Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 66
Текст из файла (страница 66)
В зависимости от критерия адаптации в этом классе антенн можно выделить несколько видов (поз 7 на рис. 18.1). антеннами с нелинейной обработкой гиглюп (поз. 8 на рис. 18.1) называют антенные решетки, сигнал на выходе которых является произведением или корреляционной функцией (перемножение и усреднение во времени) сигиыов от отдельных элементов. Используя различные методы нелинейной обработки сигнала (умножение, возведение а степень, деление, усреднение и т.д.), можно построить антенны, свойства которых будут существенно отличаться от свойств антенн обычного типа.
Так, перемножая сигналы от элементов решетки ( мультипликативнав антенна), можно существенно сузить ее ДН. В антеннах с логическим синтезом — разновидности антенн с нелинейной обработкой сигнала — удается получить очень низкий уровень боковых лепестков ДН. Это достигается прииенением логических устройств типа «да-нет», «или», «и», «больше-меньше» при «срезании» боковых лепестков для всех сигналов, превышающих определенный уровень.
Следует отметить, что в таких антеннах формирование ДН существенно изменится прн воздействии не одного, а сразу двух нли более сигналов. Широкое распространение в системах ллертур«ого си«жезл получил принцип нелинейной обработки сигнала (поз. 9 на рис. 18.1), под которым понимают создание сплошной апертуры с помощью небольшого числа подвижных антенн. Метод основан на априорной информации о траектории движения носитющ подвижной антенны Его сущность заключается в приеме сигначоа при движении, их запоминании и соответствующем сложении, как это делается в большой ФАР.
Антенны с синтезированной апертурой являются перспективными для бортовых РЛС с повышенной разрешающей способностью (наблюдение земной поверхности) и радиотелескопов Бортовые РЛС с синтезированной апертурой лозволмот получить высокую линейную разрешающую способность по угловым координатам, соответствующую линейной разрешающей способности обычной антенны с раскрывом в сотни и тысячи длин воли. Следует отметить, что в антеннах с нелинейной обработкой сигныа, включая антенны с сингезироаанной апертурой, сужение ДН не приводит к увеличеюло усиления антенньь Более того, происходит снижение за счет дополнительных потерь при обработке Новый класс приемных антенн с цифровой обработкой сигнала — чифроеые аншеюгые ремешки (поз. 10 на рис 18.!) — включает в себя системы усилителей, смесителей, фазовых детекторов и аналого-цифровых преобразователей, а также ЭВМ, с помогцью которых осуществяяетсл цифровое формирование ДН. Рлдиоолтич«гкие антенные решем«и (поз.
/! на рис. ! 8.1) представлюот собой приемные антенны с оптической обработкой сигнала. Принятое каждым излучателем АР колебание СВЧ переносится на промежуточную частоту и после усиления с помощью многоканального модулятора света (динамического транспаранта) преобразуется в колебания оптического диапазона Дальнейшая обработка осуществляется в оптическом диапюоне с помощью системы, содержащей люер, коллиматор, линзы, диафрагмы, оптические фильтРы, транспаранты и т.д. В этой системе происходит аналоговая обработка пространственно-временной информации. В результате на выходе системы а реальном масштабе времени формируется оптическое изображение радиолокационной обстановки в пространстве перед приемной АР.
О помощью оптико-электронных уст. рабств зто изобрвкение может быть преобразовано в сигналы для последующей абра. ботки в ЗВМ. Освоевие все более коротких волн вплоть до оптического лиапазона, отсутствие необходимой элементной базы лля работы на этих диапюонах, трудность построения электрически сканируюШих антенн этого диапазона на принципах построения антенн пред.
шествуюших диапюонов привели к идее использования голо!рафическнх методов для формирования и управления ДН антенн, получивших название голшрафических. Голографические антенны (поз. !2 на рис. 18.!) — это новый класс планарных антенн в виде амплитудных (полосковых) либо фазовых структур, обладаюших фокусируюшими свойствами зонньш пластин и секционированных линз.
Они могут быть сфокусированы как в лальнюю, так и в ближнюю зоны. Приведенная классификация допускает одновременное применение двух или более способов обработки сигналов в одной антенне. Так, существуют мононмпучьсиые ФАР с фазовым сканированием и адаптацией нлн приемные цифровые миоголучевые антенны. Подобное разделение антенн оказывается удобным и в теоретическом иване. Общую конструкторскую задачу построения антенн по заданным требованиям, т.е. сянтез антенн, в теоретическом плане принято разделять на внешнюю и внутреннюю задачи.
Решение внешней задачи дяя антенн с обработкой сигнала практически сводится к построению антенной решетки, обеспечиваюшей заданную направлениость в секторе обзора (сканирования). Решение внутренней задачи должно обеспечивать необходимое возбуждение антенны, найденное из решения внешней задачи, и требуемую обработку аигнала. В зависимости от способа обработки центр тяжести решения внутренней зада !и перемещаетсв с одних устройств на другие. Решение внешней задачи — построение антенной решетки — может быть выполнено без учета последующей обработки сигнала и оказывается весьма обшим для различного класса антенн. Поэтому далее рассматрены возможные типы решеток и об!цие характеристики.
18.2. Фвзвровиввые автеввые решетки. Схемы построении. Элемевтваи база Фазироваиные антенные решетки отличаются от АР, рассмотренных в гл. !2, включением в антенный тракт системы фазовращателей или коммутаторов, осушеств. гшюшей управление фазовым или амплитудно-фазовым раапределением гшя электрического скаюгрования. Нашли применение различные схемы построения ФАР в зависимости от требований к системе. Пространственный способ возбужлення (назьшае мый еше распределителем оптического типа) (2) допускает лва варианта антенн: огра жательную ФАР (рис.
! 8.2 б) и проходную ФАР (рис. 18.2,а). Фидерный способ возбу. ждения (распределитель закрытого типа) допускает последовательное, параллельное, двоична-этажное (елочки) питание излучателей и фазоврашателей, а также нх комбинацви (рис. 18д). Находят применение гибридные антенны — совместное использование ФАР и антенн оптического типа. На рис. 18.3 приведена схема гибридной зеркальной антенны (малоэлементная ФАР и фокусируюпгее зеркало), допускающая электри- Рис. 18.2. Прссчрлпшяеипьчв способ всзбулчдепия: а — про»палея репеек», б- счрспетсльнея решетка, фпдсриыл способ возбуждения: е — пселелсемельлал скеле, е — ларпоепьлы ск«па; д — пержпчельлля екеиа чипа «елочка» Рис. 1И.З. Глбрплиея зеркальная аптенла Рпе.
1$.4. Коьчбиплролычлая схема дозбуждеипя ческое сканирование в ограниченном секторе углов при высокой направленности дей- ствия. Сочетание радиолиизы с ФАР или применение направленных излучающих эле- ментов ФАР (зеркал, подрешеток и т.д,) позволяет получить те же результаты, умень- шение числа управияемыл фазовращателей при ограниченном секторе сканирования. Рне, 185. адулояьныз гибридная антенна. образованная лчоской ФАР и линзой, раещнряющсй сектор сквннраввния Рне. 18.б. 11нлинврическвя ФАР с системой коммутаторов н фазовращатсвей Рве.
18.7. ФАР с одним изаучающим раскрывом и тремя независимыми лучами двг Сочетание линзы с ФАР позволяет расширить сектор сканирования плоской ФАР, Одновременно с зтим происходит ухудшенне других характеристик антенной сИстемы (рис. 18. 5). Цилиндрическая решетка излучателей, лодкщочаемаа коммутаторами 1с фазоврашателямн нлн без ннх) к возбуждщошей системе полосковых линий, волноводов, радиальных волноводов н других злементов, позволяет сканировать в широком секторе углов(рис.
18.6). Возможно применение мнопьтучевых антенн, формирующих с одного нзлучаннпего раскрыш несколько дН Щ, каждой из которых соответствует входной тракт антенньс Многоканальный коммутатор, подключенный к входам многолучевой антенны, позволяет дискрегно перемещать луч в пространстве в соответствии с характеристика.
ми многолучевой антенны. Необходимость непользования многолучеаого режима в радиотехнических системах приводит к созданию ФАР с несколькими независимыми сканирующими лучами, Возможный путь решения таких задач состоит в совмещении многолучевых антенн с системой управляемых фазовращателей и возбуждаемых через направленные атветвители магистральных волноводов Я (рис. ! 8.7). Каждая из приведенных схем построения ФАР имеет свои преимушества н недостатки, а выбор той или иной схемы определяется требованиями, предъяюшемыми к радиотехнической системе, последующей обработкой СВЧ.сигнала, а также элементной базой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
