции.
Во-вторых, при синтезе РЛ антенн н измерителей угловых координат требования на диаграмму направленности задаются обычно в двух ортогональных сечениях, соответствующих измеряемым координатам. Снятие днаграммы направленности антенны РЛС также проводится в этих сечениях, и модель легко согдаауется в иих с натурными данными. Отличия предлагаемой модели от реальнон диаграммы направленности в других сечениях несущественны в области основного и первого боковых лепестков. Эти отличия будут соизмеримы с ошибками получения натурных данных. Если для аппроксимации диаграммы направленности используется таблица, то она задается в пределах половины сектора, в котором РЛС назначена обслуживать цели. Для рассматриваемого класса АФУ этот сектор соответствует наибольшим размерам всей совокупности обслуживаемых целей.
Аргументом таблицы является абсолютное значение угловой координаты (~6~). Дискретность аргумента АО выбирается так, чтобы квантование значений диаграммы направленности не вносило существенных искажений в модель флуктуаций сигнала. Величину ЛО можно найти из соотношения ЬО=ОАГ1Г ... (5.5) где 6А — допустимый относительный перепад амплитуды сигнала за счет квантования значений диаграммы направленности; г',— максимальная крутизна диаграммы направленности в области ее значений, где существенно выполнение заданного требования па величину бА; Р†значен диаграммы направленности в точке, в которой крутизна ее равна Е', . В большинстве случаев достаточно задать 6А=О,5оз 1Аяяы. где ол — среднеквадратическое значение флуктуаций амплитуды сигнала; А я — минимум среднего значения амплитуды сигнала. который считается рабочим.
При этом перепад амплитуды сигнала за счет квантования значений диаграммы направленности будет составлять в среднем 2 — Зуе от флуктуаций амплитуды сигнала 118 Длина таблицы находится по формуле 511=6.1й6. где 6,— граница сектора обслуживания целей РЛС. Если значение 1т' велико, то целесообразно ввести интерполяцию значений Г(О) между тачками таблицы. Величина днскрета в этом случае выбирается так, чтобы ошибка интерполяции удовлетворяла соотношению (5.5). йижт етакейа оя Имя,трег Жь~~е1 1йе г Раню рчояйямтет гтйп, Цо1 Ряс. 6.3. Структурная схема тыРУ с ызмеяяемой дыетраммой ыаорявлеыыостм Для описания диаграммы направленности с помоп1ью стандартных функций может быть предложена„например, следующая достаточно универсальная кх комбинация г(6)=й,— '" '+й,ехр(/ — 6, )'), (5.6) где 6.=$16, 1=1, 2; мт, йь п — константы, значения которых выбираются нз усповнй согласования ширины главного лепестка и уровня первого бокового лепестка диаграммы направленности имитатора АФУ с результатамн точных рцсчетов и натурных измерений.
АФУ, У, относящиеся ко второму классу, имеют трн основные системы (рис. 5.3) Добавляется специфическая дли них у равляю1ц я система, предназначенная для изменения распределении поля а и и элементах апертуры. Плоскость апертуры (ось я) ориентируется по 'иаправлеияю иа центр сектора обслуживания целей РЛС. рнентирование апертуры может быть фиксированным (неподвижная конструкция.
АФУ) либо изменяется в результате механического'вращения. Сигналы обрабатываются от целей, находящихся 1! в любой точке сектора обслуживания. Размеры его заданы пределами отклонения главного лепестка диаграммы направленности от направления нормали к апертуре. Согласование апертурной функции с направлением нз цельпроизводится изменением параметров распределения поля в элементах апертуры. Апертурная функция становится зависимой от ожидаемого направления на цель (6 о, О„о). Используются различные способы управлении распределением паля: перемегкение элементов обучателя; переключение ряда смещенных относительно друг дру.- га облучателей; электрическое изменение параметров элементов апертуры.
Последний способ находит широкое применение в саврецейных РЛС. Реализующие его АФУ выполняются с дискретной апертурой и виде решеток различной конфигурации. Эффективная площадь, апертуры уменьшается прн отклонении цели от осн з, что приводит к уменьшению коэффициента направленного действвя антенны. Дискретность апертуры обусловливает возможность появЛЕяия:: побочных дифракционных максимумов диаграммы направленности решетки. Несимметричность диаграмм направленности элементов апертуры относительна ожидаемого направления вызывает деформацию диаграммы направленности решетки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
