Проклятие тонкой решетки - Thinned-array curse

Проклятие тонкого массива

Тип	электромагнитная теория антенн
Поле	электромагнитный
Заявление	Передающая антенна, которая синтезируется из когерентной фазированной решетки с меньшими антенными апертурами, которые разнесены друг от друга, будет иметь меньший минимальный размер пятна луча.
Впервые заявлено	Роберт Л. Нападающий
Впервые указано в	1976 г.

Проклятие разреженных массива (иногда, разреженный массив проклятие ) является теоремой в электромагнитной теории антенн . В нем говорится, что передающая антенна, которая синтезируется из когерентной фазированной решетки с меньшими антенными апертурами, которые разнесены друг от друга, будет иметь меньший минимальный размер пятна луча, но количество мощности, излучаемой в этот главный лепесток, уменьшается на точно пропорциональную величину. , так что общая плотность мощности в пучке постоянна.

Происхождение термина не ясно. Роберт Л. Форвард цитирует использование этого термина в неопубликованных отчетах исследовательских лабораторий Хьюза, датируемых 1976 годом.

Пример

Рассмотрим несколько небольших субапертур, которые примыкают друг к другу, так что они образуют массив заполненных апертур. Предположим, они находятся на орбите, излучая микроволны в точку на земле. Теперь предположим, что вы поддерживаете постоянным 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 синтезируемого 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 точки приема на земле.
3. Место приема на земле меньше.

Из этих трех фактов ясно, что если синтезированная апертура имеет площадь A , а общая ее площадь, заполненная активными передатчиками, равна a , то не более чем доля a / A излучаемой мощности достигает цели, и дробь 1 - а / а теряется. Эта потеря проявляется в виде мощности в боковых лепестках .

Эту теорему также можно вывести более подробно, рассматривая частично заполненную решетку передатчиков как суперпозицию полностью заполненной решетки плюс решетка, состоящая только из промежутков, которая транслируется точно в противофазе с заполненной решеткой. Помех паттерн между двумя уменьшает мощность в главном лепестке луча точно на факторе 1 - в / А .

Обратите внимание, что проклятие прореженного массива применяется только к взаимно согласованным источникам. 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 будет терять мощность, пропорциональную 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, потому что мощность также будет отводиться на боковые лепестки.

Проклятие истончения массива имеет последствия для передачи микроволновой энергии и концепций беспроводной передачи энергии, таких как спутники на солнечной энергии ; это говорит о том, что невозможно сделать луч меньшего размера и, следовательно, уменьшить размер приемника (называемого выпрямительной антенной для излучения микроволнового излучения) путем фазирования вместе лучей от многих небольших спутников.

Краткий вывод проклятия прореженных массивов, фокусирующийся на последствиях использования лазеров для создания импульса для межзвездного зонда (применение силовой установки с лучевым приводом ), можно найти в статье Роберта Форварда «Межзвездное путешествие туда и обратно с использованием лазерных световых парусов». "

Смотрите также

• Диаграмма излучения

Примечания

использованная литература