расчет и- формирование соответствующего управляющего сигнала для каждого элементарного излучателя Компромиссное решение может быть получено в модульных АР, если модули представляют собой подрешетки неэквидистантно расположенных элементарных излучателей и формируют идентичные диаграммы, ширина которых «по нулям» меньше или равна Мп (где уИ -число лучей), В этом случае эквидистантное расположение модулей в АР с шагом d М% не приводит к возникновению дифракционных максимумов в секторе обзора, а система управления лучом существенно упрощается [23]

Весьма перспективным для адаптивных РЛС является разработка АР с диаграмообразующими схемами (ДОС), которые позволяют формировать веер независимых лучей, перекрывающих заданный угловой сектор. Наличие ДОС позволяет осуществлять обзор простой коммутацией лучей, а благодаря предварительной (неадаптивной) пространственной селекции источников излучения (и переизлучения) появляется возможность реализовать весьма быстродействующие и сравнительно простые алгоритмы настройки АР в условиях внешних помех

1.3 2. Параметры антенной решетки, связанные с амплитудной диаграммой направленности

Способность антенны концентрировать излучаемую мощность в некотором телесном угле или, наоборот, эффективно принимать энергию электромагнитных волн с определенного направления характеризуется коэффициентом направленного действия (КНД) По определению КНД - это отношение максимальной мощности, излучаемой данной антенной на единицу телесного угла, к мощности, излучаемой гипотетической изотропной антенной на единицу телесного угла, при условии, что полная мощность, излучаемая антенной, одинакова При линейном фазовом возбуждении раскрыва КНД связан с амплитудной ДН зависимостью

д 4я/г(ао, М1 4я/г(ао, ро) ,j

где «о, ро - координаты максимума излучения, Ps - полная излучаемая мощность, интегрирование осуществляется в пределах полного телесного угла Q = 4я

Для антенных решеток КНД можно определить через отношение квадратичных форм, воспользовавшись представлением множителя решетки в виде скалярного произведения (1 21) или (150)

0 W~V(ao, Ро)Г (165)

тде Br - положительно определенная матрица (КХК) активных составляющих взаимных импедансов излучателей

Если пренебречь омическими потерями, то элементы матрицы Вг можно определить по формуле [24]

ь„, {1/4л] §Яе[и1 {а. ) иi {а, )]dQ (166)

При условии фазирования АР в направлении од, Ро

W~V(ao, Ро)= Z lifel, fe = i

поэтому из (1 65) получим

Z 1 Ё Л/

где Wh - компоненты вектора амплитудно-фазового возбуждения излучателей АР Для линейной эквидистантной АР эле* менты матрицы Вг можно вычислить в явном виде

sm (k - I)

(1 68)

При расстояниях между излучателями, кратных Х/2, ЪыО, если кф1 ц bkh = l, т е матрица Вг становится единичной, что соответствует отсутствию взаимодействия излучателей Тогда из (1 67) получим

Q = -Ji*i-(1 69)

Одной из основных задач оптимизации параметров антенны является максимизация КНД

В общем случае эта задача сводится к отысканию главного вектора пучка матриц V(ao, po)V~(ao, o)~-Brt соответствующего максимальному собственному числу Лтах Ее решение известно [18] и требует обращения матрицы Вг

Wor,. BVviao, Ро) (1-70)

Для большого числа элементов АР операция обращения довольно сложна, но в ряде практических задач матрица Вг оказывается ленточной структуры (трех- или пятидиагонадьной),

3 Заказ W9 199 33

что существенно упрощает вычислительную процедуру [23]. Однако следует заметить, что вектор АФР, удовлетворяющий безусловному максимуму КНД, может оказаться неприемлемым относительно Других важных параметров антенны, таких, как ширина луча, уровень боковых лепестков и т. п

Основные соотношения между КНД, шириной луча и уровнем боковых лепестков Разрешающая способность, точность измерений угловых координат и помехозащищенность РЛС помимо энергетических соотношений в сильной степени зависят от ширины луча и уровня боковых лепестков ДН В теории синтеза антенн оптимальными считаются диаграммы направленности, имеющие минимальную ширину луча при заданном уровне боковых лепестков [20] Вопросы теории и расчета оптимальных и квазиоптимальных антенн разработаны в настоящее время достаточно полно [20-26], поэтому ниже будут приведены лишь сведения, имеющие непосредственное отношение к вопросам адаптивной обработки сигналов

Оптимальное АФР, обеспечивающее минимум ширины луча при заданном уровне боковых лепестков, реализуется в дольф-чебышевских решетках Связь основных параметров ДН определяется соотношением [23]

l + (b-l)f{XID) (

где Z) == (/С--размер решетки, b - отношение главного максимума к уровню боковых лепестков, f--коэффициент рас- Щирения луча

/ = 1 + 0,636 {(2/6) ch [(arcch bf - (L72)

Из (1 72) следует, что при увеличении размера решетки КНД имеет предел G = 26

Таким образом, дольф-чебышевские АР имеют ограничение на достижимую величину КНД, который лишь на 3 дБ может превышать уровень боковых лепестков Объясняется это довольно просто. Если увеличивать размеры решетки при фиксированном уровне боковых, лепестков, то за счет сужения главного луча все большая доля мощности будет излучаться боковыми лепестками, что и приведет к ограничению КНД Отсюда . следует, что достижение высокого КНД в дольф-чебышевских АР возможно лишь при снижении уровня боковых: лепестков Характерной особенностью АФР дольф-чебышевских решеток является рост амплитуды возбуждения на крайних элементах, что обеспечивает постоянный уровень боковых лепестков но эместе с тем увеличивает ближнее реактивное поле, так как боковые лепестки множителя решетки /г(и), соответствующие мнимым углам (вне области видимости), не затухают

Строгое решение задачи максимизации мощности, излучаемой непрерывной апертурой конечных размеров в заданном уг-