Влияние параметров зондирующего сигнала на защищенность РЛС от активных шумовых помех

3.2.4. Влияние параметров зондирующего сигнала на защищенность РЛС от активных шумовых помех

Из теории обнаружения известно, что вероятность правильного обнаружения сигнала D при фиксированной вероятности ложной тревоги F на фоне внешних шумовых помех или внутренних шумов приемника (а, следовательно, дальность обнаружения цели с заданной вероятностью при воздействии шумовых помех) не зависит от формы сигнала и определяется лишь отношением удвоенной энергии принятого сигнала Э_пр к спектральной плотности шума N_о, то есть параметром обнаружения q².

Таким образом, при N_о = const, с точки зрения обеспечения защищенности РЛС от шумовых помех, любые сигналы равноценны, необходимо лишь обеспечить большую энергию принимаемого сигнала.

3.8. Антенные решетки с частотным и фазовым управлением

Антенны первых радиолокаторов, работавших на метровых волнах, выполнялись в виде решеток синфазных вибраторов. Сканирование осуществлялось механическим вращением антенны. По мере внедрения в радиолокацию дециметровых, а затем сантиметровых и миллиметровых волн антенные решетки (АР) все более вытеснялись зеркальными и линзовыми антеннами.

Для получения узкого луча требуются антенны больших размеров, но это исключает возможность механического сканирования с малым периодом обзора. Если же применить АР, то можно составить ее из тысяч-десятков тысяч однородных элементов (вибраторных, рупорных и др.), достигнув этим очень высокой направленности; вместе с тем механическое сканирование заменяется электронным, основанном на том, что положение и форма луча в пространстве зависит от амплитудного и фазового распределения полей (токов) в элементах решетки.

Для сканирования в одной плоскости достаточно линейной решетки, а для сканирования по двум угловым координатам требуются решетки из элементов, распределенных на плоскости или поверхности шара, цилиндра и т.д.

Электрическое управление лучом ФАР осуществляется изменением частоты колебаний возбуждающего источника, либо изменением фазы радиосигналов, подводимых к излучающим элементам. Соответственно различают частотный и фазовый способы управления лучом. Антенные решетки с фазовым управлением иначе называются фазированными антенными решетками (ФАР).

3.8.1.Антенные решетки с частотным управлением лучом

Из теории антенн известно, что при изменении частоты радиосигнала w (длины волны l) направление главного максимума Q_m ДН АР определяется выражением

sin Q_m =,                   (3.21)

где x - сдвиг фаз между сигналами в соседних излучателях, d- расстояние между излучателями (шаг решетки), c - скорость света, m = 0, ±1, ±2, ...

Эффективность частотного способа характеризуется величиной углочастотной чувствительности АР, которая определяется отношением изменения направления максимума главного лепестка ДН при сканировании луча с изменением частоты к относительному изменению частоты возбуждающих колебаний, т.е.

q=.               (3.22)

Обычно генераторы СВЧ допускают перестройку по частоте в пределах нескольких процентов от несущей. Поэтому для осуществления широкоугольного сканирования величина q должна быть 5-10 град/%, а иногда и больше. Это вынуждает применять специальные меры для увеличения q.

Для повышения углочастотной чувствительности при фиксированном шаге d, который выбирается из условия обеспечения единственности главного максимума) необходимо усиливать зависимость сдвига фаз x от частоты.

Рис.3.42. Волноводно-щелевая антенна с последовательным возбуждением.

В антеннах с частотным сканированием луча используются две схемы возбуждения излучателей - последовательная и параллельная. Ограничимся рассмотрением последовательной схемы, как наиболее часто применяемой на практике.

Частотный метод управления лучом рассмотрим на примере волноводно-щелевой антенны с последовательным возбуждением ее элементов 1, 2, ... k волной Н₁₀ (рис.3.42). С одного конца волновод подключается к перестраиваемому по частоте генератору, а с другого - к согласованной нагрузке R.

Обозначим длину волны в волноводе при произвольной частоте генератора через l_в, а при средней частоте диапазона через l_во. Расстояние между соседними щелями d = l_во/2, и если бы они располагались по одной прямой, то при l_в = l_во фазовый сдвиг полей в этих щелях был бы равен 2p^.d/l_во = p. В рассматриваемой антенне щели располагаются поочередно по обе стороны от средней линии широкой стенки волновода, этим компенсируется фазовый сдвиг p. Как линейная синфазная АР антенна излучает волны с максимумом, перпендикулярным оси решетки.

При изменении длины волны в волноводе от l_во до l_в до сдвиг фаз полей в соседних щелях становится равным

x=.              (3.23)

Теперь из соседних щелей волны излучаются со сдвигом по фазе на угол x. Но так как фронт волны АВ является геометрическим местом точек с равной фазой, то максимум излучения при длине волны в воздухе l должен отклониться от нормали к оси решетки на такой угол Q, чтобы за счет разности хода лучей

d sinQ от соседних щелей к фронту АВ фазовый сдвиг 2p/l (d sinQ) был равен углу x, выраженному формулой (3.23):

.                      (3.24)

Отсюда

.                    (3.25)

Согласно полученной формуле при l_в< l_во sinQ > 0 и угол Q >0, при l_в= l_во^. Q = 0 и, наконец, при l_в> l_во sinQ < 0 и угол Q < 0.

Рис.3.43

Таким образом, изменение частоты генератора в заданном диапазоне волн сопровождается сканированием ДНА по обе стороны от перпендикуляра к плоскости решетки.