1tom - 0018.htm
х о.
а ш
120
объектом. Системы А. с. представляют собой антенны с обработкой сиг-налов и применяются в радиолокации и радиоастрономии. В радиолокации распространены системы с «искусств, апертурой», для создания к-рых используется перемещение антенны, а сигнал обрабатывается в процессе итого движения методом когерентного накопления. В радиоастрономии исследуется в осн. некогерентное излучение.
Особенности А, с. рассматриваются ниже на примере радиоастр, систем в связи с задачами исследовании углового распределения радиояркости источников с тон-кон структурой от угловых минут до долей секунд. Для этих исследований необходимы антенны с отношением £>/Л~103ч-10в (Л. ≈ длина волны, D ≈ линейный размер апертуры), поэтому, напр.т в диапазоне сантиметровых волн требуется D порядка сотой метров и более. Традиц. антенны с апертурой такого диаметра реализовать практически невозможно. Поэтому применяют антенные системы с т. н. незаполненной апертурой, достигая высокого углового разрешения пут╦м обработки измерений в отд. точках или участках, расположенных внутри синтезируемой апертуры. Эти измерения могут быть последовательными во времени или одновременными (последовательный или параллельный синтез) либо сочетать оба вида синтеза.
Последовательны» синтез можно пояснить, основываясь на аналогии с антенной реш╦ткой. Если на син-фазную антенную реш╦тку надает плоская волна, то сигнал в при╦мнике определяется суперпозицией токоп. наводимых в каждом элементе реш╦тки. При нормальном падении все токи складываются синфазпо. Если волна падает под углом к нормали, фаза токов вдоль реш╦тки изменяется линейно, что и обусловливает направленность при╦ма. Пут╦м соотв. управления фазами токов в отд. элементах осуществляют сканирование луча антенны. Все ;>ти эффекты можно получить с помощью системы, состоящей в простейшем случае только на двух антенн: неподвижной и подвижной, последовательно занимающей места расположения элементов эквивалентной реш╦тки. Измерив комплексные коэф. корреляции токов, наводимых в обеих антеннах, и проведя соотв, обработку (обычно линейное преобразование, чаще всего в виде построения усеч╦нного ряда Фурье с весовыми кооф.}, можно в итоге получить то же уг-.човое разрешение, что и при использовании многоэлементной реш╦тки. Этот метод предложил в 1959 М. Рай л (М. Ryle) для получения радиоизображения астр, источников. На спектральном языке ему можно придать следующую интерпретацию. Радиоизображение, т. е. угловое распределение раднонркостн, представляется л виде фурье-разложения по пространственным частотам с безразмерным (в масштабе К) периодом. Амплитуда и фаза каждой гармоники измеряются двухэлементным радиоинтерфсрометром с переменной базой. Текущая длина базы d определяет частоту гармоники rf/Я-, к-рую выделяет радиоинтерферометр. После-доват. серия измерений с базами разной длины и ориентации позволяет определить необходимый набор гармоник и восстановить распределение радпояркости источника с разрешением A/dMa(tC, где dMaKC ≈ макс, величина базы.
Т. о., элементарной ячейкой системы последоват. А. с. является двухэлементный радиоинтерферометр, к-рьш можно рассматривать как фильтр пространственных частот с узкой полосой пропускания на частоте d/K. В системах А, с. двухэлементный радиоинтсрферо-метр играет ту же роль, что и резонансный контур в ра-диотехп. устройствах. Полоса этого контура определяется формой пространственно-частотной характеристики антенн, входящих в состав радиоинтерферометра, поскольку любую антенну со сплошной апертурой можно рассматривать как фильтр низких пространственных частот с граничной частотой D/k, выше к-рой спектр «обрезается» (т. е. наименьший регистрируемый пространственный период равен Я.//?, что соответствует Рэлея
критерию разрешения; см. Антенна). Для изменения длины базы (в проекции на небесную сферу} часто используют вращение Земли (метод с у и е р с и н т е-з а). Синтезируемая при этом апертура в общем случае заполняется ;эллинтич. дугами. Недостатками систем последоват. А. с. являются большое время наблюдения и невозможность изучения источников, параметры к-рых изменяются за время перемещения антенн.
Параллельный синтез осуществляется с помощью радиоинтерферометров со стационарными антеннами, позволяющих получать информацию обо всех спектральных составляющих одновременно и исследовать не только стационарные, но и переменные во времени процессы. Обычно в многоэлементных системах диаграмма направленности содержит лепестки, характерные для
Рис. 1.
Рис, 2.
. D
любой дифракц. реш╦тки, но частично подавляемые за сч╦т диаграмм отд. элементов, их расположения и методов обработки. С помощью подобных систем можно исследовать лишь источники с угловыми размерами, меньшими углового расстояния между соседними лепестками. Многолепестковость исключается с помощью спей,, методов при╦ма и обработки, реализуемых, в част-пости, в кресте Миллса (или Т- н Г-образных системах) и компаунд-интерферометрах. Крест Миллса (рис. 1) состоит из двух одномерных антенн (напр., параболич. цилиндров пли реш╦ток излучателей), расположенных в виде креста, а компаунд-интерферометры ≈ из существенно разных по геом. размерам и форме антенн [напр., одномерной антенны и двухэлементного (рис. 2) или многоелементного интерферометра]. Сигналы от антенн перемножаются и усредняются, выделенным в при╦мнике оказывается лишь сигнал, попадающий в пересечение диаграмм отд. антенн. В результате диаграмма направленности содержит один гл. лепесток, ширина к-рого определяется протяж╦нностью системы. Так, ширина лепестка креста Миллса такая же, как у диаграмм направленности одномерных антенн, составляющих крест, а у Аг-элементного компаунд-интерферометра ≈ как у линейной реш╦тки длиной 2ND', в компаунд-интерферометрах часто вместо одномерной антенны используют набор небольших антенн, на рис, 3 изображено одно плечо компаунд-интерферометра во Фл╦рсе (Австралия).
L5d
J аойбобоооооооооооооаооооеор
йбобоооооооооооооаоо
г
</=12,2м
rf,=5.3M D= 13,6м Рис. 3.
Системы А. с. различаются по своим пространственно-частотным характеристикам. На рис. 4 ≈ 9 приведены области регистрируемых системами А. с. пространственных частот на плоскости ц, и: для креста Миллса, Т- и Г-образпых систем (рис. 4, заштрихованная часть], кольца (рис. 5), разл, типов радиоинтерферометров ≈ многоэлементного (рис. 6), креста л полукреста Хриети-ансена (рис. 7), тр╦хэлементного и многоэлементного компаунд-интерферометров (рис. 8) и, наконец, систем последовательного А. с. с подвижными элементами (синтез Т-образной системы, радиоинтерферометра и круго* вой апертуры, рис. 9). Пунктиром обозначена область
")
}
