Рис. 9.13. Синтезированная антенная решетка (связь координат излучающих элементов синтезированной решетки и времени)

как бы синтезируя антенную решетку во времени. Взяв какую-либо антенну, являющуюся элементом синтезированной решетки, будем ее перемещать в пространстве вдоль оси ох (рис. 9.13) в определенные моменты tn, излучая (принимая) электромагнитный сигнал с заданной амплитудой и фазой. В результате за некоторое время Т образуется антенная решетка длиной L с координатами элементов в точках Хп, где излучался (принимался) электромагнитный сигнал.

Запоминая принятые в каждый момент /„ сигналы, а затем обрабатывая их (например, складывая для получения суммарной диаграммы направленности), получаем сигнал на выходе, соответствующий сигналу реальной антенной решетки с раскрывом L и координатами Хп ее элементов.

Моноимпульсные антенные решетки. С целью получения полной информации об угловых координатах объекта, от которого принимается электромагнитный сигнал, при приеме лишь одного импульса применяются моноимпульсные антенные решетки. Они Кроме обычной суммарной диаграммы, образующейся при синфазном сложении сигналов от всех элементов решетки в направлении основного главного максимума, формируют и разностные диаграммы, образующиеся при противофазном сложении сигналов от двух половин решетки и имеющие двухлепестковую диаграмму с острым «нулем» в направлении основного, главного максимума суммарной диаграммы.

Антенные решетки с нелинейной обработкой сигнала. В антенных решетках для улучшения их характеристик кроме линейной обработки принятых решеткой сигналов, заключающейся в сложении сигналов от всех элементов с определенными весовыми коэффициентами, зависящими от вида обработки (например, формирования суммарной и разностных диаграмм в моноимпульсных решетках), применяют нелинейную обработку сигналов, заключающуюся Б том, что сигнал на выходе решетки является произведением (или произведением с последующим усреднением по времени) сигналов от отдельных элементов решетки. Например, перемножая сигналы от элементов решетки и усредняя это произведение во времени, можно сузить диаграмму направленности решетки по сравнению с той же решеткой с линейной обработкой сигна-

ла, так как перемножение сигналов от элементов решетки эквивалентно перемножению их диаграмм направленности. Примером решетки с нелинейной обработкой сигналов может служить крест Миллса, предназначенный для достижения узкой диаграммы направленности в пространстве при малом числе элементов в решетне и представляющий собой две перпендикулярные линейные решетки (рис. 9.14).

Выход

Рис. 9.14. Крест Миллса

СигнальГ от обеих линейных решеток креста Миллса перемножаются между собой в результате чего перемножаются и их диаграммы направленности, и результирующая диаграм(ма на выходе перемножителя будет иметь ту же форму, что и диаграмма плоской решетки с прямоугольным раскрывом LxXd (рис. 9.14). Крест Миллса при одинаковых линейных решетках позволяет получить выигрыш в числе элементов, равный N12 раз {N - число элементов линейной ре1петки), по сравнению с обычной двумерной решеткой, имеющей ту же форму диаграммы.

Возможно также применение решетки с выходом, запирающимся при приеме сигнала ниже определенного уровня, в результате чего на выходе такого устройства будет как бы безлепестковая диаграмма.

Следует отметить, что сужение диаграммы решетки при нелинейной обработке не приводит к увеличению коэ1ффициента усиления решетки, поскольку ее эффективная апертура (т. е. площадь, участвующая в перехвате или излучении энергии) остается все равно малой.

Активные антенные решетки. Активной антенной решеткой называют решетку, в которой в тракте каждого элемента или группы элементов включен активный элемент. Активными элементами могут являться усилители, генераторы, преобразователи (см. гл. 5). Активные элементы располагаются в непосредственной близости от излучателей, что позволяет исключить использование высокочастотного тракта, а в ряде случаев - и фазовращателей при работе с высоким уровнем мощности и, следовательно, уменьшить потери в них и увеличить КПД решетки, а также облегчить требования к ним по уровню проходящей мощности. Из-за наличия активных элементов в трактах решетки активная решетка является невзаимным устройством, имеющим различные характеристики в режимах приема и передачи электромагнитных колебаний.

Активные решетки могут быть как приемными и передающими, так и при-емно-передающими. В случае приемно-передающих активных решеток, работающих на одной частоте в режимах приема и передачи, каждый элемент (или группы элементов) имеет два канала для приема и передачи, разделяющиеся переключателем каналов или циркулятором (рис. 9.IS).

Перспективным направлением в развитии активных решеток является применение волоконно-оптических систем для разводки сигналов от излучающих

Рис. 9.15. Схема модуля активной приемно-передающей антенной решетки:

t - излучающий элемент; 2 - циркулятор; 3 - фазовращатель; 4 - усилитель; 5 - поглощающая нагрузка; 6 - от передатчика; 7 -к

приемнику

элементов на обработку и управления активными модулями. Оптическое управление б активных решетках имеет следующие достоинства: большую помехоустойчивость, хорошее сопряжение с полулроводниковыми активными элементами, малые массы и габаритные размеры.

Адаптивные антенные решетки. Адаптивной антенной решеткой называется приемная или приемнонпередающая решетка, характеристики которой управляются принимаемым радиосигналом.

Задачи у адаптивных решеток могут быть самые различные: формирование нулей диаграммы в заданных направлениях, максимизация принимаемого сигнала при неплоском фазовом фронте падающей волны, переизлучение принятого сигнала в заданном направлении, увеличение отношения сигнал-шум я т. д.

Задача адаптации решается регулировкой коэффициента передачи (его амплитуды и фазы) в каналах каждого элемента решетки, и в этом случае адаптивная решетка должна быть активной.

К адаптивной решетке всегда придаются измерительное и вычислительное устройства, определяющие управление исходя из критерия качества. Наиболее распространены критерии .качества, такие как максимизация отношения сигнал-шум, минимизация дисперсии шума и т. п.

Процесс формирования нуля диаграммы направленности в заданном направлении с целью подавления помехи заключается в формировании частью излучателей решетки компенсационного лепестка в направлении, где форми-I руется нуль, равного по амплитуде боковому лепестку и имеющего противо-I положную фазу (сдвиг по фазе на 180°). При этом боковой и компенсационный лепестки, складываясь, дают нуль в направлении на помеху. Если фаза и амплитуда бокового лепестка неизвестны, то фаза и амплитуда компенсационного колебания подбираются многократным изменением фаз и амплитуд тех элементов, которые его создают, до тех пор, пока сигнал помехи, приходящий по направлению подавления бокового лепестка, не станет меньше некоторого допустимого уровня. При этом стараются так выбирать элементы, их фазы и амплитуды, чтобы были минимальны снижение коэффициента усиления антенны и точности установки направления главного максимума.

Адаптивные решетки обладают значительными преимуществами перед обычными решетками, так как, имея возможность управлять своей диаграммой, фактически выполняют роль самонастраивающегося пространственного фильтра, подавляющего помехи и максимизирующего полезный сигнал. При реали- зации адаптивных решеток необходимы адаптивные процессоры с большим быстродействием и объемом памяти.