Поставим задачу: определить при работе в приемном режиме отношение мощностей сигнала и шума (отношение сигнал/шум) на выходе приемного рупора
Предположим, что решетка на рис. 31 является эквидистантной, ее элементы располагаются по строкам и столбцам, и каждый элемент нумеруется индексами n и m. При оценке суммарной мощности шума малошумящие усилители АФАР можно рассматривать как некогерентные СВЧ генераторы с выходной мощностью, равной мощности их собственного шума P 0. Для приемного рупора эти генераторы являются независимыми и принимаемую мощность от каждого из них можно рассматривать без учета наличия других.
Определим мощность шума в выходном тракте приемного рупора АФАР, принятую от её nm -го антенного элемента. Пусть r nm — расстояние между nm -ым излучателем Ib и приемным рупором, a nm и b nm — углы, задающие направление от nm -го излучателя на рупор, J nm и j nm — углы, задающие направление от рупора на nm -ый излучатель (рис. 31).
Рис. 31. Схема АФАР на прием
Введем диаграмму направленности по полю f (a nm, b nm) nm -го излучателя Ib при возбуждении его мощностью выходного шума своего МШУ. Полагаем, что АФАР содержит достаточно большое число элементов, чтобы можно было пренебречь краевыми эффектами и считать диаграммы направленности подавляющего количества излучателей Ib одинаковыми. Нормируем диаграмму направленности так, чтобы
|
|
| f (a nm, b nm)|2= g 0(a nm, b nm),
где g 0(a nm, b nm) — коэффициент усиления излучателя.
Если g (q nm, j nm) — коэффициент усиления приемного рупора, то мощность шума Pnm, принятая рупором от nm -го излучателя Ib, будет:
Pnm = , (1.1)
где l — длина волны излучения.
Суммируя Pnm, получим выражение для полной мощности шумов P на выходе приемного рупора в виде:
P S = P 0 h, (1.2)
где
h = . (1.3)
Покажем, что коэффициент
h < 1. (1.4)
Для этого дадим другую физическую интерпретацию выражениям (1.1) и (1.2). Предположим, что к приемному рупору АФАР подключен согласованный с фидерным трактом в её рабочей полосе генератор G с мощностью P 0, и вместо малошумящих усилителей в антенных элементах установлены согласованные нагрузки H. Тогда придем к схеме антенной решетки, представленной на рис. 32, с антенными элементами, работающими в приемном режиме по отношению к излучающему рупору.
Рис. 32. Схема АФАР на передачу
Мощность, принятая nm -ым антенным элементом, будет равна (1.1), где g 0(a nm, b nm) теперь является коэффициентом усиления излучателя Ib в приемном режиме его работы. Суммарная мощность P S, принятая совокупностью всех антенных элементов, будет описываться выражениями (1.2) и (1.3). Из схемы рис. 32 следует, что P S — это только часть мощности P 0, излученной генератором; часть мощности генератора «переливается» через края апертуры решетки, а часть отражается от входных элементов.
|
|
Таким образом, мы доказали справедливость оценки (1.4). При этом мощность шума на выходе АФАР равна мощности шума на выходе одного из антенных элементов, умноженной на коэффициент ослабления.