Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Для больших антенных систем, размеры «( которых соизмеримы с расстоянием г до цели, измерения координат проводятся в промежуточной зоне дифракционной диаграм. мы, где угловые размеры 9„главного луча диаграммы возрастают по сравнению с шириной диаграммы направленности в дальней зоне 6„(рис.
6.1). Поэтому в промежуточной области разрешающая способность синфазных антенн ухудшается. Простое увеличение апертуры антенны не дает улучшения разрешающей способности по угловым координатам, так как в промежуточной области сечение луча соизмеримо с размерами антенны. Увеличение ширины луча 6, объясняется наличием квадратичных фазовых искажений поля в раскрыве антенны (136, 187). Компенсация этих искажений позволяет так же, как и в оптике, проводить фокусирование луча на заданную дальность. Этим достигается существенное улучшение разрешающей способности РЭС.
Фокусирование антенны может быть достигнуто конструктивным выполнением ее в виде сферы. Кривизна антенны определяет дальность фокусирования. Особенно удобно проводить фокусирование в фазированных антенных решетках (ФАР), где компенсация паразитных фазовых набегов проводится фазовращателями.
Фокусирование антенны увеличивает ее коэффициент усиления бэ, степень повышения которого можно оценить величиной (136, 187) ке — — бфlб«„э =-УГм, где 6„,э — коэффициент усиления синфазной антенны с равпомерн«йм распределением поля по раскрыву; г — дальность фокусирования. Улучшение угловой разрешающей способности удобно характеризовать отношением ширины луча синфазной антенны 6, к ширине луча фокусированной антенны йэ. к; = 9,76,. Фокусирование широко применяется в РЛС с синтезированным раскрывом и в голографических РЛС. В принципе, подбором соответствующих амплитудных и фазовых распределений при заданной апертуре антенны можно получить чрезвычайно узкие диаграммы направленности («сверхнаправленныеэ антенны).
С. А. Щелкуновым теоретически показано, что это обеспечивается созда. нием резко осциллирующего по фазе и амплитуде распреде. лен ия поля по раскрыву (161, 205). Поля, создаваемые одновременно каждым элементом такой антенны, вследствиеблагоприятной интерференции складываются в пространстве, что и приводит к явлению сверхнаправленности.
Прн осциллнрующнх распределениях амплитуды и фазы по раскрыву резко возрастает доля реактивной энергии, накапливаемой вблизи антенны. Вследствие этого уменьшается излучаемая мощность. В антенных решетках сверхнаправлениость получается путем более тесного расположения излучателей на расстояниях, меньших Х/4.
Достигаемое таким образом увеличение направленных свойств антенны приводит к уменьшению ее к. и .д., так как растет число фидерных линий, передающих энергию с потерями. Кроме того, при уменьшении расстояния между элементарными антеннами сужается полоса пропускания антенной системы. Общими недостатками сверхнаправленных антенн являются: — уменьшение к. п. д.; — сужение полосы рабочих частот; — невозможность электрического управления пространственным положением луча; — сложность выполнения фидерных систем. Явление сверхнаправленности может быть использовано для сравнительно небольших антенных систем или антенных решеток с малым числом излучателей.
2. Антенны с нелинейной обработкой сигналов Существует большое разнообразие антенных систем с нелинейной обработкой сигналов. Результирующий выходной сигнал такой антенной системы характеризуется нелинейной функцией сигналов (произведением, степенью и т. д.), формируемых элементарными антеннами (15, 136, 204!. Нелинейная обработка позволяет синтезировать любую диаграмму направленности, которая может быть получена выбором амплитудно-фазового распределения в обычной линейной решетке. Как правило, нелинейная обработка проводится для увеличения направленности антенны (при заданных ее размерах) и снижения уровня боковых лепестков.
Типичным представителем антенн рассматриваемого класса является мультипликативный интерферометр с двумя антеннами, разнесенными на расстояние 2й. Пусть элементарная антенна интерферометра имеет диаграмму направленности тс (д), где д = з(п 6. Тогда сигнал на выходе перемножающего устройства равен и„=- к„УР' (д) соз (яда), где к = 2п/Х, а к„ вЂ” коэффициент пропорциональности. Аналогичная линейная антенна имеет диаграмму направленности и„ = УЕ (б) соз (0,5кЮ). Сравнение и„ и и, показывает, что нелинейная обработка сужает диаграмму направленности.
Значительное увеличение направленности может быть получено многократным перемножением сигналов нескольких антенн. В книгах (15, 136, 187! приведены разновидности нелинейных антенных систем. Антенны с нелинейной обработкой сигналов имеют ряд недостатков: — снижение отношения сигнал'шум пропорционально отношению числа элементов в решетке с нелинейной обра- 276 юткой к количеству элементов в обычной равномерной ли. войной решетке; — зависимость разрешающей способности от относительной интенсивности сигналов, что связано с эффектом подавления слабого сигнала более сильным в нелинейном устройстве. Если не считаться с увеличением коэффициента шума в нелинейных антенных системах, то такие антенны лают выигрыш в разрешающей способности. Для некоторых типов антенн этот выигрыш оценивается коэффициентом 1,2 (15!.
Нелинейные антенные системы могут применяться для улучшения разрешающей способности при возможности длительного накопления сигнала, когда уменьшение отношения сигнал/шум, связанное с нелинейной обработкой, является второстепенным фактором. 6.2. ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ СЕЛЕКЦИЯ 1.
Основные определения Поляризация является пространственно-временной характеристикой электромагнитной волны; она определяет закономерность пространственной ориентации вектора напряженности электрического (или магнитного) поля за период несущего колебания. Для плоских однородных волн, которые имеются в виду при дальнейшем изложении вопроса, векторы напряженности электрического и магнитного полей лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. При анализе поляризации волны достаточно знать закон изменения ориентации только одного из векторов напряженности электромагнитного поля.
Обычно поляризацию оценивают по ориентации вектора напряженности элеитрического поля Е. Поляризацию волны характеризуют поляризациоиной диаграммой, представляющей собой проекцию кривой, опи. сываемой концом вектора Е, на плоскость, перпендикулярную направлению распространения волны. Различают три основных вида поляризации: линейную, круговую и эллиптическую. При линейной поляризации пространственная 277 е = Е„соз (а,( -1- ф ) еэ = Еэ соз (ы г + ф ) (6.2.! а) (6.2.16) При изменении соотношения амплитудных составляющих колебаний (Е, и Е„) и фазового сдвига между ними (Ьф= = ф„— ф„) можно получить поляризацию любого вида. Так, если Лф равно 0 или л, то имеет место линейная Поляризация.
Если лри этом Е„= О, Е„~ 0 или Е, ~ О, Е„= О, то получаются вертикальная и горизонтальная поляризация соответственно. Когда же Е„Ф О, Ее ~ О, а Лф = О. будет линейная поляризация ориентации а, где угол а между осью Ох и вектором Е определяется равенством 1и а = 278 ориентация вектора Е остается неизменной, а поляриза. ционная диаграмма представляет собой прямую линию. Круговая поляризация отличается тем, что вектор Е, имеющий постоянную амплитуду, вращается с постоянной угловой скоростью вокруг направления распространения. При этом конец вектора описывает окружность. Период вращения равен периоду электромагнитного колебания. У эллиптически поляризованной волны конец' вектора Е описывает при вращении эллипс. При этом модуль вектора Е и угловая скорость его вращения претерпевают периодические изменения за период вращения.
В зависимости от того, изменяются параметры поляризационной диаграммы с течением времени или остаются постоянными, электромагнитные волны делят на три группы: полностью поляризованные, частично поляризованные и не- поляризованные. Полностью поляризованной называется волна с неизменными во времени параметрами поляризации. При наличии непрерывных относительно медленных изменений параметров поляризационной диаграммы (время, необходимое для заметного изменения параметра, во много раз превышает период высокочастотных колебаний) электромагнитную волну называют частично-поляризованной.
Не- поляризованная или хаотически поляризованная водна характеризуется быстрыми флуктуациями вектора Е как по модулю, так и по направлению вращения. В этом случае поляризационная диаграмма принимает все возможные формы и ориентации, вследствие чего выделить какое-либо преимущественное ее положение не представляется возможным. Проекции е„и ее вектора Е на ортогональные оси координат Ох и Оу (рис, 6.2) можно представить в виде 2 Параметры эллипса поляризации Эллиптическая поляризация электромагнитной волны является наиболее общим видом поляризации, из которого как частныеслучаи могут быть лолученылннейная и круговая поляризации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
