лабораторные работы по основам ближней локации. лр2 Перов. Оружие и системы вооружения

• Название: Оружие и системы вооружения
• Анкор: лабораторные работы по основам ближней локации
• Дата: 18.05.2023
• Размер: 214.09 Kb.
• Имя файла: лр2 Перов.docx
• Тип: Документы; #1142453

	Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова» (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»)
	БГТУ.СМК-Ф-4.2-К5-01

Факультет		Е		Оружие и системы вооружения
		шифр		наименование
Кафедра		Е6		«Автономные информационные и управляющие системы»
		шифр		наименование
Дисциплина				Радиофизика

^{наименование}

Лабораторная работа № 2

«Исследование влияния амплитудно-фазового распределения

на вид диаграммы направленности антенны»

Выполнила студент группы:					Е692
Кузнецова С.Р. Ермилова Ю.А.				__________________
Фамилия И.О.				Подпись
«______»	_______________				2022г.
				РУКОВОДИТЕЛЬ
Перов Л.Д.				__________________
Фамилия И.О.				Подпись
Оценка:			______________________
«______»		_______________			2022г.

2022 г.
Цели работы:

1. 
   Изучение процессов интерференции когерентных радиоволн и формирования результирующего поля линейной системой дискретных излучателей в дальней зоне.
   
2. 
   Приобретение навыков расчета множителя системы и результирующей ДНА.
   
3. 
   Изучение влияния распределения амплитуд и фаз излучателей на ДНА.
   

1. 
   Моделирование линейной системы излучателей.
   

Основные параметры системы излучателей:

• 
  Длина волны λ = 1
  
• 
  Количество излучателей Nt = 15
  
• 
  Расстояние между излучателями d = 0,5
  
• 
  Амплитуда волны, создаваемая в точке приема одним излучателем E1 = 1
  
• 
  Пределы изменения направления на точку приема - π/2 < εi < π/2
  

Рисунок 1 – Система излучателей
Формула расчета разности расстояний
dr(εi) = d sin(εi)
Формула расчета разности фаз
Δφ(εi) = 2π/λ dr(εi)
Формула для расчета КУ антенны
,

Е_ненапр=1 В\м
Формула для перевода радиан в градусы

Формула для пересчета величины БЛ из В\м в дБ

2. 
   Расчет диаграммы направленности системы излучателей с равномерным амплитудным распределением.
   

Равномерное амплитудное распределение имеет вид

Построим ДНА для количества источников N = 15 с различной величиной сектора расчета.

1. 
   Заданный секторNε = 20
   

Диаграмма направленности

В полярных координатах	В прямоугольных координатах

Ширина ДНА: 0,034π рад = 5.97 ˚

2. 
   Заданный секторNε = 50
   

Диаграмма направленности

В полярных координатах	В прямоугольных координатах

Ширина ДНА: 0,038π рад = 6.85 ˚

3. 
   Заданный секторNε = 100
   

Диаграмма направленности

В полярных координатах	В прямоугольных координатах

Ширина ДНА: 0,04π рад = 7.19 ˚

4. 
   Заданный секторNε = 200
   

Диаграмма направленности

В полярных координатах	В прямоугольных координатах

Ширина ДНА: 0,0332π рад = 5.97 ˚

5. 
   Заданный секторNε = 400
   

Диаграмма направленности

В полярных координатах	В прямоугольных координатах

Ширина ДНА: 0.038 рад = 6.84 ˚

При увеличении сектора Nεот 20 до 400увеличивается точность построения ДНА. Это можно проследить по увеличению ширены главного лепестка и изменению количества, расположения и формы боковых лепестков.

3. Исследование ДНА синфазной системы со спадающим амплитудным распределением.

Диаграмма направленности при уменьшении амплитуды излучаемых волн к краям системы по закону косинуса и квадрата косинуса.

А) В полярных координатах



Б) В прямоугольных координатах



Величина главного лепестка ДНА уменьшается в два раза (с 15 дБ до 8,8 дБ) при изменении равномерного распределения на распределение по косинусу. При изменении распределения по косинусу на распределения по квадрату косинуса величина главного лепестка также уменьшается, но менее значительно (с 8,8 дБ до 6,9 дБ).

Коэффициент усиления

1. 
   Равномерное распределение: 225
   
2. 
   Распределение по косинусу: 77,44
   
3. 
   Распределение по квадрату косинуса: 47,61
   

Нормированная диаграмма направленности для разных амплитудных распределений.

Закон амплитудного распределения Ширина ДНА		Уровень боковых лепестков
		В\м	%	дБ
Линейный (кр)	6.85 ˚	3,3	22	-6,58
Косинус (сн)	9.7 ˚	0,67	7,6	-11,18
Квадрат косинуса (зл)	12.97 ˚	0,17	2,46	-16,08

При изменении закона амплитудного распределения расширяется главный лепесток ДНА по половинной мощности, а также уменьшается уровень боковых лепестков.

4. 
   Исследование влияния фазового распределения на ДНА системы.
   

А) Линейное изменение фазы
Функция ДНА с учетом влияния фазового распределения.


, где Δψ определяет величину сдвига фазы относительно соседнего излучателя.

1. 
   Сдвиг фаз между соседними излучателями: Δψ = 0.1 π
   

Диаграмма направленности

В полярных координатах	В прямоугольных координатах

Фазовое распределение в раскрыве антенны


Коэффициент усиления антенны: 77,44

Уровень боковых лепестков: 0,66 В\м

Ширина ДНА по половинной мощности: 0,054π рад = 9.7°

2. 
   Сдвиг фаз между соседними излучателями: Δψ = 0.5 π
   

Диаграмма направленности

В полярных координатах	В прямоугольных координатах

Фазовое распределение не раскрыве антенны



Коэффициент усиления антенны: 57,76

Уровень боковых лепестков: 0,66 В\м = 8 % = -10,61 дБ

Ширина ДНА по половинной мощности: 0,065π рад = 11.68°
При увеличении фазового сдвига от 0,1 до 0,5 угол отклонения бокового лепестка увеличивается против часовой стрелки. Коэффициент усиления и уровень боковых лепестков не изменяются, ширина ДНА увеличивается.


Б) Искажение фазы на краях раскрыва


R – расстояние от фокуса антенны до центрального излучателя.

ΔR – разность расстояний от фокуса к различным излучателям.

1. 
   Расстояние от фокуса антенны до центрального излучателя: R= 15
   

Диаграмма направленности

А) В полярных координатах


Б) В прямоугольных координатах



Фазовое распределение в раскрыве антенны

Коэффициент усиления антенны: 15,21

Уровень боковых лепестков: 0,7 В\м = 18% = -7,46 дБ

Ширина ДНА по половинной мощности: 0,318π рад = 57.21°

2. 
   Расстояние от фокуса антенны до центрального излучателя: R= 25
   

Диаграмма направленности

А) В полярных координатах



Б) В прямоугольных координатах


Фазовое распределение в раскрыве антенны


Коэффициент усиления антенны: 25

Уровень боковых лепестков: 0,5 В\м = 10 % = -10 дБ

Ширина ДНА по половинной мощности: 0,692π рад = 124.5°

При увеличении R уменьшается максимальное значение разности фаз на краях раскрыва антенны. Увеличивается коэффициент усиления антенны, повышается уровень боковых лепестков. Ширина ДНА увеличивается.

Выводы:

1. 
   При увеличении количества числа взятых точек повышается точность построения ДНА, что позволяет избежать ошибки при ее исследовании.
   
2. 
   При увеличении кратности амплитудного распределения увеличивается ширена, однако уменьшается уровень боковых лепестков, что уменьшает влияние БЛ на распространение и принятие сигнала. Также уменьшается дальность действия антенны, о чем свидетельствует уменьшение КУ.
   
3. 
   Используя линейное фазовое распределение можно изменять угол наклона главного лепестка, однако при больших углах наклона уменьшается величина КУ антенны что ведет к уменьшению радиуса покрытия сигналом. При неизменной величине помех со стороны боковых лепестков. УБЛ не несет значительных изменений.
   
4. 
   При фазовом раскрытии, искаженном на краях антенны ширина главного лепестка увеличивается и снижается КУ антенны, так же влияние боковых лепестков резко повышается, что может привести к искажению сигнала. При увеличении расстояния фокуса антенны параметры системы начинают приближаться к параметрам равномерного распределения.