Поляризаторы и селекторы поляризации, Септум-поляризатор

Рис 2 Широкополосный селектор поляризации Ku-диапазона

Рис.3 Структурная схема Антенно-фидерное устройства содержащего Селектор поляризации (Структурная схема АФТ при работе 8 стволов на общую антенну)

Данный АФТ (рис. 3) включает в себя антенну (1), переход от волновода квадратного сечения на круглый (2), герметизирующие вставки (3), фильтры волн высшего типа (4), внешняя волноводная линия (5), поляризационного селектора (6), одноволновый волновод (7), ферритового циркулятора (8), Устройств разделения (9) и сложения (10) сигналов стоек Пр и Пд.

поляризационная селекция

Поляризационной селекцией называется выделение полезного сигнала на фоне активных помех или мешающих отражений по различию в их поляризационной структуре. Поляризационную структуру электромагнитной волны определяют следующие параметрами (рис. 41): угол пространственной ориентации эллипса поляризации ; коэффициент эллиптичности сигнала ; направление вращения вектора напряженности электрического поля.

Выбором указанных параметров (в том числе и их статических характеристик), а также их соответственным изменением можно добиться как существенного ослабления воздействия помехи любого происхождения, но со стационарными характеристиками поляризационной структуры, так и улучшения технических показателей радиотехнической системы.

В частности, при регулярном вращении вектора напряженности электрического поля (плоскости поляризации сигнала) существенно уменьшаются угловые флюктуации отраженного от протяженной цели сигнала, а значит, повышается точность сопровождения . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Поляризационная селекция используется для защиты как от активных, так и от пассивных помех (гидрометеоров, ложных целей и т. п.). Поляризационный селектор позволяет выделить сигналы от целей сложной конфигурации на фоне ложных целей (уголковые, линзовые отражатели и т. д.). Выбором соответствующих параметров поляризации сигнала можно улучшить наблюдаемость целей на фоне отражений от земли о водной поверхности.

Поляризационную селекцию можно использовать совместно с другими способами селекции.

Различают поляризационную селекцию колебаний с постоянными параметрами поляризационной структуры и поляризационно-модулированных колебаний. В первом случае устройство селекции выделяет колебания определенного вида поляризации, подавляя колебания с отличной поляризацией. Во втором случае устройство принимает колебания, обладающие определенным поляризационным спектром.

Принцип поляризационной селекции состоит в следующем. Антенна или поляризационный приемник настраиваются на прием сигнала определенной поляризации: линейной, круговой или, в общем случае, эллиптической. Возможна настройка на регулируемую поляризацию. Помеха максимально ослабляется, если поляризация антенны или приемника будет ортогональна поляризации помехи: для вертикальной поляризации помехи – горизонтальная; для круговой поляризации – круговая с противоположным вращением принимаемого поля; для эллиптически поляризованной волны ортогональным является также эллиптически поляризованное колебание, но со сдвинутым на 90⁰ положением осей эллипса поляризации. Поскольку поляризация сигналов, отраженных от реальных целей, случайная, в общем случае не совпадающая с поляризацией помехи, то помехи можно ослабить больше, чем сигнал.

В настоящее время применяются следующие методы поляризационной селекции: использование сигналов и антенн с круговой и эллиптической поляризацией; применение сигналов со случайными поляризационными параметрами; изменение антенных систем со скрытой поляризацией на прием и низким уровнем кроссполяризационных лепестков.

Рассмотрим улучшение наблюдаемости радиолокационных сигналов при использовании антенны с эллиптической поляризацией.

При приеме сигналов на эллиптически поляризованную антенну электродвижущая сила, наводимая в ней; зависит от поляризационных параметров падающей волны :

где E – ЭДС, наводимая сигналом в антенне; k – постоянный коэффициент; k_э.а. - коэффициент эллиптичности антенны (волны, излучаемой приемной антенной в режиме передачи); k_э.с. - коэффициент эллиптичности поля принимаемого сигнала;ψ - угол между большими осями эллипсов поляризации антенны и падающей волны . Знак «+» берется при одинаковом вращении полей, знак «-» - при противоположном.

В случае согласования антенны с поляризационной структурой падающей волны , одинаковое вращение векторов электрического поля) .

При ортогональном расположении осей эллипса , и противоположном вращении векторов электрического поля излучения антенны и поля падающей волны имеем полное подавление принимаемого сигнала (E=0). В случае излучения эллептически поляризованных волн и согласования антенно-волноводного тракта с поляризационными параметрами полезного сигнала можно (при различии поляризационных структур сигнала и помехи) повысить отношение сигнал/помеха на выходе антенны по сравнению с отношением на входе.

Отношение мощности сигнала к мощности помехи на входе приемника при одинаковых мощностях сигнала и помехи в раскрыве антенны.

где - коэффициент эллиптичности поля помехи; угол между большими осями эллипсов поляризации сигнала и помехи.

Наибольшее влияние на эффективность селекции оказывает различие в направлении вращения векторов электрического поля, причем чем ближе

коэффициенты к единице, тем больше это влияние. Различия в коэффициентах эллиптичности и пространственном положении осей эллипсов могут быть эффективно использованы лишь при небольших значениях .

Рассмотрим использование поляризованной селекции для борьбы с мешающими отражениями от земли и гидрометеоров. Интенсивность мешающих отражений от земли в значительной мере зависит от поляризации излучения (рис. 42). Выбирая поляризацию полезного сигнала, можно при определенных значениях угла облучения Θ обеспечить максимальное ослабление отражений от осадков в РЛС с линейной поляризацией объясняется различием поляризаций отраженных от целей и осадков радиоволн. Отражения от гидрометеоров имеют ту же поляризацию, что и падающая волна. Отражения же от реальных целей, в частности самолета имеют составляющую, ортогональную падающей волне. Прием этой составляющей позволяет в значительной степени ослабить мешающие отражения. Возможны следующие способы создания невзаимных антенн с линейной поляризацией :

две антенны линейной поляризации со взаимно ортогональными векторами действующих высот, одна из которых работает на передачу, а вторая – на прием;

одна антенна с переключением приемного и передающего каналов, подключенных к антенне через поляризационный разделитель;

одна антенна с невзаимным элементом в волноводном тракте.

При использовании радиоволн с круговой поляризацией направление вращения плоскости поляризации отраженной от гидрометеоров волны меняется на противоположное. Энергия, отраженная от самолета, поляризуется эллиптически при сохранении направления вращения плоскости поляризации и потому принимается антенной. Таким образом, при согласовании поляризации антенны с поляризацией входного сигнала можно значительно ослабить мешающие отражения.

Коэффициент подавления сигналов, отраженных различными атмосферными образованиями, для двух типов поляризации антенн приведен в табл. 6 .

Структурная схема поляризационного селектора показана на рис. 43. Ортогональные составляющие электромагнитной волны выделяются соответствующими поляризационными фильтрами 1 и 2 и после усиления идентичными приемниками подаются на вычитающее устройство. Так как то помеха компенсируется более полно, чем сигнал.

Используя прием сигналов антенной с ортогональной поляризацией, можно добиться увеличения энергии принимаемого сигнала при его неизвестной поляризации и улучшения отношения сигнал/помеха. Структурная схема, реализующая данную задачу, показана на рис. 44, а. Сигналы ортогональной поляризации, принятые двумя антеннами, подаются на устройства, образующие векторную сумму и векторную разность (рис. 44, б). Экстремальный регулятор вращает плоскость поляризации сигнала, принятого одной из антенн, до получения минимума векторной разности . При этом векторная сумма сигналов приобретает максимальное значение и используется в качестве выходного сигнала.

Одним из видов организованных поляризационных помех является помеха на кроссполяризации. Эффективность такой помехи зависит от способности антенны принимать электромагнитную волну с поляризацией, ортогональной рабочей. Поэтому одним из методов борьбы с такой помехой наряду с применением антенн с низким уровнем кроссполяризационных составляющих, является использование высокоизбирательных поляризационных фильтров.

Другой метод борьбы с помехой на кроссполяризации – использование приемных антенн с разносом по поляризации. Если при этом используется канал, принимающий более мощный сигнал, т. е. поляризационную помеху, то эта помеха будет играть роль сигнала подсвета источника помех (цели).

В заключение отметим, что реализация поляризационных селекторов возможна достаточно простыми техническими средствами, в частности, использованием антенн типа фазированных решеток, ферритовых устройств и т. д.

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• Оптические системы
• Поляризация волн
• Нанополяризатор
• Параллелепипед Френеля