Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 87

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

полуплоскостями.

Структура управления фазированием определяется путем проектирования паралле­лей и меридиан на плоскость управления (X, Y) наклонной ФАР, которая отклонена на произвольный угол sH.

Используя соотношения (1) легко убедится, что вертикальной АР (sH = 0 ) паралле­ли отображаются в виде горизонтальных траекторий, что соответствует линейному фазо­вому сдвигу по строкам независимо от номера элемента АР в столбце для фиксированно­го угла места (s0j = const) подобно биконической системе. Проекции меридиан образуют эллиптические траектории фазирования, т.е. для фазирования луча (лучей) по углу места (меридиану) s0j = var при фиксированном азимуте (ф0^ = const) в соответствии с (1) по­лучим

cos a x = cos s0i sin (фм = const );cos a = sin s0i. (3)

Таким образом, для движения луча (лучей) по меридианам необходимо корректи­ровать фазировку каждого столбца (по координате X) в зависимости от номера его эле­мента, т.е. строки, в которой он находится.

1. В наклонной ФАР и параллели, и меридианы сферической системы координат с вертикальной полярной осью Y0 проектируются на плоскость управления (X, Y) в виде

СРРСН'2008

I-ч. 2 - 72верхняя полусфера

СРРСН'2008

І-ч. 2 - 7 3параллель

экватор

плоскость наклонной

ФАР

Рис. 2

усеченных эллипсов, центры и размеры которых зависят от угла наклона єи плоскости ФАР, теоретическая зона обзора которой (без учета расширения луча) совпадает с полу­сферой, для наклонной ФАР происходит расширение зон обзора по азимуту и углу места в верхней полусфере и сокращение в нижней полусфере.

Предельный вариант горизонтальной ФАР (єи = і| 2) имеет зону обзора только в

верхней полусфере, т.е. [0,2і] по азимуту и [0,і/2] по углу места.

Показано, что при угле места, удовлетворяющих неравенству є0і >і|2 - єи, сектор обзора по азимуту становиться круговым. При обратном неравенстве азимутальный сек­тор определяется соотношением

2= arccos(|tgє0,|tgєи) = штаііі^1 -tg2є0,tg2єи . (4)

На экваторе сферической системе с вертикальной полярной осью) sin є0 = 0 и 1|

Аф0 = ±2. В нижней полусфере при -є0і > -if 2 + єи сектор обзора обнуляется.

В результате анализа структуры проекций параллелей на плоскость управления (X, Y) наклонной ФАР получены общие соотношения для управления фазированием по стро­кам и столбцам

СРРСН'2008

I-ч. 2 - 74

77 I 71 I

cos a . = cos s. sin ф— >s. >-l--s. I,

x, ,        2     i     ^ 2    ' / (5)

cos ayi )± cos aKj = sin s; cos sK ± cos s; sin sK cos ф,

где cos ayi ) - проекции центров параллелей на плоскость (X, Y); знаки «±» зависят от

сектора сканирования по азимуту и верхней или нижней полусферы, в которую проекти­руется параллель.

На рис. 1 и 2 представлены графические построения секторов азимутального обзора и проекции параллелей и меридиан на плоскость (X, Y) наклонной ФАР.

Таким образом, показана возможность строчно-столбцового управления с целью преобразования фазирования лучей ФАР в сферической системе координат, которая удобна для отображения пользователю и не приводит к искажениям координатной ин­формации при многолучевом обзоре.

Литература

Проблемы антенной техники/Под ред. Л. Д. Бахраха, Д. И. Воскресенского. - М. Радио и связь, 1989.

СРРСН'2008

I-ч. 2 - 7 5

МЕТОД СИНТЕЗА ПАРАМЕТРОВ КОМПЕНСАЦИОННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

А.Т. Зелененко(1), В.Н. Колесников®, С.Е. Мищенко(2), В.В.Шацкий(2) (1)      ФГУП ВНИИ "Градиент", Ростов-на-Дону (2)      Ростовский военный институт ракетных войск 344038, г. Ростов-на-Дону, пр. М. Нагибина д. 24/50, (863) 245-11-51, E-mail: mihome@yandex.ru It is offered the synthesis method of an optimal compensation array antenna, consisting of using for a compensation channel arrangement a part of power, usually absorbed in attenuators of an array antenna with a decaying amplitude, distribution and of a solution of an optimiza­tion problem for approximation of patterns of main and compensation channels in the field of side lobes.

Введение. Классическая идея компенсации помех с помощью основной и компен­сационной антенн основана на том, что диаграмма направленности (ДН) компенсацион­ной антенны в области боковых лепестков совпадает с ДН основной антенны, а в направ­лении сигнала имеет "нуль" [1,2]. Только такая идеальная компенсационная антенна обеспечивает полную компенсацию любого числа произвольно ориентированных помех. Наличие однозначных требований к форме ДН компенсационной антенны естественным образом приводит к задаче синтеза оптимальных параметров компенсационной антенны. В то же время постановка такой задачи при использовании в качестве компенсационной антенны слабонаправленного излучателя или части излучателей антенной решетки не имеет смысла, поскольку существенные отличия раскрывов основной и компенсационной антенн определяют нереализуемость требований к ДН компенсационной антенны. По­этому в работах [3,4] речь идет только о приближении ДН основной и компенсационной антенн для нескольких заранее известных направлений прихода помех и сигнала. Следо­вательно, задача синтеза компенсационной антенны имеет математический смысл при сопоставимых размерах с основной антенной и является актуальной для практики при условии, что раскрыв компенсационной антенны совмещен с раскрывом основной антен­ны.

В докладе предлагается метод амплитудно-фазового синтеза оптимальной компен­сационной антенной решетки (АР) при использовании в основной антенной решетке спа­дающего амплитудного распределения.

1. Постановка и метод решения задачи. Рассмотрим M -элементную АР, ДН из­лучателей которой описываются комплексными функциями fm ) (m = 1,2,..., M). Для формирования ДН АР используется спадающее к краям раскрыва амплитудное распреде­ление Am . При этом ДН АР имеет вид:

F )= MAmfm ). (1) m=1

Следует отметить, что комплексные амплитуды Am ограничивают вклад сигнала каждого излучателя в основной сигнал автокомпенсатора. Это означает, что оставшаяся часть амплитуды сигнала, пропорциональная Bm = 1 - Am, может быть использована в компенсационном канале.

Выделим в составе АР две подрешетки, состоящие из M1 и M 2 излучателей

((M1 + M2 = M). ДН первой и второй подрешеток определяются выражениями вида:

(     (1))     M1 (1) (     (2) Л    M2 (2)

F1      wm    =Z wmBmfm (и);    F2      wm    =Z wm Bm+M1 fm+M1 (и); (2) у J    m=1 у J m=1

(1) (2)

где wm , wm - неизвестная комплексная амплитуда возбуждения m -го излучателя пер­вой и второй подрешеток.

СРРСН'2008

I-ч. 2 - 76

Следует отметить, что комплексные амплитуды м>т [1 = 1,2) должны удовлетворять условию

1(1)

М!т  < 1. (3)

В соответствии с требованиями к ДН компенсационной антенны введем разност­ную ДН, определяемую соотношением вида:

(     (1) (2П ■Я

( (і)1

( (2)1_( (1)1

и0> Мт

' (2)1 М0, Мт -1 (4)

где и0 - направление прихода полезного сигнала.

Легко убедиться в том, что в направлении и0 при любых наборах комплексных ам­плитуд м)т формируется "нуль" разностной ДН Бр и, М!т , М!т .

V )

С учетом введенных обозначений рассмотрим решение задачи синтеза в следующей постановке.

Пусть известны функции, описывающие ДН излучателей подрешетки ), и комплексные амплитуды возбуждения излучателей АР Ат , обеспечивающие формирова­ние ДН АР Б0 ). Кроме того, определены излучатели, входящие в первую и вторую компенсационные подрешетки соответственно.

( )

Требуется найти комплексные амплитуды м>т , удовлетворяющие неравенству (3) и обеспечивающие выполнение требования:

(2)1

ГПІГ1  <2 М ,

«є°бок \

(5)

где С

((1) (2)1

диаграммный функционал; Обок - область направлений пространства

вне главного лепестка основной антенны.

Особенность постановки задачи состоит в том, качество решения оценивается в об-

(2)1

ласти боковых лепестков О бок, при этом С м'т, м'т  ~ представляет собой нелинейную

V )

от параметров функцию.

Поэтому для решения формулируемой задачи используем итерационный градиент­ный метод [5].

(1) (2)

Пусть м/0, м>0 - начальное амплитудно-фазовое распределение (АФР) в раскрыве компенсационной АР , а /0 - начальный шаг приближения к решению. Тогда для опреде­ления текущего АФР на каждом шаге итерации К требуется найти градиент диаграмм­ного функционала Ск , который можно записать в виде выражения:

Ск д<2

5 Мт (() (()

тк

После чего

Мт(к-і) = МтК - 1К%ГСІ(ІСік

(6)

(7)

Если

тт

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 77г(1)

(2)

М>т(К+1), М> т(К+1)

< я

((1) (2)

(8)

^тК, М> тК V У

то приближение к экстремуму осуществляем с шагом 1+1) = 1к . При нарушении усло­вия (8) осуществляем дробление шага, например 1+1) = 1к 2 1 • Это позволяет подойти к

экстремуму с заданной точностью.

Таким образом, предлагаемый метод состоит в использовании для организации компенсационного канала доли мощности, обычно поглощаемой в аттенюаторах АР со спадающим амплитудным распределением, и в решении оптимизационной задачи о при­ближении ДН основного и компенсационного каналов в области боковых лепестков.

2. Результаты численных исследований. Для оценки эффективности предлагае­мого способа были проведены численные исследования, в ходе которых рассматривалась М -элементная антенная решетка, состоящая из 32-х излучателей. Выделим в ней две подрешетки с числом излучателей М1 и М2 . В рассматриваемом примере первые шест­надцать излучателей образуют первую подрешетку, последующие излучатели образуют вторую подрешетку, т.е. М1 = М2 = 16. Выбираем исходное амплитудное распределение, спадающее по закону косинуса, в виде:

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа