Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Таким образом, в этих случаях антенна ведет пространственную обработку сигнала, т.е. становится динамическим пРостранственным фильтром. Антенны с электрическим сканированием также являются антеннами с пространственной обработкой сигнала. В современных передающих и приемных антенных системах возникта необходимость временной обработки сигнала (в частотной области). В антенный тракт решетки может включаться система паршшельно работающих активных элементов (приборов): генераторов, усилителей, смесителей, преобрюоаателей частот, аналого-цифровых преобразователей и т.д. Замена одного активного элемента (в передатчике или приемнике) на систему параллельно работающих в антенном тракте элементов позволяет решить ряд задач антенной техники.
Остановимся только на некоторых моментах Включение активного элемента в антенный тракт делает антенну, как правило, невзаимным и неаинейным устройством, что существенно юмегщет облик антенны в режиме передачи и приема. Независимая пространственная обработка сигналов в антенне, а затем вРеменная обработка а приемнике затрудняет, а иногда исключает полу- 296 челне полной информации о пространственно-частотном распределении источников в окружающем пространстве (ралиосцене). Параллельная пространственно-временная обработка ряда выборок нз падающих волн в приемной антенне позволяет увеличить объем одновременно поступающей ниформапии.
Дальнейшее совершенствование риличиых радиосистем стимулирует решение новых залач аигеииой техники, одним из направлений развития которой является создание антенн с пространственно-временной обработкой. Применяя в таких системах новые конструкторско-технологические решении (сверхширокополосные, печатные, микрополосковые, совмещенные и др.), достижения в микроэлектронике, когерентной радиооптике, голографии и т.д.,можно достичь желаемых результатов.
Поэтому рассмотрим возможные методы пространственно-временной обработки сигнала в антенне. Мнопюбриие используемых и создаваемых антенн принято классифицировать по рабочим диапазонам воли, их элентрическим характеристикам, конструкторско- технологическому исполнению, областям применения и т.л. Такие классификации не учитывают функциональных возможностей современных антенн. Превращение антенны из устройства в систему изменяет подход к их классификации. Целесообразно подойтя к развитию антенн как к совершенствованию некоторой радиосистемы и рассматривать различные существующие, разрабатываемые и вновь предлагаемые антенны и процессы, происходящие в иих, с единых позиций. Критерием классификации н резании антенн можно принять обработку информации (сигнала), происходящую в антенне и ее СВЧ-тракте.
Такая обработка может осуществляться на частотах принимаемою (нли излучаемого) сигнала, на более высоких или более низких (промежуточных) частотах, быть линейной или нелинейной, аналоговой или цифровой, адаптивной и т.д. Так как поле, паджощее на отдельный элемент решетки, характеризуется поляризацией, амплитудой и фазой, в антенной решетке обработка сигналов по амплитуде и фазе может быть дополнена пхшярнзационной обработкой. На рис.
12,1 приведена классификация антенн по способу обработки сигналов На начальном этапе развития радиотехники применялнсь вибраторные антенные решетки, в фидерном тракте которых арифметически суммировались напряжения, наводимые отдельными вибраторами при падении волны по нормали к полотну АР. Появился простейший, используемый и сейчас, вид АР— сннфюные остронанраеленные антенне Вторым видом простейших АР являются антенны бегущей еслнн (АБВ), в которых суммирование напряженности от отдельных вибраторов дяя заданного направления прихода волны происходит с учетом фазовых сдвигов в питающей линии.
Третьим ви. лом АР можно считать ненанраеленнме бортовые антенны, в которых для излучения в окружающее пространство и устранения явлений дифракции и затенения носителем применяется система разнесенных слабонаправленных излучателей. Четвертый вняв соемещенные аншеннм — возник в последнее время и применяется в случае иеобходи мости использования одной апертуры для работы нескольких антенн на различных частотах.
Зто достигается встраиванием одной антенны (решетки, облучателя) в лру гую. Система излучателей, настроенных на ряд частот н возбуждаемых одной линией передачи, образует, как известно, один лз видов широкополосных антенн. Все эти вилы можно обьединить в один класс многоэлементных еншенн (поз. 1 на рис. 18.1). В РЛС широкое применение нашли моиоимпульсные антенны, в которых с одного раскрыва одновременно формируются три луча, т.е. три диаграммы направленности, на зьшаемые суме срно-ргпносмнымн. В таких антеннах три канала обработки сигнала (сум. ддп еимнамеипсо Суперсммтез 11 1 1 11 1 1 Антенны с обработкой снгнанов марный и разностиые — угломестный и азимутальный) позволяют увеличить по срае.
нению с одноканальной системой точность определения угловых координат при прочих равных условиях. Антенная решетка или эквивалентная ей апертурная антенна по. зволяет сформировать несколько ортопзнальных ДН, осуществить одновременный об. зор пространства и произвести обработку сигнала в нескольких независимых каналах, В соошетствии с предлагаемой классификацией такие антонны образуют класс многолучеаык антенн (поз. 2 на рис. 18.1), в излучающей части которых одновременно соз. дается набор амплитудно-фазовых распределений (АФР). Каждому из ннх соответствует определенный вход.
Переизлучающгге аншеллы (поз. 3 на рис. 18.1) представляют собой класс приемо- передающих устройств, в которых фокусируется приходящая волна обратно в направлении источника падающей волны. Простейшая переизлучающая антенна представляет собой уголковый отражатель. Его дискретным аналогом являетса решетка ВансЭтта. В зависимости от назначения переизлучающие антенны могут быть а н т и в н ы м и н п а с с и а н ы м н элементами радиосистемы. В активных переизлучаюших антеннах осуществляется усиление принятых сигналов, изменение (смещение) частоты принимаемого сигнала, модуляция колебаний (с целью передачи информации в требуемом направлении). Все этн функции могут выполняться н одновременно. Переизлучающие решетки на основе днаграммообрззующих многолучевых антенн обладают лучшими параметрами.
Рост скоростей летательных аппаратов потребовал от антенн РЛС быстрого безынерционного сканирования луча в пространстве при сохранении направленнык свойств, достигнутых в зеркальных антеннах с механическим сканированием Это привело к интенсивному развитию фоэироеалныл вишенных решеток с юектрическич сканированием: частотным, фазовым и коммутационным (поз. 4 на рнс. 18.1). Появление акживлык алшеян (поз. 5 на рис. 18.1) вызвано стремлением увеличить излучаемую мощность, уменьшить тепловые потери, увеличить надежность ФАР, а е слабонапрааленных антеннах уменьшить габариты и расширить рабочую полосу До тех пор пока в антенне (ФАР) используютсв линейные взаимные устройства для созлания управляемых АФР, не делается различия между характеристиками антенны прн приеме и передаче и рассматривается обработка сигнала в режиме, наиболее улобном дю анализа.
Переход к активным антеннам приводит к ноявленню независимых пРн. емных и передающих антенн, хотя и не исключает наличия приемоперепающих. Динамическими (или антеннами с временной модуляцией параметров)(поз б на рис. 18.1) называются антенны, которые имеют характеристики, изменяющиеся во аре. пени. Изменяемыми параметрамн могут быть: амплитудное и фазовое распределения поля (токов) в Раскрыве, линейные разиеры антенны, время включения отдельного элемента решетки и т.д.
Периодическое изменение параметров, в приннипе, позволяет осуществить быстрое сканирование луча е пространстве, сформировать заданные ха рактеристики направленности. Так, с помощью переключешш элементов решетки а динамических антеннах могут быть получены дН с малым уровнем боковых лепестков Однако следует иметь в виду, что при таком формировании дН с малым уровнем боко.
вых лепестков падает КНд антенны, растут потери и шумы от включения а антенну коммутаторов. Адантиаямыи, или самонастраивающимися,'называют антенны, характеристики которых приспосабливаются (оптимизирукпся) в процессе работы к меняющимся внешним условиям. Процесс адаптации происходит автоматически в соответствии с алгоритмом, заложенным в антенной системе, в которую может входить не только система обработки сигнала, но и система управления лучом. В процессе адаптации изме. кается характеристика направленности на основе обработки принятых ею слгналов Например, в зависимости от помеховой обстановки в ДН адаптивной антенны может формироваться один или несколько глубоких провалоа в направлении прихода мешающих сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
