Основные виды пространственно-развитых антенных решеток, их достоинства и недостатки, процесс амплитудного распределения сигнала и особенности его реализации. Причины возникновения помех и искажений сигнала связи, определение количества элементов антенн.
Аннотация к работе
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК СИСТЕМ СВЯЗИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫРассмотрены методы и средства автоматизированного проектирования антенных решеток систем связи, позволяющие выбрать один из возможных вариантов или оптимизировать параметры амплитудного распределения с учетом требований к основным параметрам диаграммы направленности. Даны описания лабораторных работ, позволяющих получить первичные навыки проведения автоматизированного проектирования. Одним из вариантов таких пространственно-развитых антенн являются многоэлементные антенные решетки (МАР), представляющие собой планарный (расположенный в одной плоскости) или более сложный набор как правило однотипных элементарных излучателей (приемников) с изотропными или слабо выраженными направленными свойствами. Антенные решетки, как и другие антенны, характеризуются многими частными параметрами и, прежде всего, такими параметрами соответствующих диаграмм направленности (ДН) как ширина главного лепестка (ШГЛ), уровень боковых лепестков и скорость их спадания и т.п. Эти параметры (показатели) в первую очередь определяются амплитудно-фазовым распределением на раскрыве антенны, которое для решеток имеет дискретный вид [3].Основная характеристика пространственно-развитой антенны-ДН - является функцией угловых координат ?x,?y (или часто для удобства sin?x,sin?y ), которая определяется видом амплитудно- Если двумерная пространственно-развитая антенна представляет собой двумерную решетку из NA ? Nx Ny однотипных элементов с всенаправленными излучателями (приемниками), то ДН определяется в виде Основные характеристики Gfin( x,?y) - ширина главного лепестка, ? уровень максимального бокового лепестка - определяются множителем решетки G( x,?y) и лишь поведение дальних (расположенных ? далеко от главного лепестка) боковых лепестков и отношение энергии в боковых лепестках к энергии в главном лепестке зависят от Gelem( x,?y), хотя и в меньшей степени, чем от G( x,?y). Поэтому для обеспечения “узкого” главного лепестка необходимо иметь МАР относительно больших размеров (особенно при большой длине волны) и с большим числом элементов.К ДН чаще всего предъявляют следующие требования: обеспечить узкий главный лепесток (ШГЛ поменьше или не больше заданной), УМБЛ поменьше (не больше заданного), ОЭБГ поменьше (не больше заданного). Кроме того, должна иметься возможность реализовать АР аппаратурно или алгоритмически для данного (выбранного) типа элементов МАР. При некоторых распределениях токов, протекающих по стенкам (например, по широкой в обычном волноводе), имеется возможность варьировать амплитуду излучения (приема) за счет расположений центра щели на разных расстояниях a(x) от оси симметрии стенки [9] (рис. Наконец, в последние годы все большее распространение получают МАР с цифровой обработкой сигналов, включающие идентичные каналы (в каждом из каналов имеются элементарные приемники, усилители, преобразователи, амплитудные и фазовые детекторы), АЦП и цифровую диаграммо-формирующую схему (ДФС) [10]. Для аподизирующих функций (весовых окон) Дольфа-Чебышева решается задача обеспечить минимально возможный УМБЛ ДН при ШГЛ, не хуже заданной (или обеспечить минимальную ШГЛ при УМБЛ, не выше заданного).Даже приведенные выше примеры показывают, что типы и параметры ВО, а также основные хараtrialстики соответствующих им ДН очень разнообразны. НИР или НИОКР), а какой из возможных вариантов (типов ВО и наборов их параметров) выбрать для конкретной системы. При этом надо учитывать, что в техническом задании указанные параметры МАР и ДН могут задаваться не в виде конкретных значений, а в виде неравенств типа Lx ? Lmax, Nx ? Nmax или даже пожеланий, например сделать МАР поменьше и полегче. Хотя для многих ВО существуют аналитические формулы для расчета основных параметров их откликов (ДН) или, по крайней мере, есть графики основных зависимостей (например ШГЛ от УМБЛ или наоборот), выбор наилучшего варианта представляется весьма сложным и трудоемким в связи с необходимостью производить расчеты и комплексно анализировать большое количество разнообразных графиков и таблиц. Более удобным представляется использовать АРМ для проектирования, который бы позволял быстро получать сразу все основные характеристики ДН для заданных типа ВО и его параметров.После нажатия «Amplitude distribution» > «New amplitude distribution» (рис.10) появляется список ВО (рис.11), которые можно использовать или исследовать. После выбора типа ВО необходимо задать его параметры в соответствующих окнах программы Liphar (пример см. на рис.12 и рис.13), прежде всего количество элементов МАР. Окошки для задания параметров ВО появляются на экране (пример показан на рис.12 и рис.13) и после их заполнения с клавиатуры необходимо нажать Enter или ОК, в итоге появится надпись «Окно рассчитано» (см. рис.14). Кроме того, нажав (Рис.