Восстановление характеристик направленности активных фазированных антенных решеток при отказах активных модулей

• Автор: Гостюхин, Алексей Вадимович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Глава 1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОМПЕНСАЦИИ
ОТКАЗАВШЕГО АКТИВНОГО МОДУЛЯ АФАР
1.1 Постановка задачи
1.2 Восстановление ДН АФАР в азимутальной плоскости
1.3 Выбор способа осуществления амплитудной компенсации отказавшего АМ
1.4 Компенсация искажений ДН АФАР в угломестной плоскости
1.5 Совместная амплитудно-фазовая компенсация искажений ДН АФАР
1.6 Особенности фазового метода коррекции отказавшего АМ
1.7 Сравнение теоретических результатов с экспериментальными данными
Выводы
Глава 2 ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ПРИ
МНОЖЕСТВЕННЫХ ОТКАЗАХ АКТИВНЫХ МОДУЛЕЙ
2.1 Особенности методики амплитудной и фазовой компенсаций при выходе из строя большого числа АМ
2.2 Диаграммы направленности и СКУ боковых лепестков при амплитудной и амплитудно-фазовой компенсациях отказавших АМ
2.3 Среднеквадратичный УБЛ при амплитудно-фазовой компенсации отказавших АМ и варьировании шага решетки в угломестной плоскости
2.4 Среднеквадратичный УБЛ и ДН АФАР при смене амплитудного распределения по раскрыву АР
2.5 Коэффициент направленного действия АФАР при отказах АМ
Выводы
Глава 3 РАЗНОСТНЫЕ ДН АФАР ПРИ ОТКАЗАХ АКТИВНЫХ МОДУЛЕЙ
И ИХ КОМПЕНСАЦИИ
ЗЛ Постановка задачи
3.2 Восстановление суммарных и разностных ДН АФАР при отказах АМ и различных амплитудных распределениях по раскрыву АР
3.3 Суммарные и разностные ДН АФАР при сканировании
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Общая характеристика работы
Особенность настоящего времени - переход к созданию многофункциональных комплексов наземных и бортовых радиотехнических систем на основе новых технических решений, повышающих уровень функциональной интеграции аппаратуры, в том числе путем применения в них активных фазированных антенных решеток (АФАР).
В зависимости от решаемых задач такие антенные системы содержат от сотен до нескольких тысяч активных модулей (АМ). В связи с этим вероятность выхода из строя (отказов) АМ по сравнению с пассивной фазированной антенной решеткой (ФАР) - повышается. Соответственно встают вопросы обеспечения работоспособности АФАР в подобных условиях.
Диссертационная работа посвящена комплексному исследованию восстановления характеристик направленности и энергетических параметров модульных АФАР многофункциональных радиосистем при отказах АМ.
Осуществлены выбор и обоснование метода восстановления характеристик направленности АФАР при отказах АМ, стоящих в канале каждого излучателя.
На основе компенсационного метода разработана методика коррекции в реальном масштабе времени амплитудно-фазового распределения (АФР) по раскрыву антенной решетки (АР) с использованием соседних работоспособных излучателей при отказах АМ (излучателей) *.
Математическое моделирование процесса восстановления диаграммы направленности (ДН) АФАР при различных законах амплитудного распределения по раскрыву АР и конфигурации расположения отказавших излучателей проведено на основе общей теории фазированных антенных решеток и методов численного моделирования характеристик АФАР с использованием ЭВМ.
* В дальнейшем в зависимости от характера изложения материала вместо "отказ АМ (излучателя)" будем писать - "отказ излучателя" либо "отказ АМ".

Глава 2 ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ПРИ
МНОЖЕСТВЕННЫХ ОТКАЗАХ АКТИВНЫХ МОДУЛЕЙ
2.1. Особенности методики амплитудной и фазовой компенсаций при выходе из строя большого числа АМ
Рассмотрим методику компенсации случайного выхода из строя ряда излучателей для поддержания характеристик АФАР на уровне, близком к доотказному состоянию [19]. В этом случае, как и при одиночном отказе, компенсация каждого отказавшего АМ осуществляется путем введения амплитудной и фазовой компенсаций от двух соседних излучателей в столбце каждого отказа. Величина вносимого корректирующего фазового сдвига также выбирается в соответствии с результатами компенсации ДН с одиночным отказавшим АМ. Возможно уточнение величины вносимого корректирующего фазового сдвига путем сравнения (оптимизации) отдельных компенсаций, например, для различного процента отказавших излучателей, их распределения по полотну АР, группировки, размеров областей с отказами. Как будет показано далее, использование вносимого корректирующего фазового сдвига, определенного при моделировании отказа одиночного АМ, приводит к существенному улучшению характеристик АФАР в определенных угловых областях пространства также и при множественных отказах.
Таким образом, компенсация искажений ДН АФАР при множественных отказах достигается путем одновременного совмещения компенсаций индивидуальных отказов.
Подобная методика может применяться, пока отказавшие излучатели достаточно удалены друг от друга. Когда отказавшие излучатели близки, то некоторые соседние излучатели должны компенсировать больше, чем один отказ. Когда отказавшие излучатели - непосредственные соседи, идеальные компенсации не могут быть осуществлены, потому что излучатели, которые должны компенсировать другие отказы, сами являются отказавшими. Отказавшие