ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В АНТЕННОЙ ТЕХНИКЕ.
МЕТОД СИНТЕЗА АПЕРТУРЫ 7
1.1 Принцип обратимости приемных и передающих антенн 7
1.2 Параметры антенн 8
1.2.1 Коэффициент полезного действия 8
1.2.2 Амплитудно-фазовые параметры антенн 8
1.2.4 Коэффициент усиления 15
1.2.5 Эффективная площадь 15
1.2.6 Рабочая полоса частот 16
1.3 Антенны незаполненной апертуры 16
1.4 Антенны с синтезируемой апертурой 19
1.4.1 Принцип работы антенны с синтезированной апертурой 20
1.4.2 Основные свойства антенны с синтезируемой апертурой 22
1.4.3 Формирование раскрыва антенны с синтезируемой апертурой 27
1.4.4. Синтезированные антенные решетки 28
1.4.5 Энергетические характеристики антенн с синтезированной апертурой 30
1.4 Постановка задачи 31
ГЛАВА 2. ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА
ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ 33
2.1 Амплитудный метод максимума 33
2.1.1 Принцип действия метода максимумов 33
2.2 Равносигнальный метод 35
2.3 Фазовый метод 37
2.4 Многоканальный (моноимпульсный) метод 40
2.4.1 Принцип действия амплитудно-амплитудного радиопеленгатора 41
2.4.2 Принцип действия суммарно-разностных радиопеленгаторов 42
3 ГЛАВА. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА47
3.1 Проблемы использования метода синтезированной апертуры для
обеспечения канала связи 47
3.1.1 Моделирование антенны с незаполненной апертурой 47
3.1 Описание элементов системы 52
3.3 Функциональность системы 55
3.3.1 Аппаратная реализация определения разности фаз сигналов 56
3.3.2 Программная реализация определения разности фаз сигналов 57
3.4 Структурная схема системы 59
3.5 Алгоритм работы системы 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ
Антенные системы плотно внедрились во все сферы жизнедеятельности общества. Сейчас практически ни один человек не может представить свою жизнь без беспроводной передачи, обработки данных. За весь спектр услуг беспроводной передачи данных отвечает такое устройство как, антенна. Антенна - это устройство, предназначенное для излучения или приема радиоволн, в зависимости от назначения бывают: приемные, передающие и
приемопередающие [1].
В современном мире учеными-деятелями придумано огромное количество антенных схемотехнологий, для различного спектра задач, от любительской радиосвязи до изучений космоса дальних звезд. Для исследований космоса, ученые-астрономы используют антенны огромных размеров. Например, в радиоастрономические задачах изучения углового распределения радиояркости сверхдальних тел, имеющих тонкую структуру, необходимы антенны апертурой о большого размера, исходя из соотношения разрешающей способности - ~103 ^ 106. Если говорить о задачах изучения работы или воздействия малых диапазонов частот, к примеру, сантиметровых длин волн, в таком случае необходимы антенны с большими линейными размерами и с апертурой порядков сотен метров, а возможно и более [2, 3]. Традиционные антенны с апертурой такого диаметра реализовать практически невозможно. Была выдвинута теория, метод синтеза апертуры, для решения данной проблемы. С использованием, которого достигается высокое угловое разрешение. Суть метода заключается в обработке информации принятых сигналов в отдельных точках или участках пространства, расположенных внутри искусственно синтезируемой (искусственной) апертуры [4].
Таким образом был сделан вывод, что использование такого метода может предоставить большие возможности, как в задачах обеспечения канала связи и ведения радио-обстановки. В теории, это может способствовать экономии антенного тракта, повышению разрешающей способности до долей секунд и реализации антенн любой структуры, что позволит заменить сложные ФАР одним элементом. К тому же благодаря принципам работы метода его можно реализовать при использовании цифровых устройств.
Зарубежные и отечественные учебные пособия, а также доступные в интернете, в основном, посвящены принципам получения и использования информации, а не проектированию аппаратуры систем. Поэтому целью данной работы является исследование возможности использования метода синтезированной апертуры для обеспечения канала связи с обнаружением источника радиоизлучения.
В ходе выпускного проекта была произведена исследовательская работа по анализу использования метода синтезированной апертуры, как аналога фазированных антенных решеток и спроектирован метод реализации системы по определению угловой координаты источника радиоизлучения.
Исследована теория основ антенных систем, принципы работы метода синтезируемой апертуры, выведены определенные цели и задачи. По ходу более глубокого анализа теории был сделан вывод, что использование данного метода будет наиболее подходящим для реализации задач обнаружения. В связи с поставленными задачами были рассмотрены методики обнаружения источника радиоизлучения, исследованы их принципы работы и сопоставлены с реализацией для метода синтезированной апертуры, определены достоинства и недостатки. Был определен наиболее подходящий метод для реализации предлагаемой системы, это фазовый многоканальный метод, в котором угол направления определяется из разности фаз принятого сигнала в различных положениях пространства.
Относительно выбранного метода пеленгации, была предложена практическая реализация системы обнаружения источника радиоизлучения. Описаны основные элементы системы, это антенна, приемник или приемопередатчик, фазовый детектор или фазометр, устройство обработки информации и запоминающее устройство. Предложены возможные практические реализации предлагаемого метода как аппаратные, так и программные. Описан функционал. Разработана структурная схема и описан принцип её работы. Спроектирован алгоритм работы системы относительно выбранной практической реализации.
В результате удалось исследовать возможность использования антенн синтезируемой апертуры, как аналог фазированных антенных решеток, для определения углового направления на источник радиоизлучения. Откуда был сделан вывод, что использование метода синтезируемой апертуры позволит
повысит экономичность антенного тракта, возможность получения большой разрешающей способности, а также возможность для дальнейших модификаций системы.
Задачи выпускной магистерской работы выполнены.
