Формирование пространственного спектра (диаграммы направленности) в зоне френеля объектов с помощью линзовых и зеркальных систем. Часть 3. Струков И.Ф. - 7 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

7
Rf
<
сигнал на выходе линзы представляет расходящуюся волну (R > 0). Если же
источник сферических волн расположен в фокусе линзы или зеркала (
Rf
=
), то
фаза сигнала на выходе (в раскрыве) будет постоянной (
1
R
→∞
), что
соответствует синфазному распределению поля в плоской волне (рис.4.2 а
÷
d).
a)
b)
f
f
f
f
f
f
f
d)
c)
Рис. 4.2
Последний случай (
1
;RfR
=→∞
рис.4.2 d ) нашел широкое распространение в
антенной технике при синтезе узких ДН, которые формируются в дальней зоне
на расстоянии
2
2/
zD
λ
≥⋅ и имеют вид (3.54). Если в качестве облучателей
использовать реальные антенны, например, рупорные или волноводные, то
амплитуда поля в раскрыве определяется видом их ДН и будет, как правило ,
спадающей от центра к периферии. В этом случае пространственный спектр или
ДН системы формируется также в дальней зоне, но имеет более сложный вид, чем
выражение (3.54).
4.2. Реализация Фурье преобразований поля объектов с помощью линзовых и
зеркальных систем
Если рассматривать поле любого объекта , освещаемого плоской волной, в зоне
Френеля , то оно имеет сложный вид (3.25) и представляет собой, как видно из этого
выражения, суперпозицию сферических волн в параксиальном приближении.
Фурье-образ или пространственный спектр этих объектов формируется в их дальней
зоне. Оказывается , что, используя собирающие линзы или зеркала ,
пространственный спектр можно сформировать в зоне Френеля . В этих случаях
квадратичные фазовые набеги расходящихся волн объекта (3.25) компенсируются
квадратичными фазовыми сдвигами обратного знака, даваемыми линзой. Покажем
это.
4.2.1. Формирование пространственного спектра при облучении объекта,
расположенного вплотную к линзе, плоской волной
Пусть объект АА расположен слева от линзы вплотную к ней и освещается
плоской волной
0
exp[]
Ujkz
с нулевой пространственной частотой
(рис. 4.3).
Если объект имеет коэффициент пропускания
0
11
(,)
xy
T
то поле на выходе
объекта , называемое, полем объекта , имеет вид
0
0
1111
(,)(,)
xyxy
UU
T
⋅≡
. (4.12)
                                                      7


 R < f си гна л на в ыходе ли нзы предста в ля ет ра сходя щу юся в олну (R > 0). Если ж е
и сточни к сфери ческ и х в олн ра сполож ен в фок у се ли нзы и ли зерк а ла ( R = f ), то
фа за си г на ла на в ыходе (в ра ск рыв е) бу дет постоя нной ( R1 → ∞ ), что
соотв етств у ет си нфа зному ра спределени ю поля в плоск ой в олне (ри с.4.2 а ÷ d).



         f            f         f                 f          f           f           f



              a)                       b)                        c)            d)

                                                 Ри с. 4.2
Последни й слу ча й ( R = f ; R1 → ∞ ри с.4.2 d ) на шел ши рок ое ра спростра нени е в
а нтенной тех ни к е при си нтезе у зк и х Д Н , к оторые форми ру ются в да льней зоне
на ра сстоя ни и z ≥ 2 ⋅ D 2 / λ и и меют в и д (3.54). Е сли в к а честв е облу ча телей
и спользов а ть реа льные а нтенны, на при мер, ру порные и ли в олнов одные, то
а мпли ту да поля в ра ск рыв е определя ется в и дом и х Д Н и бу дет, к а к пра в и ло,
спа да ющей от центра к пери фери и . В этом слу ча е простра нств енный спек три ли
Д Н си стемы форми ру ется та к ж е в да льней зоне, но и меет более слож ный в и д, чем
в ыра ж ени е (3.54).
 4.2. Реал изацияФ урьепреобразов ан ий пол яобъектов с пом ощ ью л ин зов ы х и
                                    зеркал ьн ы х с ис тем
      Если ра ссма три в а ть поле любог о объек та , осв еща емог      о плоск ой в олной, в зоне
Ф ренеля, то оно и меет слож ный в и д (3.25) и предста в ляет собой, к а к в и дно и з этог      о
в ыра ж ени я , су перпози ци ю сфери ческ и х в олн в па ра к си а льном при бли ж ени и .
Ф у рье-обра з и ли простра нств енный спек трэти х объек тов форми ру ется в и х да льней
зоне. О к а зыв а ется , что, и спользу я соби ра ющи е ли нзы и ли                      зерк а ла ,
простра нств енный спек тр мож но сформи ров а ть в зоне Ф ренеля . В эти х слу ча я х
к в а дра ти чные фа зов ые на беги ра сходя щи хся в олн объек та (3.25) к омпенси ру ются
к в а дра ти чными фа зов ыми сдв и га ми обра тног  о зна к а , да в а емыми ли нзой. Пок а ж ем
это.
        4.2.1. Ф орм иров ан иепрос тран ств ен н ого спектрапри обл учен ии объекта,
                  распол ож ен н ого в пл отн ую к л ин зе, пл ос кой в ол н ой
      Пу сть объек т АА ра сполож ен слев а от ли нзы в плотну ю к ней и осв еща ется
плоск ой в олной U 0 exp[ jkz ] с ну лев ой простра нств енной ча стотой Ω (ри с. 4.3).
                                                                  •
Если объек т и меет к оэф фи ци ент пропу ск а ни я T 0 ( x1, y1 ) то поле на в ыходе
объек та , на зыв а емое, полем объек та , и меет в и д
                          •                 •
                    U 0 ⋅ T 0 ( x1, y1) ≡ U ( x1, y1) .                                      (4.12)