Общая гидроакустика - Рожин Ф.В.
Скачать (прямая ссылка):
и диаграша »t элементной антенны запишется в виде _ч ^ D- (TZ)
<э>(?) = -^-^ •
5Zp^(u-c) (14.3)
в) Величина, характеризующая эффективность антенны по сравнению с эффективностью отдельного преобразователя, носит название коэффициента усиления по давлению и определяется модулем отношения давлений, создаваемых в дальнем поле с направлении U0 антенной рI4Uo) и отдельным ее элементом р (^{JJ :
- 139 -
г) Мощность, излучаемая антенной, определяется выражением
(14.5)
где р и V - давление и колебательная скорость на активной
поверхности антенны не.
д) Сопротивление излучения
комплексно сопряженная велжчи-
* (14.6)
где и Xs - активное и реактивное сопротивление излучения, 1Ґ - усредненная по поверхности антенны колебательная скорость.
е) "Введем понятие коэффициента концентрации. Пусть еоть две антенны (рис.ПУ.2): ненаправленная с мощностью ~W"ao » направленная с мощностью Л\Гаи «, Эти антенны создают интенсивность звука соответственно 30 и Зи на расстоянии Г . Тогда коэффициент концентрации (осевой)
k =
5й
V^h - - (14.7)
Для направленной антенны в направлении главного максимуме
или учитывая (14.5), и в дальнем поле ^eIf
(14.8)
(14.9)
где заменено d$ — r^ciil и интегрирование производится по полному телесному углу XL .
Для ненаправленной антенны R(a)=:^ ж
(І4Л0)
140
Следовательно ,
к - ^*° - __.
~ ^аи ~ ^ R2CCL)с\Л (14.11)
С другой стороны, к- '3Y^0- 3n4lTr*/Wat>>
в так как \Nao-WAH , то
т.е. оба определения коэффициента (14.7) эквивалентны.
ж) Введем понятие помехоустойчивости в режиме приема. Помехоустойчивость - это свойство приемной антенны в силу ее пространственной избирательности выделять полезный сигнал на фоне акустических помех. Помехоустойчивость не является параметром одной лишь антенны, т.е. степень выделения сигнала зависит от пространственных свойств поля помех.
Поэтому под помехоустойчивостью понимают отношение мощности сигнала и помехи при заданном поле помех. Обычно помехи являются случайными, и для их описания пользуются аппаратом теории случайных процессов.
Пусть в центре большого радиуса Г расположена приемная антенна, максимум характеристики которой ориентирован на источник сигнала Ос (рис.ПУ.З). Заданы интенсивности полей сигнала и помехи Ъс , За • Предполагая источники помехи расположенными на поверхности сферы и независимыми, мощность помех на выходе антенны может быть выражена соотношением
где Oft - некоторая постоянная.
Мощность сигнала на выходе антенны запишется в виде
где ?с - также постоянный коэффициент. Обозначив ?=&d/?n t получим выражение, определяющее помехоустойчивость антенны в дальнем поле помех
(14.12)
Это выражение справедливо для любой антенны, в том числе
- 142 -
и для ненаправленного приемника, поскольку о не зависит от вида антенны и ее характеристик направленности.
Для ненаправленного приемникаWc/Wn = 3«./^ и RCiX)=I, поэтому из (14.12) следует
л = -Л_» JL ,
т.е. 8 я и помехоустойчивость
(14.13)
Таким образом отношение равно коэффициенту
концентрации к ; с другой стороны, К равно отношению мощностей сигнала и помехи на выходе антенны при равенстве интенсивности сигнала и помехи ~3с-^п.
I. Линейная эквидистантная антенна
Эквидистантными антеннами (решетками) принято называть антенны, состоящие из ненаправленных элементов, расположенных на одинаковых расстояниях от прямой. Рассмотрим решетку из Tt элементов (рис.ПУ.4), расположенных на расстоянии 4 друг от друга по оси зс , Начало координат в точке (\ =1.
Разность хода к двум соседним приемникам в плоском случае равна §= d &v*\cL .
Полагая амплитудное распределение одинаковым, примем давление, развиваемое на ненаправленном элементе
P<v=e
переходя к сумме, запишем
п -t'kg - і2kl -С(п-і)к%
HP«= 1+ Є + ... + е .
% (14.14)
Очевидно, что максимум будет в направлений =0, когда все сигналы складываются синфазно, тогда диаграмма направленности
В аормулє (14 Л 5) второй сомножитель является суммой геометре-&*а(**-1)/(+и тле а -I ж «* Є-Ік* .
чеокой прогрессии следовательно
Є — 1
или
Переходя к модулю в подставляя К • 2згД я §л сі получим
Cf V*l
ti SU Sind)
(I4.I6)
Как видно из этого выражения» характеристика направленности представляет собой отношение двух синуооад о резными периодами. Поскольку -целое число, на одном периоде оинуооиды знаменателя укладывается целое число периодов синусоиды числителя.
Основной максимум лежит в направлении, перпендикулярном к безе при <?~ »0, Если разность хода лучей § будет равна целому числу длин волн Л • то сигналы будут окладыввтьоя в фазе, и в этих направлениях появляются дополнительные максимумы, равные по амплитуде основному.
Таким образом, если аргумент 2-frL г -п\ЗГ но S = TaA .то
что эквивалент-
Числитель этого выражения обращается в нуль при 0 m 1,2,.. Основной максимум соответствует ему добавочные максимумы соответствуют
40
где
5*
& -0» а
,S* кратному Tb 9 поскольку при этом %^\м^-%лтгь" % Отсюда следует, что между двумя соседними максимумами будет располагаться ті -I нулей ж 71-2 добавочных максимума, меньших основного. В одном квадранте оС=0 + ? и ?-of ^ кроме основного максимума размещается столько единичных максимумові ритму ооновному, сколько рвз ОТ укладывается в наибольшем значении
