Безопасность

Главная » Периодика » Безопасность

0 ... 27 28 293031 32 33 ... 36

функция (12) определяет зависимосгь суммарного сигнала от угла & между нормалью к участку L и направлением на точечный объект С.

Выражение (12) может рассматриваться как эффективная диаграмма синтезируемой апертуры длиной L. Оно имеет такой же вид, как и выражение для диаграммы синфазной антенной решетки из N ненаправленных элементов с расстоянием 2d между ними.

Полученная таким путем искусственная антенна эквивалентна линейной решетке с расстоянием между элементами, равным 2d.

Почему рассгояние между элементами эквивалентной решетки оказывается вдвое больше расстояния между точками, в которых происходит прием сигналов?

Дело в том, что элементы искусственного раскрыва действуют независимо один от другого и сигнал, излученный отдельным элементом, к этому же элементу возвращается, пройдя путь, равный удвоенному расстоянию от точки раскрыва до объекта. Это обстоятельство нашло отражение при выводе функции фазового распределения (7). У обычной антенны излучение сигналов производится всеми элементами одновременно, и в результате интерференции этих сигналов диаграмма направленности формируется уже в режиме передачи. Поэтому фазовое распределение, вызванное отраженной волной, определяется длинами путей, проходимых сигналами в одном направлении (от объекта к элементам раскрыва).

В связи с этим функция фазового распределения на искусственном раскрыве имеет удвоенную крутизну по сравнению с обычной антенной, а эффективная диа1рамма искусственного раскрыва уже диаграммы обычной антенны такой же длины.

Ширина диаграммы искусственного раскрыва на уровне 0,7 от максимального уровня по полю равна

ее =4;. (13)

2. Линейная разрешающая способность

по координате Х и ее предельное значение

Итак, мы получили диаграмму шириной 9е, обусловленную длиной синте-зированной апертуры L. При этом линейная разре шающая способность по координате X

АХ = ве/?о=, (14)

здесь Ro - расстояние до разрешаемого объекта.

Длину участка L мы выбрали из условия, чтобы разрешаемый объект находился в дальней зоне антенны. Однако такой случай реализации искусственного раскрыв? является довольно редким и ие очень интересным, поскольку при этом возможности метода

раскрываются неполно. При значительном увеличении размера L, когда условие (6) перестает выполняться, фазовое распределение вдоль L приобретает квадратичную составляющую.

Действительно, в этом случае изменение фазы вдоль участка L

Ч{Х, x)-Y{X) = -2kRo + 2kRo + :

1 , (Х + хГ

2kXx

(15)

При векторном сложении сигналов квадратичная составляющая уничтожает эффект от увеличения размера искусственной апертуры, но влияние квадратической составляющей может быть скомпенсировано, если при обработке ввести соответствующую квадратичную функцию обратного знака.

При условии введения компенсирующей функции существует принципиальная возможность реализовать такой большой размер искусственной апертуры, когда объект находится практически в ближней зоне.

Оценим предельные возможности антенны с искусственным раскрывом. Прежде всего определим максимальный размер искусственного раскрыва. Будем считать, что область уверенного приема сигналов антенной, установленной на борту самолета, ограничена раствором ее диаграммы направленности Qa, на уровне 0,5 по мощности. Тогда процесс записи сигналов, поступающих от точечного объекта, продолжается в течение периода, когда цель находится в растворе диаграммы бортовой антенны. Этот процесс начинается в точке А и заканчивается в точке В траектории (рис. 5).

Отрезок АВ = QaRn можно считать максимальным размером искусственной апертуры. Итак,

Lm.. = OaRo- (16)

Если при сложении сигналов, записанных на участке Lmax, скомпенсировать квадратичную составляющую фазового распределения, то эффективная ширина диаграммы направленности искусственного раскрыва

Ocmin =

(17)

Отсюда можно получить значение предельной линейной разрешающей способности

AX„in = ecmm?o- (18)

Используя (17) и (16), получим

AXmiii - -7

\Ro 2e,Ro

(19)

Учитывая, что бд;

/ Я,

(где da -

длина бортовой антенны), имеем

(20)

Рис. 5. К определению максимальной величины искусственного раскрыва

Следует обратить внимание на две замечательные особенности искусственного раскрыва.

Во-первых, предельное значение линейной разрешающей способности (АХшш) не зависит от расстояния до разрешаемого объекта и, во-вторых, предельная линейная разрешающая способность улучшается при уменьшении размера антенны, установленной,на борту самолета.

Первая особенность объясняется тем, что при увеличении дальности согласно (16) увеличивается и величина Lmax, следовательно, соответствующим образом сужается эффективная диаграмма искусственного раскрыва.

Вторая особенность связана с тем,чгопри уменьшении размера бортовой антенны da расширяется ее диаграмма и, как следствие

Рис. 6. к определению максимальной величины искусственного раскрыва

этого, увеличивается участок Lax, на котором производится запись сигналов.

Необходимо отметить, что предельная реализация искусственного раскрыва встречает ряд препятствий технического характера. Должны быть выполнены весьма строгие требования к стабильности многих параметров, относящихся к режиму полета летательного аппарата, к параметрам среды, в которой распространяются радиоволны, и к электрическим параметрам станции. Всякого рода отклонения указанных параметров воспринимаются системой записи и обработки сигналов как фазовые ошибки, а это уменьшает эффективный размер антенны [3, 4]. Особенно губительны траекторные нестабильности. Дисперсия фазовых ошибок, возникающих ий-за отклонений самолета от расчетной траектории, велика, она много больше длины волны. Поэтому достаточно эффективное использование искусственного раскрыва возможно лишь при таком условии, когда ра.змер L существенно меньше периода более или менее регулярных отклонений самолета от заданной траектории (рис. 6).

Вообще практическая реализация искусственного раскрыва обычно значительно отличается от предельной. Но несмотря на это, метод искусственного раскрыва дает весьма существенный выигрыш в разрешающей способности по сравнению с разрешающей способностью, обеспечиваемой бортовой антенной. На практике удается получить разрешающую способность, в сотни раз превышающую разрешающую способность, обусловленную антенной станции.

3. Условие однозначного определения координат с помощью искусственного раскрыва

Выше было показано, что синтезируемая антенна может рассматриваться как линейная решетка с расстоянием между элементами, равными 2-У имп- Это расстояние, как правило, значительно больше длины волиы, вследствие чего диаграмма (12) получается многолепестковой с интерференционными максимумами в направлениях для которых Ы sin& = тя, (т = 0; +1; ±2; ...), см. рис. 7.

Расположение этих максимумов на оси зависит от величины d/K. С увеличением этого отношения расстояния между интерференционными максимумами уменьшаются. Присутствие большого количества максимумов в диаграмме синтезируемой антенны крайне нежелательно. Они являются причиной неоднозначности в определении координат. Подавление побочных максимумов (направленных не поднормали к линейной решетке) - это одна из важнейших проблем, возникающих при реализации принципа искусственной апертуры.

Остановимся на ней подробнее.

При выводе (12) предполагалось, что синтезируемая решетка состоит из точечных (ненаправленных) элементов. На самом деле элементы этой решетки обладают направленностью. Диаграмма направленности элемента - это не что иное, как диаграмма бортовой антенны станции - Fa(&).

Функцию (12), описывающую диаграмму направленности решетки, состоящей из точечных излучателей, принято называть множителем решетки. Диаграмма направленности решетки, состоящей из однотипных направленных элементов, представляет собой произведение множителя решетки (12) на диаграмму направленно ]УХ“-мPaЦs}МІѕ:Лc!ЉЗПЅЗЛФЬ№а‡§ём¬P/Љ0·я}_ЭЦѓЦЬгѕ\о{о0ЂҐжкуOЅ
0 ... 27 28 293031 32 33 ... 36