Внимание! fresh-diplom.ru не продает дипломы, аттестаты об образовании и иные документы об образовании. Все услуги на сайте предоставляются исключительно в рамках законодательства РФ.
Каждые сорок минут одна из российских женщин погибает от рук мужа или партнер a .(40) По данным статистики, ежегодно около 2 миллионов детей в возрасте до 14 лет избиваются родителями. Для 10 % этих д
Некоторые считают, что ему нужно было бы сохранить информацию в тайне, что не следовало сообщать эти сведения своему работодателю. Но молодой человек предпринял те действия, которые, как он считал, бы
Темперамент характеризует динамичность личности, но не характеризует ее убеждений, взглядов, интересов, не является показателем ценности или малоценности личности, не определяет ее возможности (не сле
Традиційно існують класична та інноваційна моделі підприємництва з альтернативним варіантом їхнього поєднання. Класична модель підприємницької діяльності незмінно орієнтується на найефективніше викор
Работать с базами и банками социальных данных, использовать сетевые технологии в социальной сфере. Работать в сети Интернет и использовать программно-инструментальные средства для анализа и обработки
Длилась она 20 лет и закончилась только в 1036 году, когда под властью Ярослава (Мудрого) была объединена вся Русь. Еще при жизни, Ярослав заблаговременно, желая предупредить возможность возникновения
Парапсихолог и издатель специального журнала Э.В. Добберкау ( E . W . Dobberkau ) писал по этому поводу, основываясь на своём почти 30-летнем опыте ясновидящего: «Огонь избавляет «внутреннего человека
Противоположная ситуация, т.е. превышение доходов над расходами, называется бюджетным профицитом, или излишком. Профицит — положительное сальдо бюджета — представляет собой обратное соотношение, то е
Находят применение также АР с обработкой сигнала.
Заданные электрические параметры у таких антенн (ширина ДН, отношение сигнал/помеха, уровень боковых лепестков) достигаются путем соответствующей (например, логической, корреляционной) обработки сигналов, поступающих от элементов антенной решетки.
Сканирование может быть одномерным (положение главного лепестка изменяется только по одной угловой координате) и двумерным (положение главного лепестка изменяется по обеим угловым координатам). Основные особенности сканирования При качании лепестка наблюдаются общие для всех способов сканирования особенности, которые рассматриваются ниже. 1. Одномерное сканирование можно осуществить с помощью как поверхностных, так и линейных АР (рис. 12.1). Если для сканирования используется прямолинейная эквидистантная АР (рис. 20.1), то ориентация главного лепестка ДН определяется по формуле (13.14), которую запишем в виде (20.1) Коэффициент замедления x = y / kd (13.9), а следовательно, и ориентацию главного лепестка можно при неизменной рабочей длине волн генератора l регулировать, изменяя, например, с помощью фазовращателей сдвиг фаз y между соседними излучателями. Это соответствует случаю фазового сканирования. Из формулы (20.1) видно, что ориентацию главного лепестка можно регулировать, изменяя рабочую длину волны (частоту) генератора. Это соответствует случаю частотного качания.
Следует заметить, что при т=0 (луч нулевого порядка) частотное качание можно осуществлять только, если Е; зависит от частоты, т. е. если для питания АР применить линию с дисперсией. Для того чтобы главный лепесток некоторого порядка т сканировал в пределах всей области действительных углов (—90° J гл 90°), необходимо изменять частоту или замедление в определенных пределах. Если изменять частоту или замедление в более широких пределах, то лепесток порядка т уходит в область «мнимых»-углов, но при этом в области действительных углов может появиться соседний главный лепесток (порядка т+1 или т-1). Сектором сканирования называют часть области действительных углов, в пределах которой сканирует главный лепесток.
Обозначая через u с границу симметричного сектора сканирования (рис. 20.1), можно условие единственности главного лепестка (13.17) записать в виде (20.2) Если сектор сканирования несимметричен относительно нормали к антенне, то под J с следует понимать большую по абсолютному значению величину. 2. Двухмерное сканирование можно осуществить с помощью поверхностных антенных решеток (рис. 12.1, г, д, е, ж). Если для сканирования используется плоскостная эквидистантная решетка (рис. 14.10, а), то ориентация главного лепестка определяется формулами (14.60).
Рис. 20.1. Ориентация и форма главного лепестка ДН при сканировании. |
Наибольшую ширину лепестка (на границах сектора сканирования) определим для равноамплитудной синфазной АР, подставляя в (13.30) вместо L величину L э из (13.34) (20.5) Из формул (20.2) и (20.5) получим следующее соотношение: (20.6) Следовательно, чем уже лепесток и чем больше сектор сканирования, тем большим должно быть число излучателей АР. Формулы (20.2) и (20.6) справедливы для случая, когда излучатели АР являются изотропными. Если излучатели обладают направленностью, то можно увеличить расстояние d между соседними излучателями, а следовательно, уменьшить общее число излучателей N. Это объясняется тем, что хотя отношение d / l не удовлетворяет условию (20.2), однако ближайший главный лепесток высшего порядка, переместившийся из области мнимых углов в область действительных углов (§ 13.2, п. 2), будет ослаблен из-за направленных свойств одиночного излучателя [12]. 5. Наибольшая допустимая частота сканирования.
Электрическое сканирование может производиться с большой угловой скоростью.
Анализ показывает, что при этом могут происходить искажения ДН из-за нестационарных процессов в раскрыве антенны.
Действительно, если период сканирования сравним с временем распространения волны от одного конца раскрыва к другому, то при сканировании распределение фаз в раскрыве не будет «успевать» устанавливаться по линейному закону.
Отклонение фазового распределения от линейного закона приводит к искажению ДН. Следовательно, мгновенная ДН (зависимость напряженности поля в равноудаленных от антенны точках в данный момент времени при сканировании) будет отличаться от статической ДН (при отсутствии сканирования). sitednl.narod.ru/1.zip - база сотовых по Петербургу Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, а также удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами. acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip Если фазовые искажения становятся настолько велики, что фаза по раскрыву меняет знак, то ДН содержит более одного главного лепестка.
Частота сканирования, при которой ДН распадается на несколько главных лепестков, называется критической. Для того чтобы ДН не искажалась существенно, частота сканирования должна быть намного меньше критической. При этом отклонение фазового распределения от линейного будет меньше максимально допустимого значения D y макс . Допустимую частоту сканирования в секторе 2 J с , симметричном относительно нормали к антенне, можно определить по формуле (20.7) где w — рабочая частота генератора; l — рабочая длина волны.
Антенные решетки с фазовым сканированием Различают фазированные антенные решетки (ФАР) с фидерным питанием и с пространственным (оптическим) питанием, а также с плавным изменением фазы и с дискретным (коммутационным) изменением фазы. 1. Фидерное питание может осуществляться по последовательной (рис. 20.2, а) или параллельной (ветвящейся) (рис. 20.2, б) схемам.
Применяются также смешанные схемы.
Рис. 20.2. Схемы фидерного питания ФАР: а — последовательная; б — параллельная. |
Следовательно, в крайних фазовращателях фаза должна изменяться в пределах ±0,5( N -1) p , т. е. в 0.5(N-1) раз больше, чем при последовательной схеме. ДН антенны не изменится, если в любом излучателе фазу тока изменить на целое число раз по 2 p . Поэтому и при параллельной схеме питания пределы изменения фаз в каждом фазовращателе могут составлять ± p , если применить фазовращатели со сбросом фазы на целое число раз по 2л.
Недостаток параллельной схемы - неидентичность фазовращателей и вытекающая из нее сложность системы управления.
Недостатки последовательной схемы - пониженная электрическая прочность, так как вся мощность должна проходить через первый фазовращатель, и малая надежность, так как выход из строя одного фазовращателя может нарушить работу всей антенны. При большом числе излучателей фидерные схемы питания отличаются сложностью и громоздкостью и в основном находят применение на дециметровых и более длинных волнах. В сантиметровом диапазоне волн отдают предпочтение пространственной схеме питания. 2. Пространственное питание состоит в том, что энергия АР поступает от облучателя, например рупора.
Различают ФАР проходного (линзового) и отражательного (рефлекторного) типа. В первом случае (рис. 20 3, а) применяются две АР: собирающая и излучающая (рассматривается режим передачи). Излучатели обеих решеток попарно соединены линиями передачи через проходной фазовращатель. Две решетки и фазовращатель образуют аналог линзы с принудительным ходом лучей.
Наклонный луч от облучателя до линзы проходит больший путь, чем центральный луч, и потому отстает по фазе на величину (20.9)
Рис. 20.3. Схемы пространственного питания ФАР: проходного (а) и отражательного (б) типов» |
Первые обеспечивают высокую точность установки фазы, но могут применяться лишь при сравнительно небольшой скорости сканирования. При большой скорости сканирования применяют плавные электрические фазовращатели, например, ферритовые.
Недостатками ФАР с плавным электрическим изменением фазы являются большие потери в ферритовых фазовращателях, сложность управляющих схем, трудность обеспечения высокой идентичности и стабильности работы ферритовых фазовращателей, особенно при изменении температуры.
Рис. 20.4. К пояснению принципа коммутационного сканирования. |
Распределение фаз по антенне зависит от того, какие из коммутаторов находятся во включенном состоянии. На рис. 20.5, а на оси абсцисс изображена решетка из N излучателей, а на оси ординат фазовое распределение.
Линейный набег фазы питания равен y л(х)= x kx, а возможные значения фаз излучателей располагаются на прямых, параллельных y л(х) и образующих сетку допустимых фазовых уровней ( D y и , 2 D y и , 3 D y и …). Расстояние между соседними уровнями равно дискрету фазы D y и .
Рис. 20.5. Распределение фазы (в) и фазовых ошибок (б) по коммутационной антенне. |
Следует отметить, что при коммутационном сканировании главный лепесток перемещается скачками.
Величина скачка и фазовые ошибки тем меньше, чем меньше дискрет фазы D y и . Однако, уменьшение дискрета фазы ведет к росту числа фазовращателей и усложняет антенну.
Вход |
0, p |
0, p /2 |
Выход |
Рис. 20.6. Двухразрядный фазовращатель. |
Двоичное управление осуществляют с помощью коммутаторов на pin -диодах или ферритовых коммутаторов с внутренней магнитной памятью.
Достоинством коммутационной антенны по сравнению с ФАР, в которых применяются фазовращатели с плавным изменением фазы, является более простое управляющее устройство, которое при необходимости относительно легко сопрягается с цифровой вычислительной машиной. Кроме того, коммутационная антенна отличается большей стабильностью электрических параметров.
Антенные решетки с частотным сканированием Различают два типа АР с частотным сканированием: с последовательным и параллельным питанием. На практике преимущественно применяется первый тип.
Поясним принцип действия такой антенны с помощью рис. 20.7, на котором изображен змейковый волновод, питающий решетку излучателей.
Ориентация главного лепестка определяется формулой (20.1), а коэффициент замедления может быть вычислен по формуле (13.24). Следовательно, (20.10) Важным параметром антенны с частотным сканированием является углочастотная чувствительность, равная величине поворота лепестка (в градусах или радианах), приходящейся на относительное (например, на один процент) изменение частоты (длины волны). Дифференцируя (20.1), можно получить (20.11) Величина fd x / df характеризует дисперсию в волноводе.
Следовательно, углочастотная чувствительность растет с увеличением замедления и дисперсии и, кроме того, зависит от направления главного лепестка.
Расчеты показывают, что при использовании прямолинейного отрезка прямоугольного волновода максимальный сектор сканирования лепестка при отсутствии лепестков высших порядков находится в пределах углов от -90 до +14°. При этом средняя углочастотная чувствительность составляет лишь 1°, 61 на 1% изменения частоты.
Рис. 20.7. Вариант антенны с частотным сканированием. |
Рис. 20.8. К пояснению принципа действия многолучевой антенны. |
Рис. 20.9. Многолучевая АР последовательного питания (а) и формируемые ею главные лепестки (б). |
Многолучевые антенные решетки Принцип действия многолучевой антенны можно пояснить с помощью рис. 20.8. На нем изображена АР, состоящая из N излучателей.
Сигнал от генератора подается на любой из М входов и распределяется между излучателями с помощью пассивного многополюсника. Он представляет собой схему, обеспечивающую линейное изменение фазы вдоль АР, причем величина сдвига фаз y между соседними излучателями, а следовательно, и ориентация главного лепестка определяются номером входа, на который поступает сигнал. Таким образом, диаграмма направленности антенны зависит от типа схемы, получившей поэтому наименование диаграммоообразующей или матричной схемы.
Предложено много разновидностей таких схем [38]. Рассмотрим две из них. На рис. 20.9, а изображена антенна последовательного питания в которой линии передачи, подсоединенные ко входам антенны, и линии передачи, присоединенные к излучателям, связаны в местах пересечения с помощью направленных ответвителей.
Направления ответвления энергии показаны стрелками. К каждому излучателю по сравнению с предыдущим излучателем сигнал проходит дополнительный путь, равный (20.12) где b — угол между линией передачи и осью антенной решетки (рис.20.9). Тогда согласно формуле (20.10) ориентация главного лепестка может быть определена с помощью выражения
Рис. 20.10. Многолучевая АР параллельного питания (а); формируемые ею главные лепестки (б). |
Диаграммообразующая схема содержит отрезки волновода, длина которых от входа к выходу одинакова, два постоянных фазовращателя и четыре делителя мощности, у каждого из которых на двух выходах сигналы одинаковы по величине, но сдвинуты по фазе на p /2. В качестве таких делителей мощности могут быть использованы щелевые мосты. Можно считать, что при прохождении сигнала через делитель в прямом направлении фаза не меняется, а в диагональном направлении она отстает на p /2. При подаче сигнала на любой вход антенны распределение фаз на АР является линейным, но сдвиг фаз y между соседними излучателями зависит от номера входа.
Например, при подаче сигнала на вход 1 распределение фаз на АР соответствует рис. 20.10, а, т. е. сдвиг фаз j = p /4. Если d = l /2, то лепесток (нулевого порядка) согласно формулам (20.1) и (13.9) отклонен от нормали к антенне на угол J гл = arcsin 0,25 (рис. 20.10, б). При подаче сигнала на вход 4, симметричный входу 7, луч отклонится на угол J гл =- arcsin 0,25. Нетрудно показать, что при подаче сигнала на входы 2 или 3 сдвиг фаз между соседними излучателями составляет соответственно ± 3 p /4, а лепесток отклонен от нормали на угол J гл = ± arcsin 0,75. При возрастании числа излучателей резко растет необходимое число делителей и фазовращателей, что является недостатком многолучевых антенн такого типа.
Антенные решетки с обработкой сигнала 1. Методы обработки сигнала. Во всех рассмотренных выше типах АР сигналы, принятые отдельными излучателями, складывались на выходе антенны (рассматривается режим приема). Это простейший вид обработки сигналов. АР с такой обработкой сигналов называются аддитивными.
Предложен ряд других методов обработки сигналов» в результате чего удается создать антенны, имеющие известные преимущества в сравнении с аддитивными антеннами. Из этих антенн рассмотрим корреляционные, самофокусирующиеся ретрансляционные антенны и антенны с логическим синтезом. 2. Корреляционные (мультипликативные) антенны.
Рассмотрим простейшую АР, состоящую из двух ненаправленных излучателей (см. рис. 20.11). Пусть на решетку под углом J падает плоская волна.
Напряжения на выходе излучателей можно записать в виде (20.14) (20.15) где (20.16) Произведем над сигналами последовательно операции умножения и усреднения, тогда результирующий сигнал будет иметь вид
Рис. 20.11. К пояснению принципа действия корреляционной антенны. |
Рис. 20.12. К пояснению подавления боковых лепестков методом логического синтеза. |
Функция (20.18) есть ДН двухэлементной корреляционной антенны.
Сравнивая формулы (20.18) и (12.23), заключаем, что корреляционная двухэлементная антенна имеет такую же ДН, как и обычная (аддитивная) двухэлементная синфазная антенна с вдвое большим расстоянием между элементами. Таким образом, корреляционная обработка сигнала привела к сужению ДН. Аналогичные результаты можно получить с многоэлементными АР. Предложен ряд методов разбиения АР на секции с последующим перемножением и усреднением сигналов.
Заметим, что выражение (20.18) определяет величину постоянного напряжения. Для того чтобы получите на выходе антенны переменное напряжение частоты W , можно в канал одного излучателя включить переменный фазовращатель и осуществлять фазовую модуляцию сигнала с частотой W . Если излучатели 1 и 2 являются направленными, то результирующий сигнал будет пропорционален произведению ДН излучателей. Это открывает дополнительные возможности для формирования остронаправленной диаграммы. 3. Антенная система с логическим синтезом ДН состоит из нескольких, чаще всего двух антенн.
Логическое синтезирование состоит в сравнении амплитуд сигналов от отдельных антенн и использовании логических устройств типа «ДА—НЕТ» для отпирания или запирания приемника, либо подсоединения его к одной из антенн.
Рис. 20.13. К пояснению метода самофокусировки АР. |
Рис. 20.14. К пояснению принципа действия ретрансляционной АР. |
Логическое устройство подсоединяет к приемнику ту антенну, на выходе которой амплитуда сигнала наибольшая. Таким образом, синтезированная ДН является квазиизотропной. 4. Самофокусирующиеся антенны представляют собой такие АР, в которых обеспечивается синфазное сложение сигналов, принятых отдельными элементами, при произвольной форме фронта набегающей волны и произвольном расположении элементов АР в пространстве.
Рис. 20.15. Антенная решетка Ван-Атта. |
Источником сигнала с опорной фазой может быть один из элементов АР, сумматор либо специальный высокостабильный гетеродин.
Вместо фазовращателя в контуре настройки фазы можно использовать гетеродин, управляемый напряжением от фазового детектора.
оценка стоимости изобретения в Калуге