2. Помехоустойчивость приемной антенны.

Помехоустойчивость – это свойство приемной антенны в силу ее пространственной избирательности выделять сигналы на фоне акустических шумов. Под помехоустойчивостью понимают отношение мощностей сигнала и помехи на выходных клеммах антенны и интенсивностей сигнала и помехи в поле в отсутствие антенны.

Помехоустойчивость зависит от свойств поля помех. Если антенна находится в стационарном случайном поле, то напряжение Ug от отдельных элементов антенны на входе сумматора случайным стационарным процессом и, в силу независимости, выходное напряжение после сумматора также является случайным стационарным процессом.

Из теории вероятности известно, что мощность случайного процесса определяется его дисперсией.

В соответствии с определением дисперсия равна:

Рассматривая это выражение обозначим

,

Где М – математическое ожидание;

– пространственно – временная функция корреляции.

Дисперсия – это рассеяния случайного процесса, пространственно – временная функция корреляции характеризует степень близости значения случайного процесса как во времени, так и в пространстве, тогда помехоустойчивость антенны в режиме приема можно представить в виде соотношения:

Обычно сигналы, с которыми работают в гидроакустике, являются детерминированными, тогда помехоустойчивость определяется соотношением,

Рассмотрим случай, когда источники помех распределены равномерно по сфере радиуса r и являются независимыми (т.е. помехи расположены в дальнем поле).

Пусть производительность источника сигнала Qс, а поле помехи и сигнала Ic и Iп. Исходя из заданных условий, общая энергия помехи будет определяться общая, энергия помехи будет определяться,

,

т.е. энергия помехи суммируется по каждому направлению, а энергия сигнала

,

Тогда помехоустойчивость будет равна,

;

Поскольку не зависит ни от вида антенны, ни от ее характеристики, определим его значение для ненаправленного элемента антенны.

Учитывая, что элементы в антенне ненаправленны,

; ,

по этому для них можно записать:

, откуда

Подставляя это значение в общее выражение помехоустойчивости, получим

где множитель не что иное, как коэффициент концентрации К.

Отношение мощности сигнала к мощности помехи при одинаковой интенсивности сигнала и помехи в поле, будет равно коэффициенту концентрации антенны в режиме приема.

Кроме понятия коэффициента осевой концентрации в режиме приема также существует понятие коэффициента концентрации в выбранном направлении. Формула, определяющая связь между осевым коэффициентом концентрации и коэффициентом концентрации в выбранном направлении полученная в режиме, остается справедливой в режиме приема.

Работа антенн в совмещенном режиме.

Сформулированный ранее принцип взаимности – при излучении и приеме совмещенные антенны обладают одинаковыми характеристиками направленности, если пространственное распределение амплитуд при работе антенны в качестве излучателя и приемной системы остается одним и тем же; справедлив и для разнесенных антенн, если их форма, размеры, распределение амплитуд одинаковы. Следовательно, поле излучения одинаково с полем приема, если антенна работает либо в режиме излучения, либо режиме приема. Этого нельзя сказать о поле совмещенного преобразователя, работающего одновременно в режиме излучения и приема. Рассмотрим поле излучения – приема.

Совмещенные антенны работают только в импульсном режиме. Для того, чтобы режим работы не влиял на пространственно – временные характеристики поля, будем считать длительность импульса настолько большой, что поле успевает сформироваться таким же как в непрерывном режиме излучения. В то же время частота посылок будет настолько мала, что отраженный от точечного препятствия сигнал придет на антенну раньше следующей посылки.

Поле излучения-приема определяется сигналом приемной антенны, возникшим в некоторой точке пространства в дальней зоне, в результате отражения излучения той же антенны от точечного рефлектора и рассеивающего падающие волны равномерно по всем направлениям.

Будем считать давление на поверхности антенны равным P0, а вне плоскости антенны равным нулю. Поле излучения по давлению можно представить выражением в случае равномерного распределения давления по площади антенны ,

,

где пространственно временная функция вынесена в виде члена

При излучении в воду точечного источника в экране

Выражение для поля приема можно получить через излучение точечным источником, помещенным в точку наблюдения:

где - амплитуда волны, падающей на отражатель;

- коэффициент пропорциональный площади антенны.

В процессе приема происходит усреднение сигнала, принимаемого различными точками антенны:

В силу теоремы взаимности функция совпадает с функцией , и следовательно, можно считать . В случае отражения от точечного рефлектора амплитуда отраженной волны пропорциональна амплитуде падающей волны , откуда

Подставляя давление излученной волны в выражение для приемной, получим

Таким образом поле излучения приема пропорционально квадрату поля.

Вопросы:

1. Что называется помехоустойчивостью А.

2. Как связаны помехоустойчивость и коэффициент осевой концентрации.

3. Чему равно поле приема – излучения.