P2 (Исследование параметров СВЧ-устройств), страница 6

В чем одно иэ главных преимуществ согласования тремя реактивными элементамм? 2. Почему необходимо три неподвижных соглас?ющих элемента, а не два? 3. Какие реактивные волноводные согласусщие элементы нвм из- вестны? 4. Каков характер проводимости штыря, погрушенного в волновод до глубины 1/Ф и больше Л/Ф ? 5. Поясните принцип согласования с помощью двух штырей, располакенных на расстоянии Л/Ф. 6. Почему полоса согласования у многоэлементного устройства больше, чем у двухэлементного? 7.

Поясните в общих чертах принцип работы панорамного измерителя А'су. 8. Почему отрезок волновода с поглсщамлей нагрузкой, присоединенной к волноводному выходу с поворотом вокруг продольной оси на 90о относительно правильного полокения, отралает практически всю энергию? 9. На каком расстоянии друг от друга не долины располагаться реактивные согласующие элементы в линии передачк? 10. На какам расстоянии друг от друга целесообразно располагать согласующие реактивные элементы в линии передачи? П. От чего зависит длина волны в волноводной линии передачи? 12. По каким причинаы линяю передачи согласуют с нагрузкой? ЛИТЕРАТУРА 1.

Д р а б к и н А.Л., 3 у э е н к о В.Л. Антенно-фидерные устройства. - М.: Сов. радио, 1961. 2. В о с к р е с е н с к и й Д.И., Г о с т ю х и н В.Л., В и т к о А.В. Основы теории бортовых устройств СВЧ. - М.: МАИ, 1987. 3. Учебное пособие к практическим зенятиям по исследованию параметров СВЧ-устройств / А.В. Витко, Е.Н.

Воронин, А.И. Семенов, Т.А. Трофимова. - М.: МАИ, 1986. Работа Ф 22. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЗтФИЦИИ1ТА СВЯЗИ АНТЕНН шавьер- "*ж ~" "' "ю~"~ г магнитную совместимость радиотехнических систем, в которых они используются; экспериментальное и теоретическое исследования коэффициента связи зеркальной и рупорной антенн; исследования метода уменьшения коэффициента связи антенн. 33 По готозка к лабо ато ной аботе П облема ЭМС и ее шение с е ствамя антенной техники. Под электромагнитной совместимостью (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) понимается возможность одновременного и совместного функционирования различного радиотехнического, электронного и электротехнического оборудования беэ существенного ухудшения их характеристик.

Возникновение проблемы ЭМС РЭС связано с рядом причин, главными из которых являются: непрерывный рост чшсла действующих радиотехнических систем (РТС). Так, количество передвижных радиостанций удваизаетсл каждые 4...5 лет, еще быстрее увеличивается число РЛС (1, 2~. Как следствие, многие участки радиотехнического диапазона перегружены РТС, что приводит к значительному уровню временных помех; позышенив мощности передатчиков РТС и увеличение чувствительности редиоприемных устройств.

Любое передающее устройство наряду с излучением на основной (рабочей) частоте, излучает также на гармониках и субгармониках, а также на других нерабочих частотах. Поэтому любая РТС является источником помех для соседних РГС как в основном, так и в "неосновном" для данной РТС диапазонах частот. Большинство приемников, обладая, кроме основного, побочными каналами приема, могут принимать помехи от соседних РТС в широком диапазоне частот; ограниченность пространства, в пределах которого размещаются различные РТС.

Особенно остро зто проявляется в бортовых РТС, нв самолетах, спутниках, космических аппаратах, кораблях. Так, на самолете-разведчике )г' = 2 имеется 21 РТС с 38 антеннами, на авианосце "Энтерпрайз" число антенн около 500; увеличение электротехнических и электронных средств управления, контроля и диагностики РТС, явлшсщихся дополнительными источниками помех для РТС. В настоящее время проблема ЭМС РЭС язляется важнейшей проблемой радиотехники и радиоэлектроники. Пренебрежение этой проблемой приводит к нарушению нормвльного функционирования современных радиосредств, что помимо больших экономических потерь может привести и к трагическому исходу. Примером может служить гибель английского атомного эсминца "Шеффилд" в период англо-аргентинского конфликта иэ-за Фолклендских (Мальвинских~ о-воз.

На этом эсминце не была обеспечена ЭМС системы космической связи и РЛС и одновременно могла 34 работать только одна из этих РТС. Поэтому зо время сеанса связи с базой не была своевременно обнарулена ракета, выпущенная аргентинским самолетом, и эсминец погиб, Решить проблему ЭМС РЭС можно лишь при обеспечении целого комплекса организационных и научно-технических направлений. Одно иэ этих направлений заключается в том, что разработка и создание современных РТС должны проводиться не только с позиций удовлетворения заданным техническим характеристикам самой системы, но и удовлетворять задачам обеспечения ее ЭМС с соседними РТС.

Поэтому разработчик должен обладать соответствующими знаниями по ЭМС РЭС и конкретными рекомендациями по обеспечению ЭМС РЭС. Рассмотрим кратко основные пути воздействия одной РЭС на другую. На рис. 22.1 стрелками показаны основные каналы, по которым сигналы РЭС 1 прониквют з РЭС 2. По каналам 1,2 электромагнитное ! поле, излучаемое антенной РЭС 1 через прострвнство, в котором расположены РЭС, проникает в антенну или принимается конструктивными элементами РЭС 2. Этот канал действует как для больших расстояний между РЭС '1обе антен- э ны находятся в дальних зонах друг друга), так и для малых рас- Рис. 22.1 стояний (промежуточная и ближняя зоны антенн). Канал 3 "обеспечивает" излучение и прием поля элеменментеми конструкции РЭС 1 и РЭС 2: корпусами, соединительными проводами, отрезками соединительных кабелей и иных линий передачи и т.д.

Эффективность канала 3 проявляется, как правило, в ближней и промежуточных зонах излучения. Канал 4 фо1лэируется за счет возможной гальванической связи между обоими РЭС, например, по общей земле, утечки изоляции и т,д. Канал 5 образуется общими цепями питания обоих РЭС. Среди всех перечисленных каналов наиболее опасным с точки зрения ЭМС радиотехнических систем является канал 1.

Механизм взаимного влияния РТС по каналу связи через антенны "обеспечивает" около 90ь всех мешающих воздействий. Параметром, характеризукщим ЭМС по каналу 1, является коэффициент связи ф между антеннами .4, и А,, который определяется кек отноаение выходной мощности Рд„„а, проникающей на вход антенны .44, к входной мощности Р~,~, псступзкщей на вход антенны 4~ . ф Рл .г 4 Р (22.

1) ~Л Ф Соответственно пРи Работе антеннм .4л в Рекиме пеРеДачи, а антенны,4, в рекиме приема получаем вырзиениз для коэффициента связи ф' . Если антенны .4к и .4л не содеркат невзаимных устройств, то Рд,„ т,.=к г Г (22. 2) ~А В следукщем разделе рассмотрим методы расчета коэффадента связи двух антенн на произвольной частоте „г' . Для простоты полагаем, что антенны взаимные. Ко ент связи в оизвольных антенн.

Методы определения коэффициента связи антенн существенно зависят от расстояния мекду антеннами. Поэтому рассмотрим два случая (рис. 22.2), В первом случае будем считать, что расстояние гт' мекку антеннами выбрано таким, что каидая из антенн находится в дальней зоне другой антенны, т.е. г Ул т4ХС ~ — т 1А '„я,у (22.3) где ~, и ~4 - максимальные размеры апертур (диаметры) антенн,4г и,4л; ( — длина волны в свободном пространстве на произвольной частоте „4 , на которой определяют коэффициент связи у, Для дзльнейиих рассукдений введем следующие обозначения: ~ ('„с,) - коэффициент отрзкения от входа „' -й ( г' = 1,2) антенны на частоте 4; Г (л~, /) — векторная нормированная диаграмма направленности ~ -() антенны на частоте,Г' в системе координат ~' -й антенны; б'.(~,) - коэффициент усиления (Ку) ~ -й антенны в направлении максимума излучения.

Заметим, что з силу предполагаемого условия (22,3) введенные параметры Г. , ф , б зависят только от угловых координат точу ки наблюдения Л1 й не зависят от расстояния до точки наблюдения. С учетом введенных обозначений коэффициент связи двух антенн вычисляется следующим образом (1): г ф =~4 ~р,/ бк~'тг,УЛ" ) ~~ Ю( дабл()(е()(Р(ЙФ Л~Ю( .

(22 4) Иногда потери мощности, связанные с отражением от входа антенны, включают в полный НПД антенны. При этом Ку антенны б', учитывающий отражение, определяется иэ выражения С (//Я=С (м~)(~Г(Г)й С (ИУ, (22.5) С учетом (22.5) выражение для коэффициента связи антенн принимает вид Я Ф = ( ) б,' (ЛУл,Ю~г (ЛУ, „б//.ЭГ (г) / . (22.6) С точки зрения обеспечения ЗМС коэффициент связи мевду антеннами должен быть минимален.

Выражения (22.4) и (22.6) ясно показывают возможные и и еньшения коэффициента связи: увеличение расстояния между антеннами; уменьшение КУ каждой из антенн в направлении на другую антенну; применение резонансного согласования антенны с фидерной линией на рабочей частоте, что приводмт к резкому рассогласованию (увеличению /Г/ на нерабочих частотах); использование поляризационно развязанных антенн. й(э/, е,, и/) м! А! Рис. 22.2 Проанализируем, от чего зависит коэффициент пол иэзциониой связи сгЯ) между антеннами. С этой целью представим диаграмму найравленности Е (М) в виде произведения трех сомножителей: Р(м/=/г(муехр( ' Ф(м3е М), (22.7) где ( С(М) ! — перерезанная амплитудная ДН; х.

(М,~ — фазовая ДН; Ы(М) - единичная векторная функция ((Ы(М)(=) ), называемая поляризационной ДН. Фактически поляризационная ДН показывает ориентацию вектора электрического поля, излучаемого антенной в произвольную точку М, располокенную на сферической поверхности = сопт1 . В дальнейием поряризацию антенны, а следовательно, и ее поляризационную ДН всегда будем определять в реииме передачи. Итак, пусть известны поляризационные ДН л'~, с'л обеих антенн в релиме передам. Тогда коэффициент поляриззционной связи вырзкается через скаяярное произведение поляризационных ДН [33: л~)у) = (е, (Мл,,)),е (М,,у)). (22.81 Знак комплексного сопРЯкениЯ' в (22.8) означает,что скалЯРное произведение вычисляется для векторов Е и Ы..