P3 (560772), страница 6
Текст из файла (страница 6)
23 1) Для треугольной сетки условие отсутствия дирракпнонных максимумов в видимой области совпадает с условием (23. 5). В случае гексагональной сетки ( с8 "сК; 4~~=ФУЫ/Л ) рас стояние между излучателями выбирается исходя из следующего соотношения: г Х ~с ~3 1 4- ~ 8вга й) «1 (23.6) Сравнение выражений (23 5) и (23.6) показывает, что использование гексагональной сечки позволяет увеличить расстояние между излучателями и уменьшить их обшее число в фАР примерно на 13% )4) . Условия (23 5) и (23 6) не учитывают направленных свойств излучателей фАР и определяют предельные расстояния в ФАР изотропных (т е.
излучаюших поле одинаковой интенсивности во всех угловых направлениях) излучателей. При ограниченном секторе сканирования использование направленных излучателей позволяет увеличить расстояние между ними и соот- 34 ветствеино уменьшить их общее число При этом направленные свойства отдельного излучателя используются для подавления дцрракцисщных лепестков, существование которых в области ви- димых углов в этом случае можно допустить, исключая об- ласть сектора сканирования Ширина ДН одного излучателя должна примерно равняться сектору сканирования, а уровень бокового излучения не превышать УБЛ, заданный лля всей ФАР (рис.
23.6). Выбо азме ов изл аюшего полотна ФАР Размеры ФАР определяются заданным коэффициентом направленного действия (КНД) нли шириной ДН КНД плоской решетки может быть приблюкенно рассчитан по следующей формуле: (23 7) где э' — плошадь раскрыва ФАР; 1) — коэффициент использования поверхности, определяемый выбранным видом амплитудного распределения; Уд — угол отклонения луча ФАР Ширина ДН приближенно определяется с помощью следующего соотношения: 26 х (23 8) ЯЯ гл где Е - размер ФАР в той плоскости, в которой определяется ширина ДН; Я - коэффициент, зависящий ст вида амплитудного, распределения (если ч' — величина безразмерная, то 8$ у вы- Ф числяется в радианах). формулы (23.7 ) н (23.8) приближенные, и их точность тем выше, чем меньше ширина луча и больше размеры решетки Для нахождения геометрических размеров излучающего раскрыва ФАР с помощью соотношений (23 7 ) или (23 8) необходимо знать величину коэффициентов 4 н Я, определяемых амплитудным распределением.
Выбор вида амплитудного распределения зависит от заданного уровня боковых лепестков (УБЛ) ДН Прн переходе от равноме)шого к спадающим к краям амплитудным распределениям УБЛ ДН уменыпается, но пои этом происходит расширение главного лепестка ДН и уменыэение КНД ФАР Ширина ДН и УБЛ ФАР для некоторых законов амплитудного распределения приведены в табл 23.1 Следует, однако, учитывать, что приведенные в таблипе данные соответствуют антенным с непрерывным распределением поля по раскрыву В том случае, когда к ДН линейных ФАР предъявляется требование низкого УБЛ, часто используется так называемое дольф-чебышевское амплитудное распределение, а ДН ФАР с таким распределением считаются оптимальными [51 Амплитудное распределение вдоль АР с оптимальной ДН существенно неравномерное При большом числе излучателей дельф-чебышевское амплитудное распределение имеет вид распределения, спадающего к краям АР, причем в крайних излучателях амплитуда сижалов возбуждения возрастает.
Оптимальными ДН называются ДН, имеющие наименьший УБЛ при заданной ширине главного лепестка, или. наоборот, наименьшую ширину главного лепестка при заданном УБЛ. Диаграмма направленности дольф-чебышевских ФАР описывается полиномом Чебышева соответствующей степени (степень полинома на единвпу меньше числа излучателей линейной ФАР). Линейные размеры вольф-чебышевских ФАР зависят от заданной ширины ДН и УБЛ, и их можно определить с помощью выражения ру -Яадайп( — ОЬБ+1,5убп-+у, — ~ (23.В) я 1е~/~ ю,у И где Я вЂ” заданный уровень боковых лепестков (в разах), Приближенную опенку длины ФАР можно осуществить, используя график на рис 23.7. Расчет амплитуд сигналов возбуждения излучателей дольрчебышевских ФАР весьма громоздок, и для его осуществления требуется применение ЭВМ ия л ом в антенных ешетках Анализ выражения (23 2), описывающего множитель ФАР, показывает, что ориентация в пространстве луча решетки зависит от вида фазового распределения возбуждающих сигналов в ее раскрыве В основе электрического сканирования лучом ФАР лежит управление фазовым распределением поля в раскрыве решетки с помощью электрически управляемых устройств (фазоврашателей), включаемых в канале каждого излучателя ч я В коммутационных фАР используются фазоврашатели, фаза эпектромагнитных колебаний на выходе которых может при:— нимать лишь опредепенные фиксированные значения При этом появляется возможность управления фазоврашателями с помощью цифровых устройств путем подачи коммутирующих сигналов на те или иные элементы дискретного фазоврашатепя Стабильность коммутационных фАР определяется тем, что управление фазой элементы (попупроводники, ферриты и др ) работают в режиме, при котором используются только крайние участ~н их характеристих Для управления фазой возбуждения изпучателей в коммутационной ФАР используются дискретные фазоврашатели, каждый элемент которых (разряд) может находиться в одном из двух о состояний, характеризуемых вносимым фазовым сдвигом О или 180 /2(, где гц - номер разряда ( вз-й Выбор дискрета фазоврашателей Разрядность дискретных фазоврашателей определяется минимальным необходимым изменением фазы возбуждения излучателей ФАР В коммутационных ФАР перемещение луча в пространстве при сканировании осуществляется не непрерывно, а скачками В зависимости от назначения радиосистемы, в которой используется фАР, минимальная величина скачка луча может быть различной, в том числе и очень малой.
Однако в большинстве случаев основным требованием является перекрытие ДН для двух соседних положений луча на уровне - 3 дБ. Это соответствует минимапьному перемещению луча, равному ширине ДН АР Минвмапьный фазовый сдвиг (в радианах) между язлучатепями в эквидистантной АР с шагом Ы опредепяется как 4~ й(р (~-~) у~ — р ~ ('88 „) . Для определения требуемого дискрета фазоврашателя полученную величину необходимо округлить до ближайшего меньшего значения: где уп = 1, 2, . разрядность фазоврашатепя Прн коммутаписшном способе сканирования реалвзуемое в раскрыве ФАР ~(взовое распределение отлнчается от требуемого.
Максимальное значение фазовых ошибок равно Л /2 ( л — днскрет фазоврашателя) Использование дискретных фазоврашателей а коммутапнонных ФАР приводит к снижению КНД н появлению в ДН ФАР коммутапнонных боковых лепестков. Относительное уменьшение КНД можно опенить следуюшим образом где 3~ - КНД ФАР без коммутапнонных фезовых ошибок В табл 23.2 приведена относительная величнна снюкення КНД (в депибелах) в зависимости от дискрста используемых фазоврапштелей.
Табл ила 23.2 Используя данные табл. 23,2. можно определить цнскрет о,,щ-~ ' фазоврашателя А = 1ЯО /2 по заданной ве. ичине допусти мого снижения КНД коммутапионной АР. Уровень нанбольшнх коммутационных боковых лепестков составляет (1) Основной лепесток ДН антенной решетки с фазоврашвтелями, обеспечивающими непрерывное изменение фазы, ориентирован точно ь заданном угловом направления ( Орд ~Ргу ). В коммутапнонных АР наличие периодических ошибок в фазовом распределенни вызванных дискретным херактерсм работы фазоврашателей, приводят к смешеншо основного лепестка ДН относительно направления фазировання Величина погрепшости установки луча АР зависвт от многих факторов, основным нз которых является разрядность используемых ф зоврашателей. Таким образом, при выборе дискрета фазоврапштеля необходимо учитывать наряду с миннмальным перемешением луча допустпмую величину снижения КНД АР, увелнченни уровня боксаых ле»естков, погрешность установки луча 43 Сушествует два способе подавления коммутационных бс ковых лепестков.
Первый способ. свяошшый с уменьшением ьпшнмального дискрета фаооврашателя, требует разработки многоразрядных фазоврашвтелей, что в настояшее время является сложной технической задачей. Второй способ заключается во введении начального фазового распределения, наличие которого должно нарушать периодичность ошибки фазового распределения явцяюшейся 1 ричиной появления коммутационных боковых лепестков Начальное фазовое распределение не влияет на угловое положение главного максимума ДН Поэтому, выбирая начальные фазы в каждом излучателе по определенному закону, можно достаточэо равномерно размазать" коммутационные боковые лепестки в широком угловом секторе.
Как известно [4), конкретный вид закона изменения начальной фазы, оптимальным образом поцавляюшнй коммутационные боковые лепестки, зависит от числа разрядов фазоврашателя, структуры АР, вида амплитудного распределения. Так, например. для линейной экввдистантной АР, состояшей из ЯГ излучателей, прн равноамплитулном распределении оптимальный закон изменения начальной фазы ф имеет вид (41 Ф = Ф Я Х~ (23.13) где Ж= 2в/Я вЂ” волновое число; ~ = Я /(218 ЛОМ]; Ф~- координата п,-го излучателя; отсчитываемая от центра АР; М=2. Таким образом, оптимальное начальное фаэовое распределение для данного случая представляет собой квадратическую функцию (линия 1, рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
