ном каскаде 10 применены два транзистора с выходной мощностью 120 Вт и КПД более 40% каждый.

На базе активных модулей построена равноамплитудная неэквидистантная АФАР со 192 элементами. В режиме приема диаграмму направленности можно синтезировать изменением коэффициентов усиления приемных каналов модулей с помощью аттенюаторов 8.

Вопрос о выборе варианта построения активной приемопередающей антенны решается при наличии необходимых данных о схеме построения всей системы, о мощности излучения и чувствительности по приемному каналу, с учетом требований на внепо-лосное излучение и допустимый уровень нелинейных искажений, а также массы, габаритных размеров и условий эксплуатации.

7.3. СНИЖЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ПРИЕМНОГО КАНАЛА АКТИВНЫХ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩИХ АНТЕНН

Применение нелинейных активных приборов в АППА приводит к появлению ряда побочных эффектов. В результате побочных нелинейных эффектов возникает излучение на частотах гармоник в режиме передачи, снижается электромагнитная совместимость, в приемном канале ухудшается различимость сигнала на фоне помех, снижается чувствительность приемной системы. В этой связи возникает задача нахождения способов снижения уровня нелинейных искажений (НИ) в активных антеннах.

В реальном приемном канале (РК) АППА вследствие нелинейного взаимодействия полезного сигнала и помех в ВЧ тракте в полосе спектра полезного сигнала возникают дополнительные компоненты, ухудшающие помехоустойчивость системы. В идеальном приемном канале (ИК) отсутствует указанное взаимодействие, поэтому помехоустойчивость такого канала выше помехоустойчивости реального.

Для оценки различия помехоустойчивости приема сигналов реальным и идеальным каналами АППА используется коэффициент ухудшения помехоустойчивости v [87], равный отношению величин ошибки в воспроизведении сообщения РК и ИК:

= plZ. (7.1)

Если спектр плотности мощности сигнала за пределами полосы частот приемной системы быстро убывает, то относительная среднеквадратическая ошибка воспроизведения сигнала практически равна отношению мощности помехи к мощности сигнала, заключенных в полосе частот. Таким образом,

iPjPMPJPX, (7.2)

где Рп, Рс - мощности помехи и сигнала соответственно. Соотношение (7.2) можно переписать в виде

-viPo/PnMPc/PJv (7.3)

сравнивая (7.3) с (7.6) для коэффициента эффективности Жэфф, можно заключить, что если в качестве идеального представлен пассивный приемный канал АППА, то г=1 Сэфф. В этом случае коэффициент v обратно пропорционален коэффициенту эффективности.

Выразим (7.2) через характеристики нелинейности канала: коэффициент нелинейности амплитудной характеристики канала kh=AUc/UcH, где AUc - отклонение амплитудной характеристики от линейной. Оси - ордината идеальной (линейной) характеристики тракта;

коэффициент блокирования бл=АСс.бл/Сси, где АС/с.бл - приращение выходного напряжения сигнала, обусловленное действием помехи;

коэффициент перекрестных искажений knep=AU eplUcH, где Atnep - напряжение помехи на несущей частоте полезного сигнала, обусловленное модуляцией помехи,

коэффициент интермодуляции им=А/им/Сси, где At/им-напряжение помехи в полосе спектра полезного сигнала, обусловленное комбинационными продуктами нежелательных сигналов.

Окончательное выражение для v через характеристики нелинейности канала имеет следующий вид:

К1 [4 k П /?а (АП + п- 1) Д/ + ( Lp + им)

(l-f*H-fW

Здесь Ко - коэффициент усиления канала; k - постоянная Больцмана; То - абсолютная температура; Ra - активная составляющая входного сопротивления собственно антенны; Рап -коэффициента шума АП; Оп - коэффициент, учитывающий реальный уровень гладких помех в антенне; А/ - полоса пропускания приемного канала; =UcJU - отношение сигнала к помехе на выходе идеального канала.

Выражение (7 4) при подстановке соответствующих величин позволяет для конкретного канала АППА найти необходимые характеристики элементов структурной схемы по критерию минимума ухудшения верности воспроизведения сообщения реальным приемным каналам. Для этого достаточно найти минимальное значение v. В случае, когда vS>l, существует принципиальная возможность улучшения результатов приема реальным приемным каналом.

Из соотношения (7.4) вытекают основные требования к элементам приемного канала АППА и способы снижения уровня НИ. При обеспечении на входе АП такой фильтрации сигнала, при которой пер=0 и k k=0, минимальное значение v при прочих равных условиях обеспечивается при минимальном Рап-

Динамический диапазон (ДД) уровней радиосигналов на входе приемного канала АППА доходит до 100 дБ и более, поэтому проблема расширения ДД имеет первостепенное значение.

Техническая реализация, направленная на повышение помехоустойчивости и снижение уровня НИ приемного канала АППА, весьма разнообразна. Представляется возможным выделить следующие способы снижения НИ, нашедшие отражение в отечественной и зарубежной литературе: а) сужение полосы пропускания приемного канала; б) использование АП, обладающих линейностью в широком ДД; в) применение обратных связей; г) использование во входных цепях ограничителей уровня сигналов на p-t-n-диодах; д) построение АППА по принципу многополосности; е) введение перестраиваемых цепей.

Кратко остановимся на некоторых из них, принимая во внимание, что многие из этих способов описаны, в частности, в литературе по радиоприемной и усилительной технике.

Сужение полосы пропускания до значений, минимально необходимых для приема сигналов, является одним из основных способов повышения помехоустойчивости [88]. Узкополосные помехоустойчивые активные антенны строятся по схеме, предусматривающей селекцию входных сиг-

налов, поступающих на вход приемный канал/тпя АП (узкополосные излуча- ц тели, фильтры, согласующе-

фильтрующие цепи - СФЦ ; -z.-z т

и др.). Один из вариантов 112 Ь L lli J

структурной схемы приемной .,.,0.

- /-/ктт Рис. 7.7. Эквивалентное представле-

системы с СФЦ в приемном ние приемной системы с АППА канале АППА приведен на

рис. 7.7. Выход приемного канала АППА с помощью отрезка длинной линии подключен к приемнику (Яр). Схема представлена в виде, удобном для анализа чувствительности. В ряде случаев узкополосные антенны строятся с характеристиками двухрезонанс-ных полосовых фильтров (антенна-фильтр). Помехоустойчивость таких устройств довольно высокая. Например, проведенные измерения показали, что появление перекрестных искажений у ан-тенньнфильтра Альфа-3 наблюдалось лишь на расстояниях г 300 м от одной из передающих радиостанций мощностью Pj; =100 кВт [89]. Диаграмма направленности такой передающей антенны круговая и на достаточно большом расстоянии векторное произведение напряженностей электрического и магнитного полей равно алгебраическому, напряженность поля Е- = 60Р2/Л где Pj-мощность излучения, г - расстояние от передающей антенны до места установки исследуемой активной антенны.

При указанных выше начальных данных по Р и г, величина Е в месте установки антенны Альфа-3 составляет более 8 В/м. В вопросе повышения помехоустойчивости приемного канала