P3 (Исследование параметров СВЧ-устройств), страница 5

Р экие с9 а' трл графика для фазоврашателя — ф = ~ (.у ), аб ~д ~Д Лд~ = /' (,)' ) н величина неравномерност1 ею выходной мощности дР дБ. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие явления наблюдаются в феррятах с продочьным намагничивающим паяем? С поперечным чамагничиваюшим полем? 2. В чем закгпочаются особенности структуры ферритов и каков лоряцок величин их параметров на СВеН тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической и магнитной пронина емостей? 3.

Явления, происходящие при температуре Кюри. Порядок величин этой температуры. 4. Какова природа потерь в ферритах в сантиметровом диапазоне волн и на более длшшых вллнахэ 6. В чем причина поворота плоскости поляризации волны в продольно намагниченном феррите? 6.

Какова физическая природа явления ферромагнитного резонанса в намагниченном феррите? 7. Принципы работы воляоволнс-шелевого и двойного Т-моста Где они испопьзуются? 8. Прлшип работы фьзоврашателя с дискретным изменением фазы. выполненного на ферритах с прямоугопьной петлей гистерез пса 9 Принцип работы ферритового волноводного резонансного вентипя 10. Принцип работы ферритового волновоцного веитипя на "смещении поля". 11. Принцип работы поляризационного и фьоовогс пиркупяторов 12 Конструкция и принцип работы мостового У-цирнупятора 13.

Нарисовать графики действительной и мнимой частей магнитной проницаемости феррита для волн с попярязацией правого и левого вращения в функции продольного иамагничяваюшего поля. 14 Как троиэвоцится измерение фазовой характеристики взаимнсго фазовращателя? 15 Как производят .я измерения прямого и обратною затухания Вентипя"'. 16 Как и-меряется развязка между плечами циркулятора? 17. Как производится измерение Ка.

с помощью аттенюатора? 28 Рв бота % 2;3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОММУТАНИОННЫХ АКТЕННЪ|Х РЕШЕТОК ~,~~цяв' 1) . Р Ф Р Ф диаграмм направяениости (ДН) коммутационных антенных рошаток (АР) и способами электрического упрввпевия луча АР; 2) приобрести прахтиче.кие навыки метематичесхого моделировения характеристик коммутационных АР в диалоговом режиме: 3) исследовать ДН коммутационных АР рвзгнчных структур в зависимости от вида амплитудного распределения, структуры АР и способе управления фезой сигнвлов возбуждения излучателей ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ Для поцготовки к лабораторной реботе достаточно и. учить теоретический ватерпас, изложенный в данном пособии Дополнительные сведения о теории коммутационных АР можно найти в литературе (1.

4, 5. 6) . В реботзх (б, 4) излаюется теория антенных решеток с коммутационным споссбом у:рваления дивграммой иапрввпеяностя, Особенности работы коммутвционных фазоьрашетелей. их хврактеристикн, параметры и лемы построения приведены и (4) В работе ГВ) очиааны АР с оптимальными диаграммамя нвправпеиности (долъф-чебышевские АР), в (6) описан один из способов подавления коммугационных цепестков АР В настолшее время широкое распрострвнение папучилц остронаправленные скаиирукшие антенны СВЧ Сканирование позволяет осушествлять обзор окружающего пространства, сопровождение двигаюшегося сбьекта и определение его угловых коорш1н ~т. Реализация рвзвичяых видов амплитудно-ф.зовых распредепений в фАР значительно про1пе, чем в зеркальных.

рупорных, линзовых н других антеннах СВЧ, тат как в систечу распределения СВЧ-мошности по из. учателям ФАю можно вкпючать яаправаенные ответаители, фазоврвшетели, коммутаторы усили:- тели и другие эпементы, обеспечивиош-о требуемое распреш . ление или укрепление Резличные виды амплитудно-фязсвых распределений позволяют практически реализовать тзк называемые оптимальные 2Э диаграммы нааравпенности (ДН), т е имеюшие наименьший уровень боковых лепестков,(УБЛ) пря заданной шнрина гдав- иаго лепестке впи, наоборот, наименьшую ширину 1павного ле- песты при заданном УЕЛ.

а также диаграммы направпеяьости, имеюшне г~ убокие провалы в направденнн придельных помех впе гпавиого лепестка ФАР. Теорема перемножения, множитель ФАР Ссновоь элементарной (кпасснческой) теории ФАР является теорема перемножения (1), которая гласит; в сдстеме из М ядентичных и одинаково направпеиных излучателей с совпадаюшнмн функпнямн распределения тока пситное электромагнитное поле излучения пропорпнонапьно произведению векторной характеристики излучения одиночного элемента ~ (9, Г~ ) на скалярный множитель направленностя ~ ~ЮСу) свстсмы яз М воображаемых точечных изотропных нэпучатепей; прнчем множитель системы (решеткн) полностью учятывеет как расположение элементов в пространстве, так н распредепение комплексных амтшптуд токов по их входам.

В соответствии с теоремой перемножения анаграмма направпенности ФАР определяется следуюшнм образом У(В,Ю)-Д<В,Ю ~ ~В,Ю, (23 ) гдэ 9, ~> — углы в сферической системе коорднчат (см. рнс. 23.1). Диаграмма направленности отдельного нэпучателя ~ ( 6, ~Р) отражает векторный характер напряженности поня (те. попяризапяю попа излучения).

Дпя большинства ФАР ДН иэлучатепя явпяется мепленно меняюшейся функпней по сравнению с множителем решетки, следовательно, все основные антенные характеристики ( коэффипнент направленного действия, шярияа луча, уровень боковых лепестков н т.д.) в первую очередь определяются множителем решетки. Для ФАР, излучатели которой произвольным образом размешены на некоторой плоскости (рис, 23 2), множвтеиь решетки имеет внд СВ,Ф)= Х 1' ЕжР~М(Х МУГОВ+~ гй~~жад~,(232) ~Ж где Г ! ~д! Г - комплексная амплитуда сигнала возбуждения та-го излучателя; Ф~, у' — координаты п -го из- В тэ лучателя; то= 2 Ж /Я; Я вЂ” длина волны.

Рис 23 1 Ри. 232 Если фазы сигналов возбуждения излучателей ФАР выбраны следующим образом: 9' = - ~(-'~„~уФя+ У„~')х~гл)'~' ~ $у ° то в направлении Д, Я~ происходит синфазиое сложение полл ' лей, излучаемых элементами ФАР, т е этому угловому направлению будет соответствовать махсимум множителя решетхи Следовательно, меняя фазы сигналов возбуждения излучателей в соответствии с выражением (23.3), можно изменить положение луча ФАР в пространстве, т е осуществлять электрическое сканирование Кроме того, как следует из выражения (23.2), вид функпни ~н ( 9, ((" ) зависит от амплитудного распределения возбуждающих сигналов по излучателям ФАР Из теории известно (4), что ширина ДН и уровень боковых лепестков зависит от вида амплитудного распределения возбуждающих сигналов Наибольшее распространение на практике находят ФАР с периодааеским законом размещения излучателей (эквидистантные решетки) Сетка расположения элементов ФАР может быть ортогональной (рис 23 3) или треугольной (рис.

23 4) При размещении излучателей в узлах периодической координатной сетки синфазное сложение полей отдельных излучателей ФАР возможно не только в направлении главного максимума ДН, но и в других угловых направлениях, которым соответствует про- 31 странственный фазовый сдвиг, компенсируюший сдвиг фазы сиг палов между излучателями Рис 23 3 Рис. 23 4 Если излучатели ФАР распопожены в узлах ортогональной периодической сетки и возбуждены = одинаковыми ампцитуда- ми (1 ( = (~( то множитель ФАР принимает вид где Л(~, А~у - число столбцов и рядов в структуре ФАР; й', Ыу - расстояние между изпучатецями по осям ОХ и 0У у ~~ 1' 'х ~ать ~гл ~гл 1 'Ъ ~ы~ 'игл у~ж ~~л Множитель решетки (23.4) является периодической функцией по аргументам ~', 7~ Максимацьные значения функции (23.4) (максимумы ЛН) соответствуют моментам равенства нупю знаменатепя в выражении (23.4) (рис 23 5) Периодичность множителя эквидисгантных решеток сохраняется и для других видов амппитудного распредецения, отпичиых от равномерного Пространственная ориентация дополнительных дифракдионных максимумов ДН зависит от расстояния между излучателями, При уменьшении расстояния между ними количество днфрак- 32 пиоиных максимумов, находяшися в области действительных о углов (9 б 90 ), уменьшается.

фазы сигналов возбуждения излучателей могут быть выбраны таким образом, что отклонение главного лепестка ДН о от нормали будет превышать 90 (лепесток уходит за горизонт) В этом случае величина ((T (~, + ~ '(' )Х )йядолжна превышать единнду, что возможно лишь при мнимом значении угла 9 Поэтому область углов, для которых Х~п6 т 1, называется областью мнимых углов Выбор структуры расположения излучателей фАР Для нормальной работы фАР необходимо, чтобы в области действительных углов находился лишь однн главный максимум решетки, а дьфракпионные максимумы отсутствовали, Прн использовании прямоугольной сетки размешения излучателей йи. фраклионные максимумы отсутствуют, если расстояния между излучателями в направлении координатных осей удовлетворяют следуюшим условиям: Е~ < л р 11 —,(23 5) М l +) уюиВ „~ у (+~йв8(, где Ю„~я, $, - максимальные углы отклонения луча в плоскостях 2,рффи'™и~ МУ (см.рис.