|
| |
|
Слаботочка Книги Рис. 2.4 дн(и),дв ЛНУ(Я/,дБ О Рис. 2.S ДН(и). дЕ О /А дал тк юоокж И<УМ, дБ О
юох юоо\к ДН(и).дВ а-Г----
?А . т дал woof.R Для определения ослабления э/м поля на цилиндрической поверхности, радиус которой р Я при прогнозировании ЭМС принята следующая оценка [1], выраженная в децибелах: М )(/) = . pA-\-q р - радиус цилиндра; 9п - угол поворота луча вдоль поверхности при виде с торца; Ln - расстояние вдоль цилиндрической опирали между, точками 1 и 2 касания и отрыва луча (см. рис. 2.6); 5,478-i0-3, л<26; .3,340-10- Л>26; 0,5083, А < 26, 0,5621, Д>26. При дифракции на конической поверхности ослабление мощности э/м поля по сравнению с ослаблением на цилиндре характеризуется дополнительным м.ножителем - (1+ cos Y + cos V sin if. т. е. йГ ЧЛ-Г(/)-201е + +; [дБ]. где Y - половина угла при вершине конуса. Для определения ослабления э/м поля при дифракции на кромке крыла (крае полуплоскости) принята следующая оценка [13], дБ Л8 U)-- zos где Л = зес[(е1-б2)/2]; B = sec((ei+62)1/2]; U. - расстояние от точки на кромке крыла до приемной антенны; 6i - угол между осью Z (в локальной системе координат, где ось х направлена вдоль кромки крыла, ось z - перпендикулярно кромке в плоскости крыла, ось у - перпендикулярно крылу) и проекцией набегающего луча на плоскость oyz\ 82 - угол между осью z и проекцией принимаемого луча на ллоскость oyz; р - угол между набегающим лучом и плоскостью oyz (рис. 2.7). Использование затенения элементами конструкции фюзеляжа хотя и увеличивает существенно развязку между антеннами, однако число последних в больших РТК на летательных аппаратах (ЛА) обычно достаточно велико, так что не всегда удается этим способом обеспечить желаемую развязку 5 m(f). Поэтому интересны сообщения о разработке и исследовании специальных структур поверхностей, способствующих более сильному затуханию э/м мощности при распространении ее вдоль таких поверхностей. Эти структуры представляют собой тонкий диэлектрический слой с нанесенным на нем печатным способом орнаментом из проводящего материала [14]. Дополнительные трудности возникают при моделировании антенн коротковолнового дапазона. Если длины волн излучения сравнимы с размерами ЛА,  Рис. 2.6  излучателем является весь корпус последнего, причем распределение амплитуд и фаз токов на поверхности ЛА имеет весьма сложный характер, а иа некоторых частотах диапазона отмечаются резонансные явления. При расчете антенн KB диапазона принимают следующие допущения: если возбудитель не создает электрической (магнитной) составляющей поля, перпендикулярной плоскости симметрии ЛА, то на поверхности последнего возникает симметричное (несимметричное) распределение токов. В первом случае можно пренебречь излучением крыльев и стабилизатора, во втором - излучением фюзеляжа [15]. Возбужденные элементы ЛА заменяются далее эквивалентным диполем, э/м поле излучения которого известно. Поляризационный фактор hg(f). Возможны, очевидно, только следующие взаимные комбинации поляризаций поля антенн ПРД и ПРМ: обе антенны линейной поляризации (f, f); одна из антенн линейной поляризации (f), а вторая - эллиптического [левого (ЛВ) ,или правого (ПВ) вращения]. обе антенны эллиптической поляризации, совпадающих или противоположных направлений вращения [ЛВ(ПВ), ЛВ(ПВ) или ЛВ, ПВ]. При оценке ЭМС с достаточной для практики точностью можно пользоваться следующей оценкой ослабления э/м поля за счет различия поляризаций [1]: { - 101g(0,01 + cosv), если f и f; у - угол между j векторами поляризации; h if) = I 3,0 , если t и ЛВ или ПВ; О , если ЛВ и ЛВ или ПВ и ПВ; [ 20,0 , если ЛВ и ПВ. Значения hif) выражены в децибелах. 2.3. АЛГОРИТМЫ НАЗНАЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ЧАСТОТ РЭС РТК Как отмечалось во введении, в ряде слзд1аев не представляется возможным реализовать необходимую развязку между антеннами РЭС РТК с помощью одних только технических средств и тогда для обеспечения ЭМС приходится прибегать к организационно-техническим мероприятиям - временному регламенту, оптимизации процедуры назначения частот и т. п. Рассмотрим оптимизацию процедуры назначения частот. Необходимость в ней возникает, как правило, при размещении нескольких РЭС, особенно одного частотного диапазона, на объекте сравнительно малых размеров, в результате чего нормальное функционирование РТК на некоторых частотах оказывается невозможным. Таким образом, возникает задача выбора из допустимого множества N частот таких s частот (для приемных и передающих РЭС), при которых обеспечивается работоспособность РТК в условиях существующих технических (и иных) ограничений на используемые частоты. В общем случае комплекс связных РЭС РТК содержит / ПРМ, К ПРД и L симплексных радиостанций (СРС), которым выделено N дискретных частот fi, .... fw. Каждый ПРД и СРС излучают, помимо основных частот f , /срс и их гармоники, а из-за нелинейности входных цепей ПРМ в их трактах возникают интермодуляционные составляющие. При определенных комбинациях исходных данных все эти частоты могут попасть в полосы пропускания ПРМ по высокой и промежуточной частотам и вызвать нарушения нормальной работы РЭС. По этой причине для обеспечения ЭВМ РТК необходимо из множества частот f = = {fi, М выбрать такие частоты {/прм, /прм , /прм ; fnk, fnljx.....fnp\> /Ьс.....РсРС, Р>сРс}, которые удов- летворяют системе неравенств [16]: 2 {Иа/пРд + тр/Йс}+ fq >Ag( a. fq /прд. /срс), 7= 1.2. 3,4, (2.3) I - fn 7=1; (mfК,срс. q=, тф, гф1; (Р = а; Р; у); I{mJ + mp}<M ар \ПЦ\} I - Асрс, I rriyfrПРК \inJ + т ар?; р. V /Пр, Мр, Л1 р , Al pv - целые числа, причем числа Мр, Л1 р, УИ р характеризуют максимальные порядки гармонических и интермодуляционных составляющих РЭС; /гпрм ; fr.cpc ~ тоты гетеродинов /-го ПРМ и г-й СРС соответственно; Ai, Да и Дз, Д4 - функции своих аргументов, характеризующие соответственно отстройки ПРМ и СРС по высокой и промежуточной частотам. Кроме указанных ограничений искомый набор частот на практике должен удовлетворять ряду других организационно-технических требований, совокупность которых обозначим множеством R. Эти требования могут состоять, например, в предписанном приоритете работы РЭС, в ограничении выбора потенциально возможных частот, в резервировании за одним РЭС нескольких частот и т. я. Несмотря на внешнюю простоту сформулированной задачи, ее решение является достаточно сложной процедурой, что объясняется двумя обстоятельствами: во-первых, значительным числом неравенств (2.3), во-вторых - большой размерностью области ее определения, состоящей в общем случае из потенциальных 5-.векторов1 {S = K+J + L). Поэтому решить рассматриваемую задачу можно.только при разработке таких алгоритмов, которые существенно снизят необходимое для определения одного искомого 5-(вектора число анализируемых вариантов. Для построения такого алгоритма формализуем процедуру определения решения системы (2.3). Следуя теории исследования операций, составим целевую функцию вида [27] = 2 2 (бхК. тэ; /{/м, ft, Ах)-Ь i т i =0 i mp i =0 а. р + 8ЛПа, Щ1 fпlл fclc, fclc;A,)} + М& My . + 2 2 2 13 (/ а. Щ. гщ; i та 1-0 i тр =0 т, =0 2 {-n l + l pj + l vl} .apv а, р. V Ж>ПРМ. fe, fclc, A5)+6,(m , mp, m,; :>:pc, /к д, aJ}, (2.4) где функции 6g = 0 (9=1...4), если выполнены неравенства (2.3), и единице, если соответствующее неравенство не выполнено. Если построенный выше функционал минимизировать на множестве частот {/ь /л-} \jR, то в случае равенства функции (2.3) нулю получим 5-векторы, обеспечивающие ЭМС РТК. В зависимости от вида ограничений число S-векторов может быть различным. Функционалы типа (2.4) минимизируют методами дискретного комбинаторного программирования: динамического, ветвей н границ, поиска с возвращением и т. п. [17]. Анализ этих методов показал, что целесообразным для рассматриваемой задачи является метод поиска с возвращением, модификация которого для данного случая следующая. Часто РТК состоит из отдельных классов, однотипных с точки зрения ЭМС РЭС, частоты для которых удовлетворяют одним и тем же ограничениям. Таковы, например, ПРМ, имеющие независимо от их порядкового номера одни и те же отстройки, ПРД и СРС одного типа. В этих случаях безразлично, какому конкретно РЭС из данного класса будет присвоена найденная частота. Другими словами, все частоты данного класса РЭС обладают перестановочной инвариантностью, т. е. алгоритмически нераз- * Так, даже для сравнительно небольших значений исходных данных Л = = 40, /=4, /(=5, L = A S = 13, Мр=М=М=Ъ непосредствеиио убеж- даемси, что система (3) состоит более чем из двух тысяч неравенств, а <= =7,4.10*. Анализ всех этих вариантов с учетом требований R даже иа современных ЭВМ потребовал бы около 10... 10 ч машинного времени, что, естественно, нереально. личимы. Это обстоятельство позволяет упростить алгоритм определения S-век-тора методом поиска с возвращением. Расположим для определениости классы РЭС в таком порядке: ПРД, СРС, ПРМ, и произвольно упорядочим элементы множества F, введя для его элементов отношение предшествования. Пусть первой частотой из F, удовлетворяющей системе (2.3) и ограничениям R, является частота Присвоим ее ПРД № 1. Тогда ПРД № 2 потенциально может быть присвоена любая частота, начиная с fh+\. Пусть этой частотой оказалась частота /у. Если ии при каком V не находится частота f, такая, что Ф (/л, ii)=0, то для ПРД № 1 меняем частоту /л иа следующую за ней, удовлетворяющую ограничениям задачи (шаг назад), и повторяем описанную выше процедуру. Продолжая этот процесс, присвоим частоты всем ПРД и перейдем к аналогичной процедуре для РЭС следующего класса, в данном случае СРС. Если частоты СРС алгоритмически неразличимы по отношению к частотам ПРД, то процесс присвоения /<срс надо проводить, начиная со следующей за /*пРД частоты. В противном случае в множество допустимых для присвоения частот /< срс должны быть включены и те, которые были отброшены иа предыдущем этапе. После выбора каждой частоты /пРД / срс по описаииому алгоритму в памяти ЭВМ фиксируются пораженные участки (определиемые основными, гармоническими и иитермодуляциоииыми составляющими), в которых заведомо ие могут быть назначены частоты для СРС и ПРМ. Проектируя эти участки на исходное множество F, исключаем из дальнейшего рассмотрения рид частот, сокращая тем самым время поиска S-вектора. Таким образом, если иа множестве FIR существует хотя бы один 5-вектор, то в результате применения описанного метода он будет найден. Точную оценку выигрыша во времени, которую гарантирует предложенный алгоритм, получить затруднительно. Целесообразно поэтому получить приближенную вероятностную оценку необходимого числа анализируемых вариантов для получения в средием> одного решения-5-вектора частот {/ь... ,/s} данной принципиально миогоэкстремальной задачи. Воспользуемся для этой цели следующей моделью. Пусть Д/ - полоса частот одного канала связи рассматриваемых РЭС, тогда число максимально возможных каналов связи в диапазоне fn.../в равно Hi=[(f-fH)/Af]Пусть далее АЯ - та часть общего числа каналов, которая исключается ограничениями R, а М - дополнительно пораженные каналы, порожденные частотами K+L ПРД. Оценим вероятность Р{А) события А, заключающегося в том, что при последующем выборе / каналов (для ПРМ) хотя бы один из них совпадает с элементами множества М пораженных каналов. Идеализация состоит в том, что элементы множества М считаются равномерно случайным образом распределенными среди элементов множества H = Hi-At- -{K+L). Так как поражение одного, двух и т. д. каналов из Hi - независимые события, то Р{А)==Р{А,)+Р{А,)+ ... +Р{Ад), [г] означает целую часть числа г. 1 2 3 4 5 6 7 [8] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 |
|||||||||||||||||||||||||||||