Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [47] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Рис. 6.4. Рис. 6.5.

представляет собой набор тонких параллельных металлических пластинок шириной d, располагаемых на расстоянии а друг от друга (рис. 6.5). Направление распространения совпадает с осью Oz.

Пусть излучаемая волна имеет вертикальную поляризацию (вектор Е0). Поляризация волны изменяется при ее прохождении через поляризационную решетку. В зоне решетки вектор Е0 можно разложить на составляющую Ец перпендикулярную плоскости пластин, и Е2, параллельную пластинам. Составляющая Ех пройдет через решетку практически без изменения, составляющая же Е2 будет двигаться с увеличенной фазовой скоростью (так же,как в волноводе) и приобретет на выходе решетки фазовый сдвиг Дф относительно первой составляющей. Подбором размера d добиваются выполнения равенства Дф = я/2. При этом после поляризационной решетки можно получить любую поляризацию волны в зависимости от значения угла а между плоскостью пластин и вектором напряженности электрического поля падающей волны.

Поляризационная решетка может быть установлена между облучателем и зеркалом антенны (в первичном поле излучения), либо в раскрыве самой антенны (во вторичном поле излучения). Опять-таки очевидно, что антенна рассмотренного типа является поляризационным селектором: она по-разному реагирует на принимаемые волны той или иной поляризации.

4. Поляризационный коэффициент приема

Потери мощности волны произвольной поляризации, падающей на приемную антенну, принято оценивать поляризационным коэффициентом Уш который представляет со-284

Пой отношение мощности Рпр сигнала, реально поступающей па вход приемника, к максимально возможному значению прмакс входной мощности, которое имело бы место при точном согласовании поляризационных характеристик падающей волны и приемной антенны. Значения уп лежат в пределах от 0 до 1.

Найдем связь уп с параметрами поляризации волны и антенны. Пусть имеется эллиптически поляризованная плоская волна, распространяющаяся в направлении оси Ог (рис. 6.6). В системе координат Охуг вектор напряженности электрического поля волны может быть представлен как

Е0 = ix £0 ехр X ехр

+ ivEu X

/(cV-f- + A<P

(6.2.7)

где \х и \у - орты по осям Ох и Оу; Дф - фазовый сдвиг, определяющий эллиптичность волны.

В точке 2 = 20 расположены два ортогональных приемных диполя А - А и В - В, оси которых z0x и z0y повернуты относительно осей Ох и Оу на угол В. Оба диполя с помощью отрезков длинных линий подсоединены к общей нагрузке, представляющей собой активное сопротивление RH. Длины отрезков линий 1Х и /в неодинаковы (/х-lv = Д/). Изменение Д/ позволяет менять поляризационную диаграмму приемной антенны:

- при Д/ > 0 будет иметь у к место правая эллиптическая по-

,--\ ляризация;

£0j\\ -при Д/< О поляризация

ft I уо] антенны будет левосторонней.

IV О -.

1 \ 1

1 1 V

\ Ьх

Рис. 6.6.

Рис. 6.7.



Предполагается, что оба диполя имеют равные полные сопротивления, согласованные со своими линиями передачи, и отсутствует взаимное влияние диполей друг на друга. Эквивалентная схема питания нагрузки изображена на рис. 6.7; здесь сопротивления R играют роль внутренних сопротивлений генераторов.

Компоненты поля распространяющейся волны в точке г - г0 по осям zOx и zOy будут рав"ны

2Яг°Лс0&6 +

2яг„

-Acp)]sinej£0 +

+ \у{-ехр [/ (со0*--j 1 sin р +

+ ехр р

aj-lh. +.дф

(6.2.8)

После тригонометрических преобразований получим

Е = \х- (1 + cos Дф sin 26)° 5 ехр [/ Гсо01 + arctg (sin ДФ s-+

( I \ COS0

-fcos Дфэшр

2лг„

Xexp / £со0/ -f-arctg - sin Дф

£0+V (1 -cos Дф sin 2p)° 6 x

cos P ,

sin p

-f-cos Дфсоэр11 2я2°

(6.2.9)

Э. д. с. двух генераторов, питающих нагрузку, определяются компонентами поля в точке приема и составляют

iA=KEAexp-j--(l± Al) j, ев = кЁьехр- j- ij.

(6.2.10)

В соответствии с теоремой Тевенина напряжение на нагрузке будет равно

2RRa + W н 2-}-(RIRuy

(6.2.11)

Подставив (6.2.9) и (6.2.10) в (6.2.11), получим -f cos Дф5ш2р)0-5 ехр(/ [arctg ( зтДф-5 +

-4-С05Дф5Шр 4= ]) + (1-С05Дф5Ш2р)°<Ь х

X ехр / arctg - sin Дф --j- -f cos Дф cos р j j .

Модуль этого выражения оказывается равным

Ол =-к--Г1 Т sin (-L) sin Дф +

н 2 + (RIRH)[ \ Ь )

-f-COSl---С05ДфС05 2р

Величины Дф и Д-ф = 2лД Х характеризуют поляризацию принимаемого сигнала и приемной антенны соответственно. Обращаясь к формулам (6.2.4), устанавливающим связь значений sin Дф и cos Дф с коэффициентом эллиптичности, можем записать

1+к1

2+(/г;ли):

+ -lcoS2pl°-S. (6.2.12)

Здесь кс и ка представляют собой коэффициенты эллиптичности облучающей волны и приемной антенны; р - угол между большими осями эллипсов поляризации волны и антенны; знак «+» берется при совпадении направлений вращения принимаемой волны и волны, излучаемой антенной в режиме передачи, знак «-» соответствует различным направлениям вращения.

Максимальное значение модуля напряжения на нагрузке будет иметь место при полном согласовании поляризаций сигнала и антенны. Нетрудно видеть, что при /са = к0, Р = 0 и одинаковом направлении вращения

1 н1макс 2+ (/?/«„)"



Так как

Yn = /V-Pnp макс=1н2/н

(1-с)(1-«)

cos 26

(6.2.13)

Формула (6.2.13) позволяет достаточно просто оценивать эффективность поляризационной селекции. Пусть, например, на антенну с линейной поляризацией воздействует сигнал, имеющий ортогональную линейную поляризацию. В этом случае кс = ка = 0 и В = л/2, поэтому уп = 0.

При приеме волны круговой поляризации антенной с круговой поляризацией и одинаковом направлении вращения выполняются равенства кс - ка - 1, В = 0 и уи = 1. Если бы направления вращения были различными, то уа = 0.

В случае, когда волна и антенна имеют эллиптическую поляризацию с равными между собой коэффициентами эллиптичности (/сс = /са = /сэл) и характеризуются одинаковым направлением вращения, поляризационный коэффициент приема определяется соотношением

Р+«!»)+ 4+0cos 2Р

(6.2.14)

Графики на рис. 6.8 позволяют определить значения уа как функции кэп и В при одинаковом направлении вращения вектора Е.

При различном направлении вращения 0+*э-Ч-*1л)гсо*2р Yn 2(+*э2л)2 (6-2Л5>

соответствующие графики изображены на рис. 6.9.

0,8

\ ИЗ

г

I-1-I \* I

Рис. 6.8.

Рис. 6.9. -90 -60 -30 0 30 60 J3

Если поляризационные характеристики волны и антенны различаются только значением коэффициента эллиптичности, для большей наглядности результатов селекции целесообразно обратиться к углу эллиптичности а. При замене коэффициентов эллиптичности углами эллиптичности формула (6.2.13) приводится к виду

уп = -у (1 + sin 2ас sin 2аа + cos 2ас cos 2аа cos 2В). (6.2.16)

Направления вращения здесь определяются знаками углов ас и аа. Для 6 = 0 и одинакового направления вращения векторов напряженности электрического поля (6.2.16) принимает вид

ув = cos2 (ас - tta). (6.2.17)

Формула (6.2.17) показывает, что при ас - аа = ± л/2 выходная мощность сигнала после селектора становится равной нулю. Физическое объяснение этого результата заключается в том, что при различии углов поляризации на ± л/2 волна и антенна имеют ортогональные поляризации.

Предполагая, что приемный антенно-фидерный тракт является линейным устройством, точно согласованным по поляризации с полезным сигналом, для оценки соотношения мощностей сигнала и помехи Рс и Рп на выходе поляризационного селектора (при условии равенства плотностей мощности помехи и сигнала на входе антенны) можно пользоваться формулами (6.2.13) - (6.2.17).

Так, например, поляризационная селекция позволяет весьма существенно ослаблять отражения от гидрометеоров и резко улучшать соотношение полезного сигнала и помехи на входе приемника. Если бы капли дождя имели строго сферическую форму, то при их облучении волной с круговой

Ю зак. 583 289



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [47] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82



0.001