Від чого залежить рівень бічних пелюсток. Придушення бічних пелюсток діаграм дрл та прл

Забезпечення досить малого рівня бічних пелюсток у ДН, як зазначалося раніше, одна із найважливіших вимог до сучасних антен.

При аналізі лінійних систем безперервно розташованих випромінювачів було помічено залежність рівня бічних пелюсток від закону АР у системі.

Принципово можна підібрати такий закон АР у системі, при якому бічні пелюстки ДН відсутні.

Справді, нехай є синфазна решітка з двох ізотропних

випромінювачів, розташованих на відстані d= – один від одного (рис. 4.36).

Амплітуди збудження випромінювачів вважатимемо однаковими (рівномірне АР). Відповідно до формули (4.73) ДН двоелементної решітки

При зміні 0 від ± - значення sin0 змінюється від 0 до ±1, а значення Д0) - від 2 до 0. ДН має лише одну (головну) пелюсток (рис. 4.36). Бічні пелюстки відсутні.

Розглянемо лінійну решітку, що складається з двох елементів, кожен з яких є розглянутими вище ґратами. Нову решітку, як і раніше, вважаємо синфазною, відстань між елементами X

d = -(Рис. 4.37, а).

Мал. 4.36. Синфазна решітка з двох ізотропних випромінювачів

Мал. 4.37.

Закон АР у ґратах приймає вигляд 1; 2; 1 (рис. 4.37, б).

Відповідно до правила перемноження ДН решітки бічних пелюсток немає (рис. 4.37, в):

Наступний крок – синфазна лінійна система, що складається з двох

попередніх, зміщених по прямій на відстань - (рис. 4.38, а).Отримуємо чотириелементну решітку з АР1; 3; 3; 1 (рис. 4.38, б).ДН цих грат також не має бічних пелюсток (рис. 4.38, в).

Продовжуючи за наміченим алгоритмом нарощування числа випромінювачів у системі, для ДН синфазних грат, що складається з восьми елементів, отримаємо формулу

Мал. 4.38.

АР у таких ґратах запишеться відповідно у такому вигляді: 1; 7; 21; 35; 35; 21; 7; 1. Записані числа є коефіцієнтами у розкладанні бінома Ньютона (1 + х) 7 у ряд, тому відповідне їм АР називається біноміальним.

За наявності у лінійній дискретній системі пвипромінювачів біномне АР визначається коефіцієнтами у розкладанні бінома Ньютона (1 + х) п ~ 1, а ДН системи - виразом

Як бачимо з виразу (4.93), ДН бічних пелюсток немає.

Таким чином, за рахунок використання в синфазній дискретній системі біномного АР можна досягти повного виключення бічних пелюсток. Однак це досягається ціною суттєвого розширення (порівняно з рівномірним АР) головної пелюстки та зменшення КНД системи. Крім того, виникають труднощі у практичному забезпеченні синфазності збудження випромінювачів та досить точного біномного АР у системі.

Система з біномним АР дуже чутлива до зміни АФР. Невеликі спотворення у законі АФР викликають появу бічних пелюсток у ДН.

Через зазначені причини біномне АР в антенах практично не використовується.

Більш практичним і доцільним виявляється АР, у якому виходить так звана оптимальна ДН. Під оптимальною розуміється така ДН, у якої при заданій ширині головної пелюстки рівень бічних пелюсток мінімальний або при заданому рівні бічних пелюсток ширина головної пелюстки мінімальна.АР, що відповідає оптимальній ДН, можна назвати також оптимальним.

Для дискретної синфазної системи ізотропних випромінювачів, розпо-

закладених на відстані а> - один від одного, оптимальним є

Дольф – Чебишевське АР. Однак у ряді випадків (при певній кількості випромінювачів та певному рівні бічних пелюсток) це АР характеризується різкими «сплесками» на краях системи (рис. 4.39, а)і важко реалізовано. У цих випадках переходять до так званого квазіоптимального АР з плавним спаданням до країв системи (рис. 4.39, б).

Мал. 4.39. Амплітудні розподіли: а- Дольф – Чебишевське;

б -квазіоптимальне

При квазіоптимальному АР порівняно з оптимальним рівнем рівень бічних пелюсток дещо збільшується. Проте реалізувати квазіоптимальне АР значно простіше.

Завдання пошуку оптимального і відповідно квазіоптимального АР вирішено і для систем безперервно розташованих випромінювачів. Для таких систем квазіоптимальним АР є, наприклад, розподіл Тейлора.

Для придушення запиту від бічних пелюсток використовується відмінність енергетичних рівнів випромінювання головного та бічних пелюсток.

1.2.1. Придушення запиту від бічних пелюсток діаграми спрямованості диспетчерських ВРЛ здійснюється використанням так званої триімпульсної системи (див. рис.2).

Мал. 2 Придушення запиту від бічних пелюсток ДРЛ за триімпульсною системою.

До двох імпульсів запитного коду Р1 і РЗ, що випромінюється спрямованою антеною радіолокатора, додається третій імпульс Р2 (імпульс придушення), що випромінюється окремою всеспрямованою антеною (антеною придушення). Імпульс придушення часу відстає на 2 мкс від першого імпульсу запитного коду. Енергетичний рівень випромінювання антени придушення підбирається таким чином, щоб у місцях прийому рівень сигналу придушення був свідомо більше рівня сигналів, випромінюваних бічними пелюстками і менше рівня сигналів, випромінюваних головним пелюстком.

У відповідачі проводиться порівняння амплітуд імпульсів коду Р1, РЗ та імпульсу придушення Р2. При прийомі запитного коду у напрямку бокового пелюстки, коли рівень сигналу придушення дорівнює або перевищує рівень сигналів запитного коду, відповідь не виконується. Відповідь проводиться тільки тоді, коли рівень Р1, РЗ більший за рівень Р2 на 9 дБ і більше.

1.2.2. Пригнічення запиту від бічних пелюстків діаграми спрямованості посадкових радіолокаторів проводиться в блоці БПС, в якому реалізовано спосіб придушення з порогом, що плаває (див. рис.3).

Рис.3 Отримання пакету сигналів у відповідь
при застосуванні системи придушення з плаваючим порогом

Цей спосіб полягає в тому, що в БПС за допомогою інерційної системи стеження запам'ятовується у вигляді напруги рівень сигналів, прийнятих від основного пелюстки діаграми спрямованості. Частина цієї напруги, що відповідає заданому рівню, що перевищує рівень сигналів бічних пелюсток, встановлюється як поріг на виході підсилювача і наступне опромінення відповідь проводиться тільки при перевищенні запитними сигналами значення цього порога. Ця напруга коригується у наступні опромінення.

1.3. Структура сигналу у відповідь

У відповідь сигнал, що містить якесь слово інформації, складається з координатного коду, коду ключа та інформаційного коду (див. рис.4а *).

Рис.4 Структура коду у відповідь

Координатний код двоімпульсний, його структура різна кожного слова інформації (див. рис. 4б,в*).

Код ключа триімпульсний, його структура різна кожному за слова інформації (див. рис. 4б,в*).

Код інформації містить 40 імпульсів, що становлять 20 розрядів двійкового коду. Кожен розряд (див. рис. 4а, г) містить два імпульси, що віддаляються один від одного на 160 мкс. Інтервал між імпульсами одного розряду заповнений імпульсами інших розрядів. Кожен розряд містить у собі двійкову інформацію: символ “1” чи символ “0”. У відповідачі СО-69 для передачі двох символів використовується метод активної паузи, символ "0" передається імпульсом, що запізнюється на 4 мкс щодо того моменту часу, в який передавався імпульс, що позначає символ "1". Дві можливі позиції імпульсу кожного розряду (“1” чи “0”) показані хрестиками. Інтервал часу між двома символами "1" (або "0"), наступними один за одним, прийнятий 8 мкс. Отже, інтервал між наступними один за одним символами "1" і "0" складе 12 мкс, а якщо за символом "0" слідує символ "1", то інтервал між імпульсами буде 4 мкс.

Перший розряд передає один імпульс, який означає одиницю, якщо він затриманий на 4 мкс, і нуль, якщо він затриманий на 8 мкс. Другий розряд також передає один імпульс, який означає 2, якщо він затриманий на 4 мкс щодо попереднього розряду, нуль якщо він затриманий на 8 мкс. Третій розряд передає 4 і 0, також залежно від їхнього положення, 4-й розряд передає 8 і 0.

Так, наприклад, цифра 6 передається як число 0110 у двійковому записі, тобто як сума 0+2+4+0 (див. рис.1)

Інформація, передана за 160 мкс, в наступні 160 мкс передається вдруге, що значно підвищує стійкість до перешкод інформації.

Відносний (нормований до максимуму ДН) рівень випромінювання антени у напрямі бічних пелюсток. Як правило, УБЛ виражається в децибелах, рідше визначають УБЛ «за потужністю»або "по полю".

Приклад діаграми спрямованості антени та параметри ДН: ширина, КНД, УБЛ, відносний рівень заднього випромінювання

ДН реальної (кінцевих розмірів) антени - осцилююча функція, в якій виділяють глобальний максимум, що є центром головної пелюсткиДН, а також інші локальні максимуми ДН та відповідні їм так звані бокові пелюсткиДН. Термін бічнийслід розуміти як побічний, а не буквально (пелюстка, спрямована «вбік»). Пелюстки ДН нумерують по порядку починаючи з головного, якому надають номер нуль. Дифракційна (інтерференційна) пелюстка ДН, що виникає в розрідженій антеній решітці, бічним не вважається. Мінімуми ДН, що розділяють пелюстки ДН, називають нулями(Рівень випромінювання в напрямах нулів ДН може бути як завгодно малим, проте в реальності випромінювання завжди присутній). Область бічного випромінювання розбивають на підобласті: область ближніх бічних пелюсток(прилеглу до головної пелюстки ДН), проміжну областьі область задніх бічних пелюсток(Вся задня півсфера).

• Під УБЛ розуміють відносний рівень найбільшої бічної пелюстки ДН. Як правило, найбільшим за величиною є перша (прилегла до головного) бічна пелюстка.

Для антен з високою спрямованістю використовують також середній рівень бокового випромінювання(нормована до свого максимуму ДН усереднюється в секторі кутів бічного випромінювання) та рівень далеких бічних пелюсток(відносний рівень найбільшої бічної пелюстки в області задніх бічних пелюсток).

Для антен поздовжнього випромінювання для оцінки рівня випромінювання у напрямку «назад» (у напрямку, протилежному напрямку головної пелюстки ДН) використовується параметр відносний рівень заднього випромінювання(Від англ. front/back, F/B- Відношення вперед/назад), і при оцінці УБЛ це випромінювання не враховується. Також для оцінки рівня випромінювання у напрямку «вбік» (у напрямку, перпендикулярному головному пелюстку ДН) використовується параметр відносний бічного випромінювання(Від англ. front/side, F/S- Відношення вперед / вбік).

УБЛ, як і ширина головної пелюстки ДН, є параметрами, що визначають роздільну здатність і перешкода захищеність радіотехнічних систем. Тому в технічних завданнях на розробку антен цим параметрам приділяється велике значення. Ширину променя та УБЛ контролюють як при введенні антени в експлуатацію, так і в процесі експлуатації.

Цілі зниження УБЛ

• У режимі прийому антена з низьким УБЛ «завадостійка», оскільки краще здійснює селекцію по простору корисного сигналу на тлі шуму і перешкод, джерела яких розташовані в напрямках бічних пелюсток
• Антена з низьким УБЛ забезпечує системі більшу електромагнітну сумісність з іншими радіоелектронними засобами та високочастотними пристроями
• Антена з низьким УБЛ забезпечує системі більшу скритність.
• В антені системи автосупроводу цілі можливий помилковий супровід з бокових пелюсток
• Зниження УБЛ (при фіксованій ширині головного пелюстки ДН) веде до зростання рівня випромінювання у напрямку головного пелюстки ДН (до зростання КНД): випромінювання антени у напрямку, відмінному від головного - порожня втрата енергії. Однак, як правило, при фіксованих габаритах антени зниження УБЛ веде до зниження КВП, розширення головної пелюстки ДН та зниження КНД.

Розплатою за нижчий УБЛ є розширення головної пелюстки ДН (при фіксованих розмірах антени), а також, як правило, складніша конструкція розподільчої системи та менший ККД (у ФАР).

Способи зниження УБЛ

Оскільки ДН антени в дальній зоні та амплітудно-фазовий розподіл (АФР) струмів по антені пов'язані між собою перетворенням Фур'є, то УБЛ як вторинний параметр ДН визначається законом АФР. Основним способомЗниження УБЛ при проектуванні антени є вибір більш плавного (що спадає до країв антени) просторового розподілу амплітуди струму. Міра цієї «плавності» - коефіцієнт використання поверхні (КВП) антени.

В ідеалі промінь, що направляється антеною на супутник, повинен мати форму гострого олівця. На жаль, оскільки довжина хвиль у разі мала в порівнянні з апертурою (діаметром) антени, фіксована фокальна точка насправді перестав бути точної. Це викликає невелику розбіжність головного променя та деяке небажане вловлювання позаосьових сигналів. Полярна діаграма, що результує, складається з вузького променя, званого головною пелюсткоюта серії бічних пелюсток меншої амплітуди.

Оскільки полярну діаграму часто важко інтерпретувати, перевага надається формі уявлення у прямокутній системі координат. Нормована теоретична характеристика сигналу для антени, що рівномірно опромінюється, діаметром 65 см на частоті 11 ГГц представлена ​​на малюнку:

Насправді фактори, перераховані вище, сприятимуть внесенню нерівностей до цієї характеристики, але загальна картина показаної залежності залишиться незмінною.

Фоновий шум надходить на антенну систему в основному через бічні пелюстки, тому необхідно, щоб вони були якнайменше по відношенню до амплітуди головної пелюстки. Рівномірно опромінювана антена теоретично створює перший і найбільший з цих бічних пелюсток на рівні близько -17,6 дБ нижче максимального значення головної пелюстки.

Насправді опромінення рідко буває рівномірним. Точність розподілу опромінення залежить від типу встановленого опромінювача. Це призводить до поняття ефективної площі або ефективності антеної системи. Іншими словами, найбільша частина потужності сигналу збирається з центральної частини дзеркала і зменшується у напрямку зовнішніх країв антени. Тому слабкий розкрив рефлектора антени може бути захистом від фонового шуму.

Неповне (недостатнє) опромінення дзеркала зменшує рівень першої бічної пелюстки до значення менше -20 дБ, знижуючи таким чином вплив фонового шуму. На перший погляд, це рішення здається ідеальним, але воно призводить до деяких небажаних наслідків - зменшення коефіцієнта посилення антени та відповідного збільшення ширини променя (головної пелюстки). Основною характеристикою діаграми спрямованості антени є її ширина за рівнем половинної потужності, яка розраховується як ширина головної пелюстки діаграми на рівні -3 дБ. Рівняння, які застосовуються для обчислення ширини діаграми спрямованості на будь-якому заданому рівні головної пелюстки, досить складні та трудомісткі для виконання. Однак такі параметри, як ширина головної пелюстки на рівні -3 дБ, амплітуда першої бічної пелюстки і розташування першого нуля (провалу в діаграмі спрямованості), що залежить від встановленого способуопромінення можуть бути легко розраховані за допомогою виразів, наведених нижче в таблиці. Косинусний розподіл близько до середнього, і якщо спосіб прийнятого опромінення невідомий, воно може бути використане в якості першого наближення при розрахунку ширини діаграми спрямованості на рівні -3 дБ.

Рівень бічних пелюсток діаграми спрямованості

Рівень бічних пелюсток (УБЛ)діаграми спрямованості (ДН) антени - відносний (нормований до максимуму ДН) рівень випромінювання антени у напрямі бічних пелюсток. Як правило, УБЛ виражається в децибелах.

Приклад діаграми спрямованості антени та параметри: ширина, КНД, УБЛ, коефіцієнт придушення зворотного випромінювання

ДН реальної (кінцевих розмірів) антени - осцилююча функція, в якій виділяють напрямок основного (найбільшого) випромінювання і відповідний цьому напрямку головний пелюстка ДН, а також напрямки інших локальних максимумів ДН та відповідні їм так звані бічні пелюстки ДН.

• Як правило, під УБЛ розуміють відносний рівень найбільшої бічної пелюстки ДН. У спрямованих антен, як правило, найбільшим за величиною є перша (прилегла до головного) бічна пелюстка.

• Використовують також середній рівень бокового випромінювання(ДН усереднюється в секторі кутів бокового випромінювання), нормований до максимуму ДН.

Як правило, для оцінки рівня випромінювання в напрямку «назад» (у напрямку, зворотному головному пелюстку ДН) використовується окремий параметр, і при оцінці УБЛ це випромінювання не враховується.

Причини зниження УБЛ

• У режимі прийому антена з низьким УБЛ «завадостійка», оскільки краще здійснює селекцію по простору корисного сигналу на тлі шуму і перешкод, джерела яких розташовані в напрямках бічних пелюсток
• Антена з низьким УБЛ забезпечує системі більшу електромагнітну сумісність з іншими радіоелектронними засобами та високочастотними пристроями
• Антена з низьким УБЛ забезпечує системі більшу скритність.
• В антені системи автосупроводу цілі можливий помилковий супровід з бокових пелюсток
• Зниження УБЛ (при фіксованій ширині головної пелюстки ДН) веде до зростання рівня випромінювання у напрямку головної пелюстки ДН (до зростання КНД): випромінювання антени у напрямку, відмінному від головного - порожня втрата енергії. Однак, як правило, при фіксованих габаритах антени зниження УБЛ веде до зниження КВП, розширення головної пелюстки ДН та зниження КНД.

Розплатою за нижчий УБЛ є розширення головної пелюстки ДН (при фіксованих розмірах антени), а також, як правило, складніша конструкція розподільчої системи та менший ККД (у ФАР).

Способи зменшення УБЛ

Основним способом зниження УБЛ при проектуванні антени є вибір більш плавного простору, що спадає до країв антени, розподілу амплітуди струму. Міра цієї «плавності» - коефіцієнт використання поверхні (КВП) антени.

Зниження рівня окремих бічних пелюсток можливе також за рахунок введення випромінювачів зі спеціально підібраною амплітудою та фазою збуджуючого струму - компенсаційних випромінювачів у ФАР, а також шляхом плавної зміни довжини стінки випромінюваної апертури (в апертурних антенах).

До зростання УБЛ веде нерівномірний (відмінний від лінійного закону) просторовий розподіл фази струму антеною («фазові помилки»).

Див. також

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Рівень бічних пелюсток діаграми спрямованості" в інших словниках:

Це рівень випромінювання антени у бік (зазвичай) другого максимуму діаграми спрямованості. Розрізняють два рівні бічних пелюсток: За першим боковим пелюстком Середній рівеньвсього бокового випромінювання Негативні сторони бокового ... Вікіпедія

Рівень бічних пелюстків ДН це рівень випромінювання антени у напрямку (зазвичай) другого максимуму діаграми спрямованості. Розрізняють два рівні бічних пелюсток: По першому боковому пелюстку Середній рівень всього бічного випромінювання… … Вікіпедія

рівень бічних пелюсток - Максимальний рівеньдіаграми спрямованості за межами основної її пелюстки. [ГОСТ 26266 90] [Система неруйнівного контролю. Види (методи) та технологія неруйнівного контролю. Терміни та визначення (довідковий посібник). Москва 2003 р.]… …

Мал. 1. Радіоінтерферометр ВСРТ … Вікіпедія

Антена, основні технічні характеристикиякої регламентовано з певними похибками. Вимірювальні антени є самостійними приладами широкого застосування, що дозволяють працювати з різними вимірювачами та джерелами.

дольф-чебишевська антенна решітка- Антенна система з поперечним випромінюванням, живлення до елементів якої подається з такими фазовими усуненнями, що діаграма спрямованості описується поліном Чебишева. Така антена забезпечує мінімальний рівень бічних пелюсток діаграми. Довідник технічного перекладача

Хід променів у перерізі лінзи Люнеберга. Градації блакитного ілюструють залежність коефіцієнта заломлення Лінза Люнеберга лінза, в якій коефіцієнт заломлення не є постійним … Вікіпедія

хвилевід з розширеним кінцем- Найпростіший тип рупорного випромінювача, що використовується в багатопроменевих антенних системах. Розширення розкриття дозволяє покращити узгодження хвилеводу з вільним простором та знизити рівень бічних пелюсток діаграми спрямованості антени. [Л … Довідник технічного перекладача

Широкосмугова вимірювальна рупорна антена на частоти 0,8 – 18 ГГц Рупорна антена металева конструкція, що складається з хвилеводу змінного (що розширюється).

Пристрій для випромінювання та прийому радіохвиль. Передавальна А. перетворює енергію електромагнітних коливань високої частоти, зосереджену у вихідних коливальних ланцюгах радіопередавача, в енергію випромінюваних радіохвиль. Перетворення… … Велика Радянська Енциклопедія