8.3. Отношение сигнал/шум на выходе приемной АФАР

Предположим, что АФАР и ФАР принимают плоскую волну, отождествляемую с сигналом, причем направление прихода плоской волны и ее плотность потока мощности одинаковы для АФАР и ФАР. Пусть МШУ обеих решеток имеют коэффициенты усиления т. е. могут быть заменены секциями регулярного волновода. Тогда с точки зрения приема сигнала (без учета вносимых шумов) АФАР и ФАР ничем не отличаются друг от друга, и суммарные сигналы от всех антенных элементов на выходе приемного рупора АФАР и на выходе МШУ ФАР будут иметь одинаковую мощность

Если коэффициенты усиления МШУ обеих решеток отличны от единицы, то соответствующие мощности суммарных сигналов на выходах антенных решеток будут также одинаковы:

при этом мощность соответствует теперь мощности на входе МШУ пассивной ФАР.

Естественно предположить, что как ФАР, так и АФАР принимают максимальный сигнал, когда луч направлен по нормали к раскрыву.

Этому направлению луча соответствует эффективная поверхность приема пассивной ФАР

где геометрическая площадь апертуры антенны; коэффициент, определяющий потери усиления, обусловленные амплитудным распределением на элементах ФАР [1]: 2

где К — полное число антенных элементов; коэффициенты возбуждения антенных элементов, в общем случае являющиеся комплексными числами. Формула (8.6) имеет место в предположении, что границы линзы решетки идеально согласованы со свободным пространством.

Предположим, что плотность потока мощности принимаемой плоской волны есть Тогда, учитывая, что АФАР имеет ту же самую эффективную поверхность приема (8.6), из (8.5) и (8.6) следует, что мощности сигналов на выходах рассматриваемых антенных решеток будут определяться выражением

Используя (8) и (2), получим следующие выражения для отношений сигнал/шум и на выходах ФАР и АФАР:

Как следует из (8.10), отношение сигнал/шум для АФАР не зависит от потерь на «переливы» мощности, излученной рупором в режиме передачи за края фазируемой линзы. В результате этого АФАР имеет большую величину отношения сигнал/шум, чем ФАР. Из (8.9) и (8.10) следует:

где .

Рассмотрим вопрос о зависимости величин (8.9) и (8.10) от параметров приемного рупора. Остановимся сначала на отношении сигнал/шум для пассивной ФАР. Здесь имеем полную аналогию с зеркальными антеннами: в зависимости от увеличения ширины приемного

рупора коэффициент увеличивается (амплитудное распределение становится более равномерным), а коэффициент уменьшается (возрастает доля мощности, переливающаяся за края апертуры, если рупор работает в режиме излучения).

Из теории зеркальных антенн известно [2], что максимум произведения достигается для уровня облучения края апертуры порядка При этом, как следует из [2], величина а произведение

Если теперь перейти к случаю АФАР и использовать для нее рупор, обеспечивающий для пассивной ФАР максимальное значение (8 12) то в силу того, что выражение (8.10) не зависит от коэффициента , для отношения сигнал/шум в случае АФАР имеем выигрыш порядка 20% в соответствие с (11)

Если для АФАР применить рупор с более широкой чем для случая (12). обеспечив большую равномерность амплитудного распределения. то можно получить большее значение выигрыша для по сравнению с . В пределе, когда величина приближается к 1, имеем с учетом (12) выигрыш около 39% для отношения сигнал/шум в случае АФАР.