Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Заметим, что та часть мощности Р„падающего поля, которая взаимодействует г антенной в режиме приема, конечна и в соответствии с (13.27), (! 3.31) Р„= — ()!Е(г,9,р~ рй= ~~~)У „), (13.3б) жг где 5, — сферическая поверхность ралвуса г а дальней зоне антенны. Полагая Р„= согж1, выясним какой должна быть структура падающего на антенну поля, чтобы мощность рассеянного поля Р", обязанного отражению от нагрузки, была максимальной. В соответствии с (13.35) 1,з ГЦс™ — з .
° Р'= — ()!Е'(г,9гр)' ,ю = ' ' ) )1Р(9,р)! з!п9Л9р(Р~ ~~' О ц (Гм тпрр = (!З.З =-'-' ", Х~ " ХХ' "' ~ 102 (13.39) (13 41) При преобразованиях в (13.37) использованы соотношешш (13,27), (13.29). Максимальное значение (13 37) достигается при выборе комплексных амплитуд дадаюшего поля нз условия рде А — произвольный коэффициент пропорциональности.
Прн этом -=", ~,"'„'[;~ $~,~' х~,~' =~[",„,. х~,~' '. Подставляя (13.38) в (13.31), получаем, что прн задакном коэффициенте огра. [[!виня д, от нагрузки наибсльшая часш мощности, рассеиваемой антенной в рсзультайр переотражения от нагрузки, достигается при условии, что форма палаюшего на анййнну поля пропорциональна комплексно-сопряженному полю антенны в режиме пепе!пи н: Е [г,й,р)=т[)ГА~з,',1;[!Вгй) — =ВЕ„ч(г,О,р), (13.40) РдеВ- произвольная константа. Если в антенне отсутствуют потери, та матрица [я) эквивалентного многополккйика является унитарной и выполняется соотношение Х~,~'=' эм С учетом этого выражение (13.39) принимает внд [Г,! [1-[з„! ) !А[ !Г,[ '[1 — !з«) ) )(-зпг,( " )1- пГ,( При Г, = 0 отражение от нагрузки отсутствует, и поле рассеяния Е исчезает.
8)еле рассеяния Е" нюывают антенной состнпеяяюыгей рассеяяия, так как диаграмма !Шправлснности этой составляющей совпадает с диаграммой направленности антенны, $'ее амплитуда зависит от козффипиента отражекия от нагрузки Заметим, что условие (13 38) по сути является условием, прн котором нз палаюржго на антенну поля автоматически выделяется та его часть, которая принимается анЗвнной. Поэтому с учетом (13.38) и унитарности матрины [з) выражение (13.35) для в!жанной составляющей рассеяния приобретает внд ь[ж АГ,[1-!зп[ ) Е"(г,О,р)= с,р(О,р)— (13 42) 1-г,~Г, г Составляюшую поля рассеяния Е' (соотношение (1330)) называют структурной и ..
млеаяюнгей (нлн конструктивной составляюшей), так как причина ее существования яаана с рассшннем на конструктивных ктепевыхя элементах поверхности, а также на ачнтельно рассогласоаанных участках, образующих физическую структуру антенны д етеневымн» участками поверхности антенны понимают такие участки, иа которых Е юзз 198 в режиме передачн возбужденный ток отсутствует нли очень мал; например, внешняя поверхность отскок рупорной антенны, теневая относительно облучателя поверхность зеркальной антенны н т,д.). Сильно рассогласованными участками антенны может быть, например, излучающая апертура антенной реюетки с плохо согласоааннымн отдельными излучателями. Диаграмма направленности структурной составляющей рас.
сеяния может существенно отличаться от диаграммы направленности антенной состав. ляюшей даже прн падмощем поле, удовлетворяющем условию (13.38). Лишь для очень ограниченного класса антенн диаграммы направленности структурной и антенной со. ставляюших совпадают и возможно взаимное гашение поля рассеяния антенной н структурной сасгавляюшнх. Подобная ситуация имеет место, например, для плоских синфазных антенных решеток с плохо согласованным раскрывом прн падении плоской волны по нормали к плоскости решетки, а также для тех антенн, матрица рассеяния которых может быть представлена в аиде чегырехполюсника (как правило, это антенны электрически малого размера, например, поцуволновый нлн более короткий вибратор). В последнем случае сумму антенной н структурной составляющих с учетом соотношей Пз.зб), 113.35) н 113'.38) можно записать в виде Е(г В, р) = Е (гВР) в Е'(гВ, р) = эбудзи) ззз ь з~ззз1 Гз (В,р) —.
Г 1 е' Из свойств унитарности матрицы [з) имеем = зз|зп* знз(1=! Используя эти соотношения окончательно получаем (Г,-з;,);. (Г,—.;,) Е(.,В,Р)=А,/В ' " з„ЯВ,Р) — '=Асс, ' " Р(В,Р) — ' 113.43) Как следует нз 113.43), прн Г, = з,', сумма антенной н структурной составляющих рассеянного поля оказывается равна нулю. Козффицнею: А в соотногпеннях 113.38), (13.41)-(13.43) выбирают нз условия наилучшего выделения в падающем на антенну поле плоской волны составюпошей (13.40): А= ~ г(Ва Ро)4(Ва Ря) !Р Од. с1чгзр 4я тле Е, — комплексная амплнтула паааюшей с направления (О„р,) плоской волны. Полное рассеянное поле складывается нз структурной, антенной н теневой со.
стаазиюШнх. Е (гВР) = Е(г Вр) ьЕ" (г О р)ей„„(гВР) (! 3,45) В силу различного пространственного распределения этих составляющих осушает' вить в абшем случае нх взаимное гашенне во всем угловом секторе пространства навоз можно. Однако, подбирая комплексные амплитуды рассеянного поля структурной, ан. теплой н теневой составляющих, можно понизить уровень рассеянного пши в заланноы направлении. Сушестаует также весьма ограниченный класс антенн, называемых алагем нами с ыиггнназьлыы рассеянием (например, электрические и магнитные днполн).
Е ан. теннах этого класса пространственное распределение антенной, структурной н теневой сосивляюшнх рассеянного поля одкнаково. Поэтому, подбирая комплексные амплитуды поля рассеянна этих составляющих, можно уменьшить до нуля рассеянное пале антенны Ем пространстве, т.с, сделать антенну с нулевой радиолокапионной заметностью. В направленных антеннах диаграммы рассеяния теневой составляющей слабо пересстся в пространстве с диаграммами рассеяния остальных составляющих Поэтому час. ое гашение рассеянного поля в заданном направлении возможно лишь в переднем ительно раскрьша антенны полупрастранстве путем подбора величин структурной ннов сасшвляющнх рассеянного поля в этом направлении.
Приемная антенна валяется диссипативным рассснвателем, так как часть мощности щего на антенну поля погловтается в нагрузке приемной антенны. Поэтому для ной антенны как диссипативного рассеивателя имеет место фунпаментальнае са- ине между полной мощностью поглощения (в нагрузке) Р«и мощностью рассея- Р Л Р„. (13.46) Знак равенства в соотношении (13.46) справедлив лишь при условии, что поверхантснны является поверхностью абсолютно вчсрнагоа типа, т.е. вся мощность, ченная а части поверхности фронта падающей волны, совпадающей с геометрий поверхностью апертуры антенны, поглощался еб нагрузкой, друпоги словами, а структурной и антенной составляющих рассеянного паля должна бьжь равна пу- з соотношения (13.46) также следует, что приемная антенна может обладать вум рассеянием только при условии чисто реактивной нагрузки, когда Р„=О При ин активной составляющей нагрузки на входе приемной антенны последняя не ет быть полкастью радиолокапионно невидимой.
13.4. Параметры электромагнитной совместимости антенн Любая приемная антенна наряду с полезнмм сигналом принимает мешающие палы соседних радиотехнических систем. Прием мсшаюптих снгнююа может при' ' гн к нарушению работы той или икай радиосистемы, находящейся в поле излучения лиих радиосистем. При этом говорят, чта электромагнитная совместимость (ЭМС) радиосистем не обеспечена. Одним из основных каналов передачи и приема мещих сигналов соседних радиосистем является канал передающая антенна одной осистемы — окружающее пространство — приемная антенна другой радиосистемы. Озтаму Лля опенки электромагнитной совместимости соседэшх радиотехнических стем (РТС) необходимо уметь рассчитывать мощность сигнала, приходящего со вха- передаюшсй антенны одной ралносистемы на вход приемной антенны другой раОсистемы на некоторой произвольной частоте /, лежащей в интервале 0.2,тр -эуе Рв — рабочая частота радиосистемы, для которой анализируется электромагнитная местимость с соседними радиосистемами.
Полагая, что каждая нз рассматриваемых Енн по частоте г имеет один вход, а сами антенны и окружающее их пространство ейны, нахолнм очевидную линейную зависимость между мощностью Р, на входе сдающей антенны и мощностью Р, на входе приемной антенньс ' Я=М)Р(Р) (13 47) Коэффициент 4 (г) назывжот «аэффилие«мам связи двух антенн на частоте ) . штат параметр является одним из основных прн анализе электромагнитной совмести- 199 мости двух РТС. Если антенны соседних РТС расположены в дальней зоне иа расстоя.
нин г лруг от друга, то плотность потока мощности передающей антенны в месте рас- положения приемной антенны Р(м,) = — 1 — с, ~Р (м,)(, (13.48) где а, — коэффициент усиления передающей антенны в каправленин максимума Лнаграммы направленности, Р,(М,) — значение нормированной диаграммы направленности персджощей антенны в направлении на приемную антенну. Используя соотношения (13.47), (13.48) с учетом (13.19) н (!3.24), получаем выражение для коэффициента связи антенн: «=~ — ) с,(м,)с,(м,)ф', (13.49) где с,(м,)=а,~р(м,)~'; с,(м,)=а,~р,(м)~' (13.59) 199 — соответственно коэффициенты усиления передающей и приемной антенн в напраеле. ннн друг на друга.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
