Антенны спутниковых систем связи: основные характеристики и требования к ним, методы обеспечения. Одномерные антенные решетки, страница 3

–  погрешности изготовления антенных систем, реализации желаемого АФР, ветровые и тепловые нагрузки и т.д., обычно также приводящие к пространственно-коррелированным искажениям АФР.

Вывод: все перечисленные выше факторы необходимо учитывать при проектировании, выполняя статистический анализ характеристик ДН. 

Пример искажений АФ и ДН

АФ КБ при неидентичности АЧХ каналов усиления

ДН для АФ КБ при неидентичности АЧХ каналов усиления

Особенности искаженных ДН и их отличия от случая отсутствия помех и искажений

Подходы к статистическому анализу

характеристик искаженных ДН

Основные соотношения при статистическом анализе ДН антенн получены и приведены в фундаментальных работах Я.С. Шифрина.

Однако в них исследуется, в основном, неаподизированный раскрыв и частные случаи АФР.

Анализируется, в основном, “усредненная ДН” <G(q)> и ее параметры, которые не всегда совпадают со статистическими характеристиками УМБЛ и параметра k , а по усредненной ДН рассчитать эти величины сложно.

Второй возможный подход - определение статистических характеристик (математического ожидания, дисперсии, оценок закона распределения с помощью гистограмм и т.д.) основных параметров возмущенных ДН.

Для реализации такого подхода необходимо иметь:

-  экспериментальные данные для разработки модельных представлений или уже созданные и обоснованные модели (сведения о статистических и спектрально-корреляционных характеристиках) различных видов помех и искажений;

-  программно-алгоритмическое обеспечение для проведения моделирования и статистического анализа получаемых выборок данных.

Некоторые общие положения

Несмотря на отмеченное разнообразие типов помех и искажений, влияние которых на практике происходит одновременно, их можно условно подразделить на те, которые приводят к пространственно-некоррелированным (ПН) и пространственно коррелированным (ПК) ошибкам АФР.

В конкретных условиях почти всегда удается выделить один или группу факторов, влияние которых на параметры ДН является превалирующими.

Эти обстоятельства позволяют раздельно изучить случаи превалирующего влияния ПН помех и ПК искажений. Совместное влияние приводит к большему уровню искажений возмущенной ДН и необходимости рассмотрения промежуточных ситуаций.

Для некоторых параметров, например, координаты и амплитуды ГЛ ДН задача определения статистических характеристик может быть решена аналитически.

Задача аналитического определения статистических характеристик других параметров ДН при наличии искажений, например, определения математического ожидания (МО) и дисперсии УМБЛ весьма сложна. Получаемые решения неявно описывают основные закономерности и не всегда удобны для анализа. Поэтому наряду с рассмотрением некоторых основных выражений анализ обычно проводится, в первую очередь, на основе данных численного моделирования.

С учетом первичной обработки принятых сигналов АФР на раскрыве линейной антенны можно записать в виде

       ,          

где A - постоянная величина, учитывающая среднюю амплитуду принятого сигнала или соотношение сигнал-помеха (величину A обычно полагают равной единице),

w(x) - АФ;

DA(x) и Dj(x) - случайные функции с нулевыми МО и дисперсиями, соответственно равными s2DA и s2Dj, характеризующие относительные амплитудные флуктуации и фазовые ошибки, законы распределения DA(x) и Dj(x) при небольшом уровне флуктуаций обычно полагают нормальными ;

 описывает аддитивные помехи, <nc(x)> = <ns(x)> = 0, дисперсии обеих компонент одинаковы и равны s2n.

Соотношение сигнал-помеха при моделировании учитывается и изменяется за счет варьирования s2n.

Составляющие nc(x) и ns(x) считают гауссовскими и ПН для отдельных каналов АР. А вот амплитудные и фазовые флуктуации могут быть как ПН, так и ПК в зависимости от факторов, влиянием которых обусловлено их появление. Их корреляционные свойства часто аппроксимируют в виде