TheLib.Ru » Энциклопедии » БСЭ » Большая Советская Энциклопедия (ФА) » онлайн-чтение (стр. 5)

 

 

мксеки потерями мощности ~ 20%). Управление работой фазовращателей осуществляется при помощи быстродействующей электронной системы, которая в простейших случаях управляет группами элементов (например, строками и столбцами в плоских ФАР с прямоугольным расположением излучателей), а в наиболее сложных – каждым фазовращателем в отдельности. Качание луча в пространстве может производиться как по заранее заданному закону, так и по программе, вырабатываемой в ходе работы всего радиоустройства, в которое входит ФАР.
     Особенности построения ФАР.Возбуждение излучателей ФАР ( рис. 3 ) производится либо при помощи фидерных линий, либо посредством свободно распространяющихся волн (в т. н. квазиоптических ФАР), фидерные тракты возбуждения наряду с фазовращателями иногда содержат сложные электрические устройства (т. н. диаграммообразующие схемы), обеспечивающие возбуждение всех излучателей от нескольких входов, что позволяет создать в пространстве соответствующие этим входам одновременно сканирующие лучи (в многолучевых ФАР). Квазиоптические ФАР в основном бывают двух типов: проходные (линзовые), в которых фазовращатели и основные излучатели возбуждаются (при помощи вспомогательных излучателей) волнами, распространяющимися от общего облучателя, и отражательные – основной и вспомогательные излучатели совмещены, а на выходах фазовращателей установлены отражатели. Многолучевые квазиоптические ФАР содержат несколько облучателей, каждому из которых соответствует свой луч в пространстве. Иногда в ФАР для формирования ДН применяют фокусирующие устройства (зеркала, линзы). Рассмотренные выше ФАР иногда называются пассивными.
     Наибольшими возможностями управления характеристиками обладают активные ФАР, в которых к каждому излучателю или модулю подключен управляемый по фазе (иногда и по амплитуде) передатчик или приёмник ( рис. 4 ). Управление фазой в активных ФАР может производиться в трактах промежуточной частоты либо в цепях возбуждения когерентных передатчиков, гетеродинов приёмников и т.п. Таким образом, в активных ФАР фазовращатели могут работать в диапазонах волн, отличных от частотного диапазона антенны; потери в фазовращателях в ряде случаев непосредственно не влияют на уровень основного сигнала. Передающие активные ФАР позволяют осуществить сложение в пространстве мощностей когерентных электромагнитных волн, генерируемых отдельными передатчиками. В приёмных активных ФАР совместная обработка сигналов, принятых отдельными элементами, позволяет получать более полную информацию об источниках излучения.
     В результате непосредственного взаимодействия излучателей между собой характеристики ФАР ( согласование излучателей с возбуждающими фидерами, КНД и др.) при качании луча изменяются. Для борьбы с вредными последствиями взаимного влияния излучателей в ФАР иногда применяют специальные методы компенсации взаимной связи между элементами.
     Перспективы развития ФАР.К наиболее важным направлениям дальнейшего развития теории и техники ФАР относятся: 1) широкое внедрение в радиотехнические устройства ФАР с большим числом элементов, разработка элементов новых типов, в частности для активных ФАР; 2) развитие методов построения ФАР с большими размерами раскрывов, в том числе неэквидистантных ФАР с остронаправленными антеннами, расположенными в пределах целого полушария Земли (глобальный радиотелескоп ) ,3) дальнейшая разработка методов и технических средств ослабления вредных влияний взаимной связи между элементами ФАР; 4) развитие теории синтеза и методов машинного проектирования ФАР; 5) разработка теории и внедрение в практику новых методов обработки информации, принятой элементами ФАР, и использования этой информации для управления
     ФАР, в частности для автоматического фазирования элементов (самофазирующиеся ФАР) и изменения формы ДН, например понижения уровня боковых лепестков в направлениях на источники помех (адаптивные ФАР); 6) разработка методов управления независимым движением отдельных лучей в многолучевых ФАР.
     Лит.:Вендик О. Г., Антенны с немеханическим движением луча, М., 1965; Сканирующие антенные системы СВЧ, пер. с англ., т. 1–3, М., 1966–71.
      М. Б. Заксон.
   Рис. 3. Типовые схемы возбуждения фазированных антенных решёток (ФАР) с последовательных возбуждением (а), параллельным возбуждением (б), многолучевой ФАР (в), квазиоптических ФАР — проходного (г) и отражательного (д) типов: В — возбуждающий фидер; И — излучатели; ПН — поглощающая нагрузка; Л — диаграмма направленности (луч); B 1— B 4входы ФАР; ДС — диаграммообразующая схема; ОИ — основные излучатели; ВИ — вспомогательные излучатели; СИ — совмещенные излучатели; О — облучатель; От — отражатель; j — фазовращатель; пунктиром изображена электромагнитная волна с плоским фазовым фронтом, излучаемая ФАР, штрих-пунктиром — со сферическим фазовым фронтом, излучаемая облучателем.
   Рис. 2. Примеры фазированных антенных решёток с электромеханическим (а), частотным (б) и электрическим (в) сканированием: Щ, — щелевые излучатели; В — прямоугольный возбуждающий волновод; Н — продольная пластина (нож) с управляемой глубиной погружения в волновод (служит для изменения фазовой скорости волны в волноводе); Д — дроссельные канавки; Р — рупоры; СВ — спиральный волновод; ДА — диэлектрические стержневые антенны; Ф — ферритовый стержень фазовращателя; ВВ — возбуждающие волноводы; О — управляющая обмотка фазовращателя; Ш — диэлектрическая шайба.
   Рис. 4. Структурные схемы некоторых активных фазированных антенных решёток — передающей (а), приёмной с фазированием в цепях гетеродина (б) и приёмной с фазированием в трактах промежуточной частоты (в): И — излучатель; УМ — усилитель мощности; В — возбудитель; С — смеситель; Г — гетеродин; УПЧ — усилитель промежуточной частоты; СУ — суммирующее устройство; j — фазовращатель.
   Рис. 1. Структурные схемы некоторых фазированных антенных решеток (ФАР) — линейной эквидистантной с симметричными вибраторами и общим зеркалом (а); линейной неэквидистантной с полноповоротными зеркальными параболическими антеннами (б); плоской с прямоугольным расположением рупорных излучателей (в); плоской с гексагональным расположением диэлектрических стержневых излучателей (г); конформной с щелевыми излучателями (д); сферической со спиральными излучателями (е); системы плоских фазированных антенных решеток (ж); В — вибраторы; Ф — линии возбуждения (фидеры); З — токопроводящее зеркало (рефлектор); А — зеркальные антенны; Р — рупоры; ВР — возбуждающие радиоволны; Э — металлический экран; Щ — щелевые излучатели; К — коническая ФАР; Ц — цилиндрическая ФАР; С — спиральные излучатели; СЭ — сферический экран; П — плоские фазированные антенные решетки (точками обозначены излучатели); L 0— расстояние между В; l 1, l 2, l 3— расстояния между А.

Бенгалии,затем Пакистана.Адвокат. В 1918 одновременно президент Мусульманской лиги и генеральный секретарь Индийского национального конгресса. В 1924–25 министр просвещения Бенгалии. Основатель (1927) и лидер (до 1947) Крестьянской партии Бенгалии. В 1935–36 мэр Калькутты. В 1937–43 главный министр Бенгалии. В Пакистане в 1953 основал Крестьянско-рабочую партию, возглавил Объединённый фронт оппозиционных партий Восточной Бенгалии. В 1955–56 министр внутренних дел и просвещения Пакистана, в 1956–58 губернатор Восточного Пакистана.

модуляции колебаний,при котором передаваемый сигнал управляет фазой несущего высокочастотного колебания. По характеристикам Ф. м. близка к частотной модуляции.Если модулирующий сигнал синусоидальный, то спектр и форма сигналов в случае частотной модуляции и Ф. м. полностью совпадают. Различия обнаруживаются при более сложных формах модулирующего сигнала.

Термопластическая запись ) или гелеобразные (см. Гели ) тонкие слои. Такой «запоминающий» слой входит в состав т. н. многослойной (обычно двух-или трёхслойной) структуры. В двухслойной структуре запоминающий слой представляет собой дисперсную систему из фотополупроводникового материала (см. Фотопроводимость ) в полимерном связующем и наносится на тонкий слой электропроводящего материала. В трёхслойной структуре диэлектрический запоминающий слой наносится на слой фотополупроводника, в свою очередь граничащего с проводящим слоем. Все эти слои чаще всего прозрачны (запись и воспроизведение «на просвет»), хотя существуют и структуры, в которых свет отражается либо от зеркального проводника-подложки, либо от непрозрачной поверхности запоминающего фотополупроводникового слоя. Перед записью структуру «очувствляют», равномерно заряжая запоминающую поверхность и заземляя проводник-подложку. Образуется своеобразный конденсатор, в котором заряженная запоминающая поверхность служит одной из обкладок. Воздействие светового сигнала приводит в двухслойной структуре к стеканию части поверхностного заряда на подложку (тем более полному, чем сильнее освещен данный микроучасток поверхности); в трёхслойной структуре, напротив, заряд противоположного знака проникает с подложки на граничащую с запоминающим слоем поверхность фотополупроводника. В обоих типах структур электростатические силы притяжения разноимённых зарядов деформируют поверхность мягкого запоминающего слоя (часто после его нагревания – т. н. теплового проявления), образуя рельеф, распределение глубины которого соответствует распределению потока излучения по этой поверхности (т. е. в получаемом рельефе кодируется оптическая информация). При считывании записанной информации различия толщины рельефа вызывают различные изменения фазы считывающей световой волны. Эти различия не воспринимаются ни глазом, ни др. приёмниками оптического излучения. Поэтому их преобразуют в изменения амплитуды световой волны (т. е. интенсивности считывающего пучка), которые регистрируются приёмниками излучения, в том числе человеческим глазом. Такое преобразование осуществляют в настоящее время (70-е гг. 20 в.) главным образом шлирен-методом,но в принципе это можно делать также аналогично методу фазового контраста в микроскопии [см. Микроскоп,раздел Методы освещения и наблюдения (микроскопия)]. Структуры, применяемые в Ф. р., могут использоваться многократно – ненужную более запись можно «стереть» тепловой обработкой. Главное достоинство Ф. р. – возможность считывания информации спустя очень малые промежутки времени после записи, что позволяет применять Ф. р. для практически мгновенной передачи и преобразования изображений (например, в телевидении – с подачей их на экраны индивидуального или коллективного пользования площадью до нескольких м 2) .Высокая разрешающая способность и быстродействие, характеризующие метод Ф. р., делают его перспективным для голографии,для использования в электронных вычислительных машинах (в оперативной памяти, при вводе и выводе информации), для различных видов оптической обработки изображений. См. также фотография,раздел Несеребряная фотография и научно-технические применения фотографии.
     Лит.:Гущо Ю. П., Фазовая рельефография, М., 1974.
      А. Л. Картужанский.

дисперсии скорости. В отсутствии дисперсии любые волны распространяются, не меняя формы, со скоростью, равной Ф. с. При наличии дисперсии негармонические волны изменяют свою форму, и обычное понятие скорости по отношению к таким волнам делается неприменимым. В этих случаях важны понятия групповой скорости и скорости фронта волны. Экспериментально Ф. с. при заданной частоте можно получить, определив длину волны из интерференционных опытов. Отношение Ф. с. в двух данных средах может быть найдено по преломлению плоской волны на плоской границе этих сред, т.к. показатель преломления равен отношению Ф. С.
      М. А. Исакович.

фазовый переход.

обобщённых координатq 1и обобщённых импульсовp i( i= 1, 2,..., N) механической системы с Nстепенями свободы. Таким образом, Ф. п. имеет размерность 2 Nи может быть описано с помощью ортогональной системы координат с 2 Nосями соответственно числу обобщённых координат и импульсов. Состояние системы изображается в Ф. п. точкой с координатами q i, p i,..., q N, p n,а изменение состояния системы во времени – движением точки вдоль линии, называемой фазовой траекторией. Для Ф. п. можно ввести понятие фазового объёма и др. понятия геометрии многих измерений. Понятие Ф. п. – основное для классической статистической механики, изучающей функции распределения системы многих частиц. Методы Ф. п. успешно применяются также в теории нелинейных колебаний.

фаз в многофазной системе. Простейшие примеры – равновесие жидкости со своим насыщенным паром, равновесие воды и льда при температуре плавления, расслоение смеси воды с триэтиламином на два несмешивающихся слоя (две фазы), отличающихся концентрациями. В равновесии могут находиться (в отсутствии внешнего магнитного поля) две фазы ферромагнетика с одинаковой осью намагничивания, но различным направлением намагниченности; нормальная и сверхпроводящая фазы металла во внешнем магнитном поле и т.д.
     При переходе в условиях равновесия частицы из одной фазы в другую энергия системы не меняется. Другими словами, при равновесии химические потенциалы каждой компоненты в различных фазах одинаковы. Отсюда следует фаз правило Гиббса: в веществе, состоящем из kкомпонент, одновременно могут существовать не более чем k+ 2 равновесные фазы. Например, в однокомпонентном веществе число одновременно существующих фаз не превосходит трёх (см. Тройная точка ) .Число термодинамических степеней свободы, т. е. переменных (физических параметров), которые можно изменять, не нарушая условий Ф. р., равно k+ 2 – j, где j – число фаз, находящихся в равновесии. Например, в двухкомпонентной системе три фазы могут находиться в равновесии при разных температурах, но давление и концентрации компонент полностью определяются температурой.
     Изменение температуры фазового перехода (кипения, плавления и др.) при бесконечно малом изменении давления определяется Клапейрона – Клаузиуса уравнением.Графики, изображающие зависимость одних термодинамических переменных от других в условиях Ф. р., называются линиями (поверхностями) равновесия, а их совокупность – диаграммами состояния.Линия Ф. р. может либо пересечься с другой линией равновесия (тройная точка), либо кончиться критической точкой.
     В твёрдых телах из-за медленности процессов диффузии,приводящих к термодинамическому равновесию, возникают неравновесные фазы, которые могут существовать наряду с равновесными. В этом случае правило фаз может не выполняться. Правило фаз не выполняется также и в том случае, когда на кривой равновесия фазы не отличаются друг от друга (см. Фазовые переходы ) .
     В массивных образцах в отсутствии дальнодействующих сил между частицами число границ между равновесными фазами минимально. Например, в случае двухфазного равновесия имеется лишь одна поверхность раздела фаз. Если хотя бы в одной из фаз существует дальнодействующее поле (электрическое или магнитное), выходящее из вещества, то энергетически более выгодны равновесные состояния с большим числом периодически расположенных фазовых границ ( домены ферромагнитные и сегнетоэлектрические, промежуточное состояние сверхпроводников) и таким расположением фаз, чтобы дальнодействующее поле не выходило из тела. Форма границы раздела фаз определяется условием минимальности поверхностной энергии.Так, в двухкомпонентной смеси при условии равенства плотностей фаз граница раздела имеет сферическую форму. Огранка кристаллов определяется теми плоскостями, поверхностная энергия которых минимальна.
     Лит.:Ландау Л. Д., Ахиезер А. И., Лифшиц Е. М., Курс общей физики. Механика и молекулярная физика, 2 изд., М., 1969; Френкель Я. И., Статистическая физика, М. – Л., 1948.
      В. Л. Покровский.

динамических систем,описываемых уравнениями вида:
     ,
    ,
     где хи у– переменные состояния системы, Р( х, у) и Q( х, у) –функции, удовлетворяющие условиям теорем существования и единственности решений, t –время (независимая переменная). Поведение такой системы можно представить геометрически на плоскости в прямоугольных декартовых координатах. При таком представлении каждому состоянию динамической системы однозначно соответствует точка на плоскости с координатами х, уи, наоборот, каждой точке плоскости соответствует одно, и только одно состояние исследуемой динамической системы. Плоскость Охуназывается фазовой плоскостью. Изменение состояния системы отображается на фазовой плоскости движением точки, которую называют фазовой, изображающей или представляющей точкой. Траектория, по которой движется изображающая точка, называется фазовой траекторией; скорость и направление её движения определяются вектором фазовой скорости { Р, Q}. Существенно, что через каждую точку фазовой плоскости проходит только одна фазовая траектория. Совокупность фазовых траекторий называется фазовым портретом системы и отображает совокупность всех возможных сочетаний системы и типы возможных движений в ней.
     На фазовой плоскости обычно выделяют следующие три типа фазовых траекторий: особые точки, или положения равновесия, определяемые в результате решения системы уравнений
    Р( х, у) = 0 , Q( х, y) = 0;
   изолированные замкнутые траектории, отвечающие периодическим движениям в системе; сепаратрисы, разделяющие фазовую плоскость на области, заполненные траекториями разных типов. Ф. п. м. состоит в построении фазового портрета системы и последующего анализа этого портрета. Метод позволяет определить число, типы и характер особых точек, изолированных замкнутых траекторий и сепаратрис и даёт возможность по виду фазовых траекторий наглядно представить всю совокупность движений, возникающих в динамической системе при всевозможных начальных условиях. Особые точки классифицируют по характеру фазовых траекторий в их окрестности: основные типы особых точек изображены на рис. 1 . Изолированные замкнутые траектории (предельные циклы) классифицируют по характеру их устойчивости ( рис. 2 ).
     В сочетании с аналитическими методами Ф. п. м. позволяет получать количественные оценки решений дифференциальных уравнений, описывающих динамическую систему, например оценивать длительность перехода изображающей точки из одного состояния в другое (т. е. продолжительность переходного процесса), определять период и «амплитуду» периодического движения и т.п. Теоретические основы Ф. п. м. разработаны А. Пуанкаре.Ф. п. м. – один из методов качественой теории динамических систем; он широко используется в теории колебаний, теории автоматического управления, в электротехнике и механике.
     Лит.:Пуанкаре А. О., О кривых, определяемых дифференциальными уравнениями, пер. с франц., М. – Л., 1947; Немыцкий В, В., Степанов В. В., Качественная теория дифференциальных уравнений, 2 изд., М. – Л., 1949; Андронов А. А., Витт А. А., Хайкин С. Э., Теория колебаний, 2 изд., М., 1959; Качественная теория динамических систем второго порядка, М., 1966; Емельянов С. В., Системы автоматического управления с переменной структурой, М., 1967; Марчуков Б. А., Проектирование систем управления методами фазовой плоскости, М., 1976.
      С. К. Коровин, Н. Н. Миловидов.
   Рис. 1. Фазовые траектории в окрестности особых точек следующих типов: а — устойчивый узел; б — неустойчивый узел; в — устойчивый фокус; г — неустойчивый фокус; д — седло; е — центр.
   Рис. 2. Фазовые траектории в окрестности различных предельных циклов, изображенных в виде замкнутых кривых; а — устойчивого; б — неустойчивого; в, г — полуустойчивых.