ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 174
Скачиваний: 0
же устройство, то условие (6.1.7) будет выполнено лишь в том случае, если операторы (6.1.1) при замене систе мы координат oxyz на систему oxoyeZa и при одновремен
ном изменении направления распространения волны пре вращаются в операторы (6.1.7).
Проанализируем, какие из рассмотренных ранее (гл. 3) устройств обладают такими свойствами. Назовем волну, распространяющуюся вдоль оси oz системы коор динат oxyz, прямой волной, а волну, распространяющую ся вдоль оси oz0 системы координат oxoyoZo (рис. 6.1),—
обратной волной. Запишем операторы преобразования прямой и обратной волн элементарными преобразовате лями.
1. Гиротропное устройство, выполненное в виде про дольно намагниченного феррита. Оператор для прямой
волны Гц=е10, для обратной волны |
|
Гс ^ е - ;9, |
(6.1.8) |
так как продольно намагниченный феррит — невзаимный элемент.
2. Волноводная скрутка на угол 0 (рис. 6 .1 ). Скрутка разворачивает и прямую, и обратную волну, распростра няющуюся вдоль продольной оси волновода, на один и тот же угол 0, если он отсчитывается в прямой и обрат
ной системе координат. Поэтому и для прямой, и для обратной волн оператор скрутки будет одинаков:
rn= F c= e i9. |
(6.1.9) |
Но его следует по-разному применять для скрутки в ви де квадратного или прямоугольного волноводов. В квад ратном волноводе распространяется волна любой поля ризации, поэтому для скрутки из квадратного волновода оператор (6.1.9) применим к волне любой поляризации. В прямоугольном волноводе с волной TEi0 распростра
няется только линейно-поляризованная волна. Поэтому такая скрутка выполняет две операции: выделение ком поненты, поляризованной параллельно узкой стенке вол новода, и поворот плоскости поляризации этой компо
ненты на угол 0. С учетом этого, прямая волна <эпр(() преобразуется скруткой, изображенной на рис. 6.1, к виду
^вшп = {Ret[<?np(O]}ei0> |
(6. 1.10) |
но
а обратная волна преобразуется в обратной последова тельности:
<?вых о = Rcj- [cfo(t) el ]. |
(6.1. 11) |
3. Линотропное устройство (рис. 3.6,а). Оператор для прямой волны
Ап = е_1уч>,
а для обратной волны
Ac= e ij>. |
(6.1. 12) |
4. Четвертьволновое устройство (рис. 3.2,а). Это уст ройство инвариантно относительно разворота системы координат вокруг оси оу, если его собственные оси па раллельны осям ох и оу. Поэтому
Чп= Чс. |
(6.1.13) |
Операторы (6.1.8) — (6.1.13) позволяют определить вы ражения для прямой волны на выходе преобразователя поляризации и для обратной волны на выходе поляриза ционного селектора, если задана исходная волна, а сам преобразователь (селектор) состоит из рассмотренных выше элементарных преобразователей.
Положим, что исходная волна в режиме излучения горизонтально поляризована, а в режиме приема в сиг нал преобразуется также только горизонтально-поляри зованная компонента волны на выходе селектора. В этом случае все пять типов преобразователей поляризации, изображенных на рис. 3.4—3.7 и 6.1 формируют волну
йяя, М = Еве - ,\ 1У (а°‘- кг+ф).
В режиме поляризационной селекции только один из этих преобразователей — преобразователь типа АГ (рис. 3.4) — принимает без поляризационных потерь вол ну точно такой же поляризации, что и излучаемая вол на. Остальные четыре типа преобразователей в режиме поляризационной селекции дают на выходе горизонталь но-поляризованную волну, если поляризационная диа грамма принимаемой волны описывается выражением:
— для преобразователя типа ГЛ (рис. 3.9) ео = е,/<ре_ ‘0,
— для преобразователя типа АА (рис. 3.8) е0=
Н!
— для преобразователя типа ГГ (рис. 3.5)
t/ф i9. еа — е 'Ye ,
— для преобразователя типа «скрутка — четвертьвол новое устройство» (рис. 6.1)
Заметим, что в тех случаях, когда преобразователь не содержит невзаимных элементов (типа АЛ и типа «скрутка — четвертьволновое устройство»), поляризаци онная диаграмма излучаемой и принимаемой волн в одной и той же системе координат (oxyz или охог/о^о)
описывается одним и тем лее числом.
6.2.ПРИЕМ ПМ СИГНАЛА НА ДВУХКОМПОНЕНТНУЮ
АНТЕННУ
Чтобы электромагнитная волна любой поляризации принималась антенной полностью, без поляризационных потерь, необходимо обеспечить преобразование в элек трический сигнал сразу двух компонент волны на выхо де поляризационного селектора: вертикальной и гори-
Рис. 6.2.
зонтальной. Такая антенна называется двухкомпонент ной антенной эллиптической поляризации. В дальнейшем будем рассматривать только такую двухкомпонентную антенну, операторы поляризационного селектора которой являются комплексно сопряженными по i от операторов
поляризационного преобразователя. Тогда параметры поляризации такой антенны, и в режиме приема, и в ре жиме передачи будут одни и те же: фд, 0 а -
Эквивалентная схема двухкомпонентной приемной антенны эллиптической поляризации изображена на рис. 6.2. Антенна состоит из устройств 1, 2 компенсации
углов ориентации и эллиптичности поляризационной ди аграммы принимаемого сигнала. Операторы преобразо-
ИЗ
вания этими устройствами поляризации прямой электро магнитной волны, т. е. в режиме излучения, можно за писать как операторы гиротропного и линотропного устройств, т. е.
1\ = |
Г(бА) = e*eA , |
(6.2. 1) |
Л2= |
Л (<рА) = е_ г/ФА. |
(6.2.2) |
Преобразование эллиптически-поляризованного сиг нала этими устройствами в режиме селекции математи чески представляется как умножение выражения для
сигнала <§с(t) на комплексно сопряженные по i опера
торы Ti и Лг.
Таким образом, |
последовательность |
преобразования |
|
сигнала <?с(()=е |
се/ш* |
устройствами |
1 и 2 двухком |
понентной антенны |
может |
быть записана |
в виде следую |
щего выражения: |
|
|
|
<?вых(о=[^г;г] х л ; г. |
(6.2.3) |
||
Оконечное устройство 3 приемной двухкомпонентной
антенны эллиптической поляризации разделяет линейнополяризованные компоненты сигнала (6.2.3), ориентиро ванные вдоль осей ох и оу этого устройства, на два
выхода двухкомпонентной приемной антенны. Если дей ствительная и мнимая оси комплексной плоскости ( 1,0 совпадают с осями ох и оу оконченного устройства, то на выходах х н у двухкомпонентной антенны получим
следующие сигналы:
М 0 = £ег [<?вых(0]. |
(6.2.4) |
(0 == [<?вых (0] >
где сигнал <?BbIX(0 определяется выражением (6.2.3).
Проделав соответствующие преобразования, получим
ех (0 = [cos (ср0— <рА) cos (0С— 6А) + “Ь / sin (fc -)- <РА) sin (0С— 0А)] е;“0^
(6.2.5)
ёу (0 = [cos («рс + <рА) sin (0С— 0А) —
— / sin (<рс — <рА) cos (0С— 0А)] е,в°'.
143
Скалярные функции ex(t) и ey (t) являются проекциями
двумерного сигнала на базис двухкомпонентной антенны
спараметрами поляризации qu, 0а-
Вдальнейшем удобно обозначить эллиптический по
ляризованный базис двухкомпонентной антенны ком-
—> —>
плексными векторами g и т), каждый из которых на двой
ной комплексной |
плоскости можно представить |
в виде |
£ = |
Э„(<Ра; бА) = е ‘,ФАе‘®а |
|
|
(8д + */2) |
(6. 2.6) |
т] Э ,( - ? А1; 0+ */2) = е ,,рУ |
||
Тогда проекции комплексного вектора сигнала sc на комп лексные векторы %и т) будут равны
(ft^Re*-^**'] — е* (О
|
(6.2.7) |
= Rе* [ест]**'] = |
(t). |
Положим теперь, что сигнал е |
(t), снимаемый с вы |
хода у двухкомпонентной антенны, получает дополни тельный фазовый сдвиг я/2 относительно сигнала (t)
(например, за счет разной длины волноводных линий).
Тогда |
будем |
иметь |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(0 = / е , (0 = {sin (?с— ?А) cos (0С— 0А) + |
|
||||||||||
|
|
+ |
/ cos (9с + |
?А) sin (0С— 0Д)} е/"“# = |
|
|
||||||
|
= |
! |
C O S |
?С |
|
, |
я \ |
|
cos (0С— 0А) + |
|
||
|
|
*A+ "f J |
|
|||||||||
|
-{-/sin |
ч>с + |
<рА + - |
sin (0С- |
0А) je'-*. |
(6.2.8) |
||||||
Сравнивая |
(6.2.8) с |
выражением |
для ex(t) |
в |
(6.2.5), |
|||||||
видим, что |
сигнал |
е' |
(t) есть |
не что |
иное, |
как |
проек- |
|||||
ция |
того |
же |
сигнала |
• • |
на |
комплексный |
вектор nj, |
|||||
§ c(t) |
||||||||||||
равный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V = |
Э0(<pa -[-ti/2, |
бА), |
|
|
(6.2.9) |
|||
144
Таким образом, в качестве базиса Двухкомпонентной
приемной антенны |
можно принять как |
векторы % |
щ, определяемые выражением (6.2.6), так и |
векторы $, У, |
|
где у определяется |
выражением (6.2.9). |
|
В любом случае сигналы на выходах двухкомпонент |
||
ной антенны определяются из соотношения |
(6.2.7), в ко |
|
торое следует подставить выбранный базис приемной
антенны. |
|
|
|
|
|
|
||
Из |
(6.2.5) |
следует, |
что |
только |
при <рс = <рд и 0С= |
|||
= |
получаем |
е^(/) = |
е/ш<, е |
(t) = 0, |
т. е. вся энергия |
|||
сигнала |
поступит на S-й выход двухкомпонентной антенны. |
|||||||
И наоборот, при ортогональных |
параметрах поляризации |
|||||||
сигнала, |
т. е. |
при <fc= |
~ - <рА, |
8с = |
0А-]-я/2 либо при |
|||
?с — ?А + « / 2, |
0с = 0д, |
вся |
энергия |
этого сигнала будет |
||||
поступать на трй выход двухкомпонентной антенны. В об щем же случае, т. е. при параметрах поляризации сигна ла, не совпадающих с параметрами поляризации при емной антенны, энергия сигнала будет распределяться
между первым и вторым |
выходами |
двухкомпонентной |
антенны пропорционально |
значениям |
поляризационных |
коэффициентов приема yi |
и у2, которые вычисляются как |
|
|е х |2 и | | 2 соответственно. Из (6.2.5) получаем: |
||
yi = 0,5 [1+ sin 2фс sin 2<рА + cos 2фс cos 2фА cos 2 (0С—0д) ],
( 6.2. 10)
yi = 0,5[l +sin 2ф0sin 2фА + соэ 2фс cos 2фА cos 2 (0С—0А].
Формулы (6.2.10) позволяют оценить селектирующие свойства эллиптически поляризованной антенны по па раметрам поляризации.
Если мощность сигнала Рс, то в результате несовпа
дения параметров поляризации антенны и параметров поляризации сигнала на один выход двухкомпонентной антенны поступит только часть мощности сигнала, рав ная yiPc, а на другой, поляризационно-ортогональный выход — у2Рс.
Если две поляризационно-ортогональные компоненты электромагнитной волны несут различные сообщения и часть сигнала S2, попадающая в первый канал из-за
отклонения параметров поляризации сигнала от параме тров поляризации антенны, является помехой в этом
10—667 |
145 |