रडार सिस्टम - चरणबद्ध ऐरे एंटेना

एक एकल एंटीना एक विशेष दिशा में निश्चित मात्रा में बिजली का विकिरण कर सकता है। जाहिर है, जब हम एंटेना के समूह का एक साथ उपयोग करते हैं, तो विकिरण शक्ति की मात्रा बढ़ जाएगी। एंटेना के समूह को कहा जाता हैAntenna array।

एक एंटीना सरणी एक रेडिएटर प्रणाली है जिसमें रेडिएटर और तत्व शामिल हैं। इस रेडिएटर में से प्रत्येक का अपना प्रेरण क्षेत्र है। तत्वों को इतनी बारीकी से रखा गया है कि हर एक पड़ोसी के प्रेरण क्षेत्र में निहित है। इसलिए, उनके द्वारा उत्पादित विकिरण पैटर्न, होगाvector sum व्यक्तियों के।

एंटेना व्यक्तिगत रूप से विकीर्ण करते हैं और एक सरणी में, सभी तत्वों का विकिरण विकिरण किरण बनाते हैं, जिसमें न्यूनतम लाभ के साथ उच्च लाभ, उच्च प्रत्यक्षता और बेहतर प्रदर्शन होता है।

एक एंटीना सरणी कहा जाता है Phased Antenna array यदि विकिरण पैटर्न का आकार और दिशा उस चरण के प्रत्येक एंटीना पर मौजूद धाराओं के सापेक्ष चरणों और आयाम पर निर्भर करती है।

विकिरण स्वरुप

आइए हम 'एन' आइसोट्रोपिक विकिरण तत्वों पर विचार करें, जो संयुक्त रूप से ए array। नीचे दिया गया आंकड़ा आपको वही समझने में मदद करेगा। बता दें कि क्रमिक तत्वों के बीच अंतर 'डी' इकाइयाँ हैं।

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, सभी विकिरण तत्व समान आवक संकेत प्राप्त करते हैं। इसलिए, प्रत्येक तत्व $ sin \ left (\ omega t \ right) $ का एक समान आउटपुट वोल्टेज पैदा करता है। हालांकि, एक समान होगाphase difference$ \ Psi लगातार तत्वों के बीच $। गणितीय रूप से, इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है -

$ $ \ Psi = \ frac {2 \ pi d \ sin \ थीटा} {\ lambda} \: \: \: \: \: \: समीकरण \: 1 $ $

कहाँ पे,

$ \ थीटा $ वह कोण है जिस पर प्रत्येक विकिरण तत्व पर आने वाली सिग्नल घटना है।

गणितीय रूप से, हम इसके लिए भाव लिख सकते हैं output voltages 'एन' विकिरण तत्वों के रूप में व्यक्तिगत रूप से

$ $ E_1 = \ sin \ left [\ omega t \ right] $ $

$ $ E_2 = \ sin \ left [\ omega t + \ Psi \ right] $$

$ $ E_3 = \ sin \ left [\ omega t + 2 \ Psi \ right] $$

$$। $$

$$। $$

$$। $$

$ $ E_n = \ sin \ left [\ omega t + \ left (N-1 \ right) \ Psi \ right "$$

कहाँ पे,

$ E_1, E_2, E_3,…, E_n $ क्रमशः पहले, दूसरे, तीसरे,…, n ^वें विकिरण तत्वों के आउटपुट वोल्टेज हैं।

$ \ omega $ सिग्नल की कोणीय आवृत्ति है।

हमें मिलेगा overall output voltageउस सरणी में मौजूद प्रत्येक तत्व के आउटपुट वोल्टेज को जोड़कर सरणी का $ E_a $, क्योंकि उन सभी विकिरण तत्व रैखिक सरणी में जुड़े हुए हैं। गणितीय रूप से, इसका प्रतिनिधित्व इस प्रकार किया जा सकता है -

$ $ E_a = E_1 + E_2 + E_3 +… + E_n \: \: \: समीकरण \: 2 $ $

Substituteसमीकरण 2 में $ E_1, E_2, E_3,…, E_n $ का मान।

$ $ E_a = \ sin \ left [\ omega t \ right] + \ sin \ left [\ omega t + \ Psi \ right] + \ sin \ बाएँ [\ omega t + 2 \ psi \ right + \ sin \ बाएँ [\ omega t + \ left (n-1 \ right) \ Psi \ right] $$

$$ \ Rightarrow E_a = \ sin \ left [\ omega t + \ frac {(n-1) \ Psi)} {2} \ right] \ frac {\ sin \ left [\ frac {n psi} {2} \ दाएँ]} {\ sin \ left [\ frac {\ psi} {2} \ right]} \: \: \: \: \: \: समीकरण \: 3 $

समीकरण 3 में, दो पद हैं। पहले शब्द से, हम देख सकते हैं कि कुल आउटपुट वोल्टेज $ E_a $ एक साइन तरंग है, जिसमें कोणीय आवृत्ति $ \ canga $ होती है। लेकिन, यह $ \ left (n right 1 \ right) \ Psi / 2 $ की एक चरण पारी है। समीकरण 3 का दूसरा शब्द हैamplitude factor।

समीकरण 3 का परिमाण होगा

$ $ \ _ | E_a \ right | = \ left | \ frac {\ _ sin \ left [\ frac {n \ psi} {2} \ right]} {\ sin \ left [\ frac {\ _ psi} {2} \ right]} \ right | \: \: \ | \: \: समीकरण \: 4 $$

हम समीकरण 4 में समीकरण 1 को प्रतिस्थापित करके निम्नलिखित समीकरण प्राप्त करेंगे।

$ $ \ _ | E_a \ right | = \ left | \ _ \ _ \ _ \ _ पाप \ _ \ _ \ _ सही]} \ सही | \: \: \: \: \: \: समीकरण \: 5 $ $

समीकरण 5 कहा जाता है field intensity pattern। समीकरण 5 के अंश के शून्य होने पर क्षेत्र की तीव्रता पैटर्न में शून्य का मान होगा

$ $ \ sin \ बाएँ [\ frac {n \ pi d \ sin \ theta} {\ lambda} \ right] = 0 $ $

$$ \ Rightarrow \ frac {n \ pi d \ sin \ थीटा} {\ lambda} = \ pm m \ pi $ $

$$ \ Rightarrow nd \ sin \ theta = \ pm m \ lambda $ $

$$ \ Rightarrow \ sin \ theta = \ pm \ frac {m \ lambda} {nd} $ +

कहाँ पे,

$ m $ एक पूर्णांक है और यह 1, 2, 3 और इसी तरह के बराबर है।

हम पा सकते हैं maximum valuesL- अस्पताल नियम का उपयोग करके क्षेत्र की तीव्रता के पैटर्न जब समीकरण 5 के अंश और हर दोनों शून्य के बराबर होते हैं। हम यह देख सकते हैं कि यदि समीकरण 5 का भाजक शून्य हो जाता है, तो समीकरण 5 का अंश भी शून्य हो जाता है।

अब, हम वह स्थिति प्राप्त करते हैं जिसके लिए समीकरण 5 का भाजक शून्य हो जाता है।

$ $ \ "पाप \"

$$ \ Rightarrow \ frac {\ pi d \ sin \ theta} {\ lambda} = \ pm p \ pi $ $

$$ \ Rightarrow d \ sin \ theta = \ pm p \ lambda $ $

$$ \ Rightarrow \ sin \ theta = \ pm \ frac {p \ lambda} {d} $ $

कहाँ पे,

$ p $ एक पूर्णांक है और यह 0, 1, 2, 3 और इसी तरह के बराबर है।

यदि हम $ p $ को शून्य मानते हैं, तो हमें $ \ sin \ theta $ का मान शून्य के रूप में मिलेगा। इस स्थिति के लिए, हमें संबंधित क्षेत्र तीव्रता पैटर्न का अधिकतम मूल्य मिलेगाmain lobe। हम संबंधित क्षेत्र तीव्रता पैटर्न के अधिकतम मान प्राप्त करेंगेside lobes, जब हम $ p $ के अन्य मूल्यों पर विचार करते हैं।

चरणबद्ध सरणी के विकिरण पैटर्न की दिशा को प्रत्येक ऐन्टेना पर वर्तमान के सापेक्ष चरणों को अलग करके चरणबद्ध किया जा सकता है। यह हैadvantage इलेक्ट्रॉनिक स्कैनिंग चरणबद्ध सरणी की।