WikiDer > Проклятие утонченного массива

Thinned-array curse

В проклятие разреженного массива (иногда, проклятие разреженного массива) - теорема из электромагнитный теория антенны. В нем говорится, что передающая антенна, которая синтезированный из связного фазированная решетка антенных апертур меньшего размера, которые разнесены, будут иметь меньший минимальный размер пятна луча. Обычно главная доля имеет телесный угол что меньше на величину, пропорциональную отношению площади синтезируемого массива к общей площади отдельных апертур. Количество мощности, передаваемой в этот главный лепесток, уменьшается точно пропорционально, так что общая плотность мощности в луче остается постоянной.

Происхождение термина не ясно. Роберт Л. Нападающий цитирует использование этого термина в неопубликованных Исследовательские лаборатории Хьюза отчеты, датированные 1976 годом.[1][2]

Пример

Рассмотрим несколько небольших субапертур, которые примыкают друг к другу, так что они образуют заполненная апертурная матрица. Предположим, они находятся на орбите, сияя микроволны в месте на земле. Теперь предположим, что вы поддерживаете постоянными количество субапертур и мощность, излучаемую каждым из них, но разделяете субапертуры (сохраняя их взаимно фазированными), чтобы синтезировать большую апертуру. Размер пятна на земле уменьшается пропорционально диаметру синтезированного массива (и, следовательно, площадь уменьшается пропорционально квадрату диаметра синтезированного массива), но плотность мощности на земле не изменяется.

Таким образом:

  1. Массив излучает одинаковое количество энергии (поскольку каждая отдельная субапертура, составляющая массив, излучает постоянное количество энергии, независимо от того, находится ли она рядом со следующей апертурой).
  2. Он имеет такую ​​же мощность на единицу площади в центре принимающей точки на земле.
  3. Место приема на земле меньше.

Из этих трех фактов ясно, что если синтезированная апертура имеет площадь А, а его общая площадь, заполненная активными передатчиками, равна а, то самое большее дробь а/А излучаемой мощности достигает цели, а доля 1 - а/А потерян. Эта потеря проявляется в виде силы в боковые доли.

Эта теорема также может быть получена более подробно, рассматривая частично заполненную решетку передатчиков как суперпозицию полностью заполненной решетки плюс решетка, состоящая только из промежутков, передавая сигнал точно в противофазе с заполненной решеткой. В вмешательство диаграмма между ними снижает мощность в лепестке дальнего света ровно в 1 раз - а/А.

Обратите внимание, что проклятие прореженного массива применяется только к взаимно согласованный источники. Если передающие источники не являются взаимно когерентными, размер пятна на земле не зависит от отношения отдельных источников друг к другу, а является просто суммой отдельных пятен от каждого источника.

Последствия

Проклятие утонченной решетки означает, что, хотя синтезированные апертуры полезны для приемников с высоким угловым разрешением, они не подходят для передатчиков мощности. Это также означает, что если передатчик с заполненной решеткой имеет промежутки между отдельными элементами, главный лепесток луча потеряет количество мощности, пропорциональное площади промежутков. Аналогичным образом, если передатчик состоит из нескольких отдельных передатчиков, некоторые из которых выходят из строя, мощность, потерянная из главного лепестка, будет превышать мощность потерянного передатчика, поскольку мощность также будет отводиться на боковые лепестки.

Проклятие истонченного массива имеет последствия для передача микроволновой энергии и беспроводная передача энергии такие концепции, как спутники на солнечной энергии; это говорит о том, что невозможно сделать луч меньшего размера и, следовательно, уменьшить размер приемника (называемого ректенна для микроволнового излучения) путем объединения лучей от множества малых спутников.

Краткий вывод проклятия прореженного массива с акцентом на последствиях использования лазеры дать импульс для межзвездный зонд (приложение силовая установка с лучевым приводом), можно найти в статье Роберта Форварда «Межзвездное путешествие туда и обратно с использованием лазерных световых парусов».[3]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Т. Р. О'Мира, Теоремы о проклятии прореженного массива, Hughes Research Laboratories, неопубликованный внутренний отчет, Малибу, Калифорния, декабрь 1976 г.
  2. ^ В. Б. Бриджес, Взглянув на проклятие тонкого массива с несколько иной точки зрения, Hughes Research Laboratories, неопубликованный внутренний отчет, Малибу, Калифорния, апрель 1976 г.
  3. ^ Роберт Л. Форвард, «Межзвездное путешествие туда и обратно с использованием лазерных световых парусов», J. Космические аппараты и ракеты, Vol. 21, № 2, март-апрель 1984 г., с. 190.

Рекомендации

  • Общую теорию фазированных антенных решеток, из которой можно вывести проклятие истонченной решетки, можно найти в Глава 19 Софокла Дж. Орфанидиса, Электромагнитные волны и антенны (электронная версия проверена 20 июля 2009 г.).
  • См. Также Константин А. Баланис: «Теория, анализ и конструкция антенн», John Wiley & Sons, Inc., 2-е изд. 1982 г. ISBN 0-471-59268-4