Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Техника сверхвысоких частот. Том 2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

26.2.3. Многоэлементные интерферометры

Многоэлементные интерферометры используются в случаях, когда повышения разрешающей способности в одной плоскости оказывается уже недостаточно. Типичные образцы таких интерферометров работают в диапазоне [166, 210, 259]. Разработан интерферометр на [20] с 4 неравномерно разнесенными антеннами; нули диаграмм направленности этого интерферометра распределены по двум семействам линий.

В интерферометре, разработанном Ковингтоном и Броутэном [78] для диапазона главная антенна имеет вид -метровой волноводно-щелевой решетки с диаграммой направленности две дополнительные малые антенны установлены так, что общий раскрыв в плоскости восток — запад равен Дополнительные антенны представляют собой параболические цилиндры размером с короткими отрезками щелевых волноводов в фокусе; разнос дополнительных антенн — а расстояние между фазовыми центрами решетки и интерферометром — Дополнительные антенны образуют простой интерферометр, который, в свою очередь, вместе с волноводной решеткой работает как второй интерферометр. Для линейного измерения фазы во времени в волновод, соединяющий интерферометр с решеткой, включен поворотный фазовращатель. Напряжение высокой частоты на входе приемника представляет собой векторную сумму напряжений от интерферометра и решетки, а так как фазовращатель осуществляет вращение одного вектора относительно другого с частотой 15 гц, выпрямленное напряжение, наряду с постоянной составляющей, содержит и переменную. Результирующая диаграмма направленности формируется путем комбинации усиленной переменной составляющей и опорного напряжения той же частоты в фазочувствительном детекторе. Результирующая диаграмма направленности

представляет собой произведение 3 диаграмм: простого интерферометра, вторичной интерферометрической, обусловленной разносом двух составляющих комбинированной антенной системы, и однолепестковой с веерообразной направленностью волноводной решетки. Разрешающая способность такого сложного интерферометра в четыре раза лучше разрешающей способности самой длинной решетки.

Кристиансен и Уорбартон [62] разработали многоэлементный интерферометр для частоты

Рис. 26. 9. Многоэлементный интерферометр крестообразного типа: а — вид сверху крестообразных решеток с 32 элементами; б - диаграмма направленности одной решетки; в — ряд лепестков диаграммы при сканировании источника излучения. (См. [61].)

Интерферометр состоит из 32 параболоидов диаметром каждый, равномерно размещенных вдоль базовой линии длиной (горизонтальная часть схемы показана на рис. 26.9, а). Антенны подключены к приемнику с помощью специальной разветвляющейся кабельной системы, обеспечивающей отсутствие разности хода сигналов от любых антенн системы. Результирующая диаграмма направленности, показанная на рис. представляет собой последовательность острых лепестков шириной по 3; угловые расстояния между лепестками равны 1,7°.

Христиансен и Мэтьюсон [61, 318] построили многоэлементный интерферометр со второй решеткой параболоидов, расположенной относительно первой под углом 90°, как показано на рис. 26.9, а. В этом интерферометре используется принцип работы крестообразных антенн; фазовая коммутация в этом случае приводит к появлению ряда игольчатых лучей, образующихся в точках пересечения сетки, образованной двумя последовательностями антенных лепестков. Диаграмма направленности имеет вид, изображенный на рис. 26. 9, в. Каждый из 64 отдельных элементов этой решетки состоит

из параболоида диаметром с облучателем в виде полуволнового диполя, снабженного плоским рефлектором. Антенйы смонтированы на индивидуальных экваториальных направляющих, установленных по направлениям запад — восток и север — юг; база каждому из направлений равна Решетка подобной же конструкции и с таким разрешением работает также на 3 Ггц [326]

Рис. 26. 10. Использование искусственной апертуры для получения высокого разрешения: а — искусственная апертура, получаемая с помощью двухэлементной антенны с подвижными элементами; б - луч карандашного типа; в - интерферометрическая система. (См. [23!].)

Новым средством достижения высокой разрешающей способности является так называемый апертурный синтез [231, 292], при котором малая антенна перемещается, занимая по очереди все положения значительно большей апертуры. Диаграмма направленности антенны, изображенной на рис. 26.10, а, может быть представлена как сумма диаграмм направленности малых элементов, в которых падающей волной возбуждаются электродвижущие силы Результирующее выходное напряжение антенны, полученное суммированием отдельных сфазированных равно

где фазовый сдвиг между элементов, равный нулю для волн, приходящих с осевого направления. Член получается путем измерения сигнала, принятого одной из элементарных антенн, а произведение формируется путем применения фазовой коммутации приемника. В результате сложения данных наблюдений, выполненных при всевозможных комбинациях, воспроизводится прием с полным раскрывом. Если до суммирования в вводится дополнительный фазовый сдвиг, то можно определить отклик для полного раскрыва и для любого направления.

Если, как это обычно бывает, обеспечена достаточная чувствительность, необходимость в использовании всех комбинаций положений элементов отпадает, так как многие из них повторяются. При этом наблюдения в каждом относительном положении элемента производятся только по одному разу и им придается

коэффициент веса в соответствии с числом повторений ситуации. Например, один элемент антенны можно передвигать вдоль линии север — юг а второй — вдоль линии восток — запад, как показало на рис. 26.10, б. В типичных установках [24, 169] излучение на частоте принималось двумя параболоидами диаметром один из них мог перемещаться вдоль направления восток — запад на второй — вдоль линии север — юг на Второй путь пересекает первый вблизи от его центра. Антенны были закреплены экваториально и перемещались по прямому восхождению и по склонению с помощью электрического привода; индикация углового положения антенн производилась с помощью сельсинов с точностью Г дуги. К обеим антеннам подавался сигнал от общего местного гетеродина с частотой который умножался и смешивался с принимаемыми сигналами. После преобразования сигналы с частотой по этим же кабелям подавались на корреляционный детектор. В аналогичных системах на частотах 960 Мгц [327] и 3 Ггц [296, 344] использовались большие параболоиды диаметром

Подобный метод может быть использован для построения интерферометра с высокой разрешающей способностью. Анализ результатов упрощается, если в качестве элементов используются большие антенны, но в положении, показанном на рис. 26.10, в [231, 233], синтез обеспечивал разрешение только для направления север — юг, а в направлении восток — запад для другой половины системы перемещалась длинная узкая антенна. Если для сканирования по одной координате использовать вращение Земли, - то антенная система потребует поворота лишь относительно большой оси. Так как результаты для различных направлений луча получаются путем математической обработки последовательности наблюдений, то полное время обзора заданной области неба приблизительно равно времени обзора, потребному для обзора той же области с помощью обычного интерферометра одинаковой разрешающей способности. Указанные размеры соответствуют частоте При наличии первичной диаграммы направленности с раскрывом 0,5° X 0,5° обеспечивается чувствительность, достаточная для получения статистической информации при величинах концентрации дискретных источников порядка 10 000 источников на стерадиан.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление