Фазированные антенные решетки

Антенны с управляемыми диаграммами направленности

Сканирование может осуществляться 3-мя методами:

1) Механическим, 2) электромеханическим и 3) электри­ческим.

Механическое сканирование Электромеханическое сканирование

1-ый метод реализуется методом поворота всей ан­тенны и характеризуется большей инерционностью. При втором методе при помощи электродвигателей либо электромагнитов осуществляется механическое переме­щение 1-го либо нескольких частей антенны. Традиционным примером является управление положением луча Фазированные антенные решетки параболической антенны при боковом смещении облучателя. 2-ой метод является более резвым, потому что передвигающиеся элементы имеют маленькую массу по сопоставлению с массой всей антенны. Но ни 1-ый, ни 2-ой методы не удов­летворяют современным требованиям к скорости обзора места и не дают способности сразу сле­дить за Фазированные антенные решетки перемещениями нескольких стремительно передвигающихся объектов.

Самую большую скорость обзора может обеспечить только 3-ий, электронный метод сканирования. При всем этом методе амплитудно-фазовое рассредотачивание воз­буждения в недвижном раскрыве антенны регулиру­ется при помощи электронно-управляемых устройств, на­пример ферритовых либо полупроводниковых фазовращателей и коммутаторов. Быстродействие сканирования тут ограничивается инерцией, связанной с Фазированные антенные решетки неизменными времени электронных цепей, при этом эта инерция на несколько порядков меньше механической инерции в 2-ух первых методах. Электронное сканирование применяется в ФАР.

Антенны с частотным сканированием

При частотном методе сканирования фазовые сдвиги возбуж­дения излучателей и направление луча решетки регулируются при помощи конфигурации частоты колебаний. Более Фазированные антенные решетки распространен­ной частотно-сканирующей антенной является эквидистантная линейная антенная решетка с поочередной схемой возбужде­ния частей (рис.). Мощность к излучателям отводится маленькими дозами из точек головного тракта, отстоящих одна от другой на расстояние l; на конце головного тракта для поддержа­ния режима бегущей волны включена согласованная нагрузка. На рис. в Фазированные антенные решетки линиях, идущих к излучателям, находятся фиксирован­ные частотно-независимые фазосдвигатели, учитывающие метод связи излучателя с трактом. Если излучатели схожи и одина­ково связаны с трактом, то фиксированные фазосдвигатели исклю­чаются из схемы. Они возникают, к примеру, когда главный тракт перекрещивается меж примыкающими элементами либо когда примыкающие щели в Фазированные антенные решетки прямоугольном волноводе возбуждаются переменнофазно.

Частотно-зависимый фазовый сдвиг возбуждения пары сосед­них излучателей определяется электронным запаздыванием вол­ны в основном тракте на длине l.

Современные генераторы СВЧ без особенных затруднений допус­кают перестройку частоты в границах 10%.

Фазированные антенные решетки

Фазированные антенные решетки (ФАР)—это более рас­пространенный класс антенных решеток, позволяющий создавать Фазированные антенные решетки сканирующие антенные системы как средних, так и очень огромных электронных размеров. Различают активные и пассивные ФАР. В активных фазированных антенных решетках (АФАР) каждый элемент возбуждается от отдельного фазируемого генератора либо усилителя мощности, также снабжается тумблером прие­ма-передачи и каскадами, осуществляющими преобразование час­тоты и предварительное усиление принятых Фазированные антенные решетки сигналов. Все пере­численные элементы образуют приемопередающий модуль АФАР. Модуль обязан иметь маленькие поперечные размеры (0,6l - 0,7l), допускающие его размещение в границах участка площади раскрыва, приходящейся на один элемент решетки. Модули АФАР нередко делают по технологии интегральных схем, на базе микрополосковых линий передачи и микрополосковых излучате­лей. Бесспорными преимуществами АФАР Фазированные антенные решетки являются высочайшая тех­нологичность, надежность конструкции многоэлементной антенны и кардинальное сокращение длины трактов СВЧ меж излуча­телями и приемопередающей аппаратурой.

В пассивных ФАР все излучатели возбуждаются от общего ге­нератора (либо работают на общий приемник). Потому неотъем­лемой частью пассивной ФАР является распределитель мощности меж элементами решетки.

Распределители в виде Фазированные антенные решетки закрытого тракта. Разводка мощности СВЧ к излучателям решетки в распределителях этого типа осуще­ствляется при помощи пассивных многополюсников, состоящих из отрезков линий передачи, тройников, направленных ответвителей и т. п. Различают распределители с поочередным и с парал­лельным питанием излучателей.

Традиционная схема поочередного питания линейной экви­дистантной решетки Фазированные антенные решетки показана на рис. а. Мощность к каждому излучателю ответвляется от головного тракта, и схожие про­ходные фазовращатели врубаются в главный тракт меж отво­дами к примыкающим излучателям. В качестве ответвляющих элемен­тов могут употребляться реактивные тройники со слабенькой связью в боковое плечо, также направленные ответвители с малой связью Фазированные антенные решетки (развязанное плечо ответвителя замыкается на согласован­ную нагрузку). Схема малогабаритна, все фазовращатели управляют­ся по одному и тому же закону, потому что для отличия луча на определенный угол фазовый сдвиг меж примыкающими излучателями должен быть схожим по длине решетки. В итоге упро­щается система управления фазовращателями. Но последо­вательная схема имеет Фазированные антенные решетки ряд существенных недочетов. Во-1-х, происходит скопление и возрастание фазовых ошибок и утрат к концу решетки, в связи с чем допустимо внедрение только четких фазовращателей с очень малыми потерями. Во-2-х, через ближний ко входу фазовращатель проходит практически вся излучаемая мощность и, таким макаром, требуются фазовращатели с завышенной электронной прочностью Фазированные антенные решетки. В-3-х, электриче­ская длина путей сигналов от общего входа до каждого излучате­ля оказывается значительно различной, и это может приводить к ненужному расфазированию решетки на краях рабочей полосы частот. Для выравни­вания электронных длин в полосы питания излучателей следует включать компенсиру­ющие отрезки линий (штрихо­вые полосы Фазированные антенные решетки на рис.), что наращивает размеры распреде­лителя, а поэтому он уже не яв­ляется малогабаритным. Фазовращатели в поочередной схеме могут врубаться в бо­ковые отводы от головного тракта (рис. ), но при всем этом пропадает простота схемы управления.

Параллельная схема питания N-элементной решетки показана на рис. Эта Фазированные антенные решетки схема имеет ряд принципиальных преимуществ. Во-1-х, можно использовать сравнимо маломощные фазовращатели, потому что через любой из их проходит только 1/N излучаемой мощности. Во-2-х, общие утраты мощности в управляю­щих устройствах определяются ослаблением только 1-го фазовращателя, и потому можно использовать фазовращатели с ослаб­лением, достигающим 1,0—1,5 дБ. Принципиальным преимуществом парал Фазированные антенные решетки­лельной схемы является отсутствие скопления фазовых ошибок повдоль раскрыва и возможность выравнивания длины отдельных каналов для обеспечения широкополосности.

Недочетом параллельной схемы является сложность систе­мы управления, потому что фазовые сдвиги в каждом фазовращателе различны. Не считая того, имеются трудности неплохого согласования входа распределителя при одновременном делении мощности на много каналов.

Распределители Фазированные антенные решетки оптического типа. Существует два варианта схем оптического питания решеток: проходная и отражательная. В ФАР, выполненных по проходной схеме (рис.), особый облучатель направляет излучаемую мощность на собирающую антенную решетку приемных частей. Принятая мощность про­ходит через систему фазовращателей и после фазирования излу­чается в подходящем направлении другой Фазированные антенные решетки решеткой излучающих эле­ментов.

Меж приемными элементами и фазовращателями иног­да включают дополнительные отрезки линий (штриховые полосы на рис.), уравнивающие электронную длину пути сигналов до разных частей излучающей решетки. Эти отрезки могут быть также применены для сотворения нелинейного исходного фазового рассредотачивания (фазовой подставки), используемого для борьбы с паразитными боковыми лепестками при Фазированные антенные решетки дискретном фазировании. По принципу деяния проходная ФАР эквивалентна линзе с принудительным ходом лучей и с электрически управляемым фазовым рассредотачиванием возбуждения в раскрыве.

ФАР, выполненная по отражательной схеме (рис.), состоит из облучателя и приемопередающей решетки, каждый элемент которой обеспечен отражательным фазовращателем. Меж излучателями и фазовращателями могут быть включены дополнительные полосы задержки Фазированные антенные решетки для выравнивания электронной длины пути сиг­налов, проходящих через разные элементы решетки и для соз­дания исходного фазового рассредотачивания. В отражательной ФАР излучатели решетки делают двойную функцию: 1) собирают мощность, идущую от облучателя; 2) переизлучают ее в подходящем направлении после фазирования. По принципу деяния отража­тельная ФАР эквивалентна зеркальной антенне Фазированные антенные решетки с электронным управлением фазой коэффициента отражения разных участков поверхности.

К преимуществам обеих схем оптического питания относятся сравнительная простота при большенном числе частей решетки, комфортная возможность управления формой амплитудного распреде­ления в раскрыве методом подбора формы ДН облучателя, также возможность внедрения сложных моноимпульсных облучателей для сотворения суммарных и разностных Фазированные антенные решетки ДН в радиолокационных станциях с автоматическим угловым сопровождением целей. Об­щим недочетом схем оптического питания является повышение размеров по сопоставлению с закрытым трактом, так как отношение «фокусного расстояния» f к размеру раскрыва L обычно находит­ся в границах 0,5 ³ f/L ³ 1. Не считая того, в оптических схемах часть мощности облучателя Фазированные антенные решетки не перехватывается приемной решеткой, что приводит к возрастанию фона бокового излучения и понижению общего коэффициента использования поверхности антенны. Для устранения этого противного явления в ФАР проходного типа вся облучающая система может быть помещена в большой рупор, простирающийся от облучателя до приемной решетки, либо выпол­нена в Фазированные антенные решетки виде закрытой со всех боков зеркальной антенны в форме параболического цилиндра с боковыми металлическими стенами.

По конструктивным признакам отражательная ФАР имеет ряд преимуществ по сопоставлению с проходной: легкий доступ к хоть какому фазовращателю с тыльной стороны решетки, что упрощает установка и эксплуатацию, и, не считая того, отражательные фазовращатели по конструкции проще проходных Фазированные антенные решетки. С другой стороны, преимуществом проходной ФАР в отношении электронных черт явля­ются: 1) возможность раздельной оптимизации собирающей и из­лучающей решеток (в каждой из их можно использовать элементы различного типа и расположения); 2) отсутствие затенения раскрыва облучателем и реакции решетки на облучатель.

При проектировании схем оптического рассредотачивания мощности в Фазированные антенные решетки ФАР с фуррором употребляются расчетные способы и методы оптимизации облучателя, разработанные для линзовых и зеркаль­ных антенн, и сохраняют значение многие причины, определяющие коэффициент использования поверхности зеркальных и линзовых антенн.

Внешний облик стационарной ФАР



fantomnij-referentnij-indeks-pattern-ti-dopolnenie-k-teorii-i-praktike-meta-modelirovaniya-referat.html
faradej-referat.html
farmacevticheskaya-i-medicinskaya-promishlennost-informacionnij-obzor-periodiki-i-postupivshih-knig.html