Спасибо!
Информация о работе
Подробнее о работе
Фазированные антенные решетки
- 40 страниц
- 2017 год
- 33 просмотра
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Введение 2
1 История развития ФАР 5
2. Назначения ФАР 10
3. Классификация ФАР 11
4. Конструкция ФАР 18
5. Принцип действия ФАР 23
6. Основные характеристики ФАР 26
7. Достоинства и недостатки ФАР 37
8. Область применения ФАР 37
Заключение 39
Список литературы 40
1 История развития ФАР
Идея, что лучом системы когерентных излучателей можно управлять, изменяя распределение фаз на излучателях, была высказана уже давно1 . Одна из первых антенн с немеханическим управлением диаграммой направленности была построена для трансатлантической радиотелефонной линии связи в 1937 году. Эта антенна, обладая довольно высокой направленностью, позволяла изменять направление приема лучей в вертикальной плоскости и таким путем выбирать направление прихода лучей, наименее ослабленных при отражении от ионосферы. Так как благодаря направленным свойствам антенны осуществлялся прием только одного отраженного луча, то резко уменьшались замирания сигнала. Эта антенна представляла собой систему ромбических антенн, расположенных вдоль прямой на участке длиной около 1,5 км. Управление диаграммой направленности осуществлялось изменением фазовых соотношений между токами в отдельных ромбах. Высокой скорости управления лучом системы ромбических антенн не требовалось.
...
2. Назначения ФАР
Фазированная антенная решётка (ФАР) — антенная решётка, направление излучения и (или) форма соответствующей диаграммы направленности которой регулируются изменением амплитудно-фазового распределения токов или полей возбуждения на излучающих элементах.
Излучающий элемент (антенной решётки) — составная часть антенной решётки, антенна или группа антенн с заданным относительным возбуждением. В антенной решётке требуемая диаграмма направленности формируется благодаря специальным образом организованной интерференции электромагнитных волн, излучаемых в пространство её излучающими элементами. Для этого обеспечивают необходимое амплитудно-фазовое распределение — необходимые относительные амплитуды и начальные фазы переменных токов или полей возбуждения каждого излучающего элемента антенной решётки.
...
4. Конструкция ФАР
Формы, размеры и конструкции современных ФАР весьма разнообразны; ихразнообразие определяется как типом используемых излучателей, так и характером их расположения.
Сектор сканирования ФАР определяется ДН её излучателей. В ФАР с быстрым широкоугольным качаниемлуча обычно используются слабонаправленные излучатели: симметричные и несимметричные Вибраторы, часто с одним или несколькими рефлекторами (например, в виде общего для всей ФАР зеркала); открытые концы Радиоволновоов, щелевые, рупорные, спиральные, диэлектрические стержневые, логопериодические и др.
Иногда большие по размерам ФАР составляют из отдельных малых ФАР(модулей); ДН последних ориентируется в направлении основного луча всей ФАР. В ряде случаев, например, когда допустимо медленное отклонение луча, в качестве излучателей используют остронаправленные антенны с механическим поворотом (например, т. н.
...
5. Принцип действия ФАР
Рисунок 15 - Принцип действия фазированной антенной решетки
Есть простая формула из курса физики: V = c/sqrt(mu*eps). В этой формуле V – фазовая скорость электромагнитной волны, с c – скорость света в вакууме, mu – магнитная проницаемость, eps – диэлектрическая проницаемость. Из этой формулы видно, что фазовая скорость зависит от мю и эпсилон, и меняя эти величины мы можем вводить задержку ЭМ волны через ФВ. Поэтому ФВ бывают ферритовые (можем менять их магнитную проницаемость) и сегнетоэлектрические (можем менять их диэлектрическую проницаемость). Питание к фазовращателям осуществляется по воздушному тракту или посредством волноводов (например, в малогабаритных зенитно-ракетных комплексах).
Схема ФАР на рис. 17 [1]: антенна представляет собой линейку излучателей, между разделителем мощности и излучателями включены ФВ. Ферритовый ФВ представляет собой аналоговый феррит цилиндрической формы, на который намотаны обмотки управления.
...
6. Основные характеристики ФАР
Сектор сканирования и число управляющих элементов ФАР. Пространственный сектор сканирования ФАР может быть задан предельным отклонением луча по азимуту и месту или телесным углом обзора в стерадианах. Зная требуемую рабочую длину волны , направленность действия (ширину луча и или КНД ) можно установить минимальное число управляющих элементов N. Размер антенны L связан с шириной луча соотношением . Ширина ДН элемента ФАР по нулевому уровню должна быть больше по крайней мере на т.е. - размер элемента определяется как
.
Приближенно число управляемых элементов
,
и при двухмерном сканировании
(1)
Известны и другие подходы к определению N, например на основе КПД:
(2)
Практически число управляемых элементов в ФАР превышает найденное по формулам (1) и (2) и связано с допустимым УБЛ и изменением направленности в секторе сканирования.
...
7. Достоинства и недостатки ФАР
Достоинство последовательной схемы ФАР заключается в том, что для изменения фазового сдвига (управления лучом) требуется лишь один управляющий сигнал, подаваемый одновременно на все ФВ. Однако потери ФВ здесь суммируются, что может потребовать включения специальных компенсирующих усилителей. Эти требования ослабляются при включении фазовращателей в тракты излучателей, но при этом усложняется управление фазовым распределением. Для увеличения широкополосности схем деления мощности электрические длины трактов от входа антенны до излучателей должны быть одинаковыми, в противном случае возникают фазовые искажения в раскрыве антенны.
Отмеченное требование проще выполнить при параллельной схеме деления мощности. В ней отсутствует эффект накопления фазовых нестабильностей и возможно использование маломощных фазовращателей. Достоинства параллельной схемы: более высокий КПД и более высокий уровень допустимого излучения, т.к.
...
8. Область применения ФАР
В применяемой для разведывательных целей радиолокационной станции COBRA DANE, например, используются трехэлементные фазо-сдвигающие устройства. Каждое такое устройство имеет три полосковые линии различной длины, своего рода волноводы, которые обеспечивают передачу колебаний микроволнового диапазона вдоль узкой медной полоски, расположенной между двумя заземленными медными пластинами. Одна из полосковых линий увеличивает длину пути прохождения сигнала на величину, равную половине длины волны, около 15 см, так как рабочая частота радиолокационной станции COBRA DANE составляет примерно 1 ГГц. Это обеспечивает сдвиг фазы сигнала на 180° по отношению к не задержанному сигналу. Другая полосковая линия обеспечивает задержку сигнала на четверть длины волны, т.е. обеспечивает сдвиг фазы на 90°. Длина третьей полосковой линии такова, что в ней создается задержка, равная одной восьмой длины волны, что соответствует фазовому сдвигу 45°.
...
Заключение
Фазированная антенная решетка – это антенная решетка, в которой присутствуют управляемые фазы или фазовые сдвиги. Фазы принимают волны элементами решетки, или же излучают их своими излучателями. При хорошей управляемости фаз формируется должная диаграмма направленности фазированной антенной решетки, а также изменяется направление луча неподвижной решетки и осуществляется быстрое качание луча. Кроме этого, за счет управляемости фаз изменяется интенсивность боковых лепестков, ширина луча и другие формы диаграммы направленности. Благодаря подобным свойствам, совмещенным с современными средствами автоматики, фазированные антенные решетки достаточно перспективны, они широко применяются в радионавигации, радиосвязи, радиоастрономии и радиолокации. Антенные решетки с большим количеством управляемых элементов составляют стационарные и подвижные, наземные и воздушные, корабельные, космические и авиационные радиоустройства.
...
1 Вендик О.Г. Антенны с немеханическим движением луча: Введение в теорию. М.: Сов. радио, 1965. 360 с. 2. Сегнетоэлектрики в технике СВЧ / Под ред. О.Г. Вен- дика. М.: Радио и связь, 1979. 272 с.
2 Кочержевский Г.Н. «Антенно-фидерное устройство», М., Изд. «Связь», 2010 г.
3 Кинбер Б.Е., Классен В.И. «Теория и техника антенн», М., МФТИ, 1985 г.
4 Сазонов Д.М. «Антенные устройства СВЧ», Учебник для радиотехнич. спец. ВУЗов. - М.: Высш. шк., 2008 г.
5 Классен В.И. «Теория и техника антенно-фидерных устройств», Конспект курса лекций. 2012г.г.
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
