Электроакустические пьезопреобразователи и антенные решетки. Учебное пособие

N

σ

2

G

K

j i

∑ AnCin

1 + ∑(

n=1

=

=

)

,

2

Gf

r

N

σf

i=1

∑ An

n=1

C = k(x2 + y2 ) / 2,

n

n

n

которое позволяет определять

f по известному значени

. Для

практически

расчетов достаточно ограничиться k =

3.

Метод моделирования

Моделирование параметров АР может

ть физическим или

математическим с помо

ь

компь

тера.

При физическом моделировании изготавлива т специальну

АР и тракт

о ра отки, на котор

можно менять расположение

и величину дефектов, тем сам

м имитируя раз рос параметров

АП. Физическое моделирование применяется редко.

Математическое моделирование осу ествляется с помо ь

датчика случайн

чисел.

Параметрам элементов присваива тся

те или ин е значения,

затем в

числя т ДН.

тот процесс повто-

ря т многократно.

Полученн е данн

е о ра ат

ва

тся статисти-

ческими методами с цель

получения статистически

арактерис-

тик, моментов, доверительного интервала и т.

д.

ти данн

е также

позволя т рассчитать поле допусков для ДН АР.

казов элементов ре етки. Под отказом понимается такое состоя-

ние элементов АР, при котором и

параметр

в одят за предел ,

установленн

е те ническими условиями.

е.

Отказ принято разделять на рассеянн

е и сосредоточенн

Рассеянн

ми явля тся отказ

, в з ва

ие отклонение амп-

литуд или фаз коле ательной скорости в отдельн

АП,

рас-

пределенн

произвольно по апертуре ре

етки. Сосредоточен-

н ми явля

тся отказ , в з ва

ие отклонение амплитуд

или

фаз

коле ательной скорости и о ват ва

ие часть

АП, лока-

лизованн

на некотором компактном участке апертур

. Сосредо-

точенн е отказ

в

з ва

тся, как правило, неисправностями фа-

зовра

ателей,

узлов систем управления и други

локов, о

и

для групп

излучателей;

рассеянн

е отказ

в

з ва тся неис-

правностями в отдельн

АП и и

электронн

тракта .

подавля

ем

оль

инстве случаев отказ

элементов слу-

чайн . Поэтому оценка влияния отказов части элементов ре

етки

наДНпроводится вероятностн ми методами, какэтоделаетсяпри

оценке влияния случайн

раз росов параметров

АП. Здесь так-

же использу тся аналитический метод и метод моделирования.

закл

чение отметим, что многоэлементная АР, как и л

ая

многоканальная система, о ладает функциональной из

точнос-

ть . Поэтому отказ отдельн

ее элементов и

локов не в з ва

т

полного отказа АР, а ли ь несколько у уд

а

т ее ра очие

арак-

теристики. Малоэлементн е же АР о лада

т,

в отличие от много-

элементн

, значительно мень

ей из точность , т. е. в

од из

моделировать акустические арактеристики плоской одномерной

антенной ре

етки. Результатом ра от программ

является гра-

фик углового распределения давления при следу

и известн

параметра :

– расстояние до точки на л дения;

Re = ∑

Rϕn

cos

ψn + 2π (R − qn ) ,

n qn

Im = ∑

Rϕn

sin

ψn + 2π (R − qn ) ,

n qn

Рис. 2.3.

вод данн

Рассмотрим несколько примеров моделирования акустически

арактеристик АР при различн

условия ра от

АП, для того

что

подчеркнуть влияние арактера воз уждения

АП на поле

АР в целом.

начале проведем моделирование при следу

и ис одн

данн

:

R

= 100;

N

= 6;

=

1 (для первого эксперимента полагаем все амплитуд

рав-

н

ми единице);

ψ = 0 (для первого эксперимента полагаем все фаз

равн

ми

нулmin);

= –90;

max

= 90;

= 0,05.

Программа рассчит

вает результат по заданн м формулам и

в

водит его в виде графика, показанного на рис. 2.4.

По оси а с-

цисс отложен угл

,

по оси ординат – ДН АР.

Рис. 2.4. Результат расчетов ДН АР при одинаков

амплитуда и фаза воз уж-

дения АП

Как и на рис. 2.1, здесь отчетливо видн

нулев

е значения ДН,

ирина основного максимума, уровни до авочн

максимумов.

следу ем варианте моделирования изменяем массив амп-

литуд. Использу тся следу ие ис одн

е значения:

Теперь проведем моделирование, до авляя массив фаз при пос-

тоянн

амплитуда воз уждения АП. Использу тся следу ие

ис одн

е значения:

менять направление максимального излучения АР, как говорят,

осу ествлять сканирование.

Рассмотрим теперь поведение ДН при отказав

ем случайном

АП.

интерфейсе появляется новое окно («нулевой элемент»),

позволя

ее вводить с клавиатур номер отказав

его элемента.

Рис. 2.7. Результат расчетов при отказав

ем третьем элементе

идно, что отказ АП приводит к умень ени давления, со-

здаваемого АР, и увеличени до авочн

максимумов.

П

2

Провести моделирование ДН линейной АР, состоя

ей из 9 эле-

ментов, для дву случаев:

– при одинаковой фазе воз уждения

АП и спада

ем к кра-

ям амплитудном распределении;

Т

2

1. то позволяет делать принцип суперпозиции?

A. Менять местами излуча у

и приемну АР.

Тестовые задания к модулю 2

– при одинаков

амплитуда

и квадратичном по фазе воз-

уждении АП.

моделирования.

Оценить результат

2. К чему приводит наличие взаимного влияния АП в АР?

A. К изменени

проводимости АП.

-

B. К изменени

распределения коле ательной скорости повер

ности прео разователей в составе АР.

C. К изменени

ДН АР.

7. Какой метод не используется для оценки влияния раз росов

параметров

АП на поле АР?

A.

Аналитический метод.

B.

учевой метод.

C.

Метод моделирования.

й сдвиг фаз воз уждения АП в АР?

8. К чему приводит линейн

A.

К изменени

направления максимума ДН.

B.

К сильному росту до авочн

максимумов ДН.

C.

К значительному умень

ени

давления, создаваемого АР.

D.Нару

ает ра отоспосо ность АР.

9.

то нео

одимо знать для определения коэффициента осевой

концентрации?

A.

одное электрическое сопротивление.

B.

лектроме анический коэффициент полезного действия.

C.

Диаграмму направленности.

D.До ротность.

10.

лижней зоне АР проис одит?

A. Умень

ение амплитуд

сигнала по сферическому закону.

B.

Интерференция волн от каждой точки антенн .

C.

Дифракция волн.

волн по цилиндрическому закону.

D.Умень

ение амплитуд

11.

дальней зоне АР проис одит?

по сферическому закону.

A. Умень

ение амплитуд

волн

B.

Интерференция волн от каждой точки антенн .

C.

Дифракция волн.

волн по цилиндрическому закону.

D.Умень

ение амплитуд

12. ирина ДН АР не зависит от?

сигнала .

АП

распределения

коэффициентов воз уждения