Другой подход состоит в том, чтобы уже на этапе проектирования учитывать имеющиеся технические возможности и существующий уровень производства. Строится теоретическая модель антенной решетки, в которую входят реальные конструктивные параметры: число состояний и дискрет фазы фазовращателей, технологичный базовый элемент, который будет использован в конструкции делителя. Дальнейшие задачи проектирования решаются как задачи численной оптимизации, находятся оптимальные схема делителя и закон управления фазовращателями. При таком подходе обеспечивается возможность практической реализации оптимальной конструкции.
На практике получили распространение фазированные антенные решётки с фиксированным амплитудным распределением и дискретным управлением фазами токов излучателей.
Амплитудная диаграмма направленности решётки имеет вид:
,
где N - число излучателей в решётке, Ii - амплитуда тока i-го излучателя,
φi - фаза тока i-го излучателя,
,
,
Δφ- дискрет фазы, M - число состояний фазовращателя,
xi- координата i-го излучателя,
, d - шаг решётки.
Нами рассмотрена задача поиска оптимального фазового распределения на дискретном множестве фазовых состояний.
При этом от сканирующей решётки требуется формирование луча в заданном направлении и минимальные значения диаграммы направленности в направлениях прихода помех. Понятно, что степень подавления помех зависит как от параметров решётки: её геометрии, числа излучателей, величины дискрета фазы, так и от взаимного углового положения луча и помех.
Введём допустимый относительный уровень помех 
и разделим множество Q на два непересекающихся подмножества 
. Одно из них Q1 содержит такие фазовые распределения, для которых относительный уровень помех меньше допустимого, а другое Q2 - фазовые распределения, не обеспечивающие выполнение этого условия.:
Под оптимальным дискретным фазовым распределением понимается такое, для которого максимальный уровень в направлениях помех будет минимальным. А если он станет меньше допустимого, то будет взят закон с максимальным усилением в направлении полезного сигнала. Математически это определяется следующим образом:
.
Оптимальное делительное устройство антенной решетки должно удовлетворять ряду требований: образующиеся на его выходах амплитуды волн обеспечивают необходимые характеристики антенны, выходные каналы развязаны, чем устраняются нежелательные внутренние связи между излучателями решетки; конструкция делителя технологична и проста.
Критерием оптимальности взят относительный уровень боковых лепестков
Где сектор определения боковых лепестков:
Таким образом, требуя уменьшения уровня поля в области боковых лепестков, мы автоматически заставляем антенну формировать луч от 0 до начальной границы этой области.
В качестве базового элемента, обеспечивающего выполнение двух последних требований, нами выбран 3-х децибельный кольцевой резистивный делитель мощности. При соединении таких элементов в схему делительного устройства можно получить достаточно разнообразные амплитудные распределения по излучателям. Однако эти распределения таковы, что выходные волны являются целыми степенями, а суммарная мощность передатчика остается постоянной, т.е.
Предложен алгоритмический способ описания таких двоичных делительных схем путем введения вектора структуры делителя Р.
При варьировании элементов вектора структуры делителя вычисляется показатель оптимальности конструкции и находится оптимальная схема делителя
Приведенные в докладе примеры решения оптимизационных задач показывают, что разработанные алгоритмы управления дискретными фазовращателями позволяют осуществлять сканирование лучом при наличии помех, обеспечивая улучшение соотношения сигнал/помеха.
Реализованные алгоритмы оптимизации двоичных делительных схем показали возможность построения конструктивно простых делителей с необходимыми на практике параметрами диаграмм направленности.
Библиографическая ссылка
Летаяф М.А. КОНСТРУКТИВНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК // Современные наукоемкие технологии. – 2006. – № 2. – С. 49-50;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22420 (дата обращения: 25.11.2024).