P6 (Исследование параметров СВЧ-устройств), страница 4

7. Моноимпульсный обпучвтель наподобие свернутого двойного водноводного тройника и распределение поля в его раскрыве Йиеграммы нвпрввленности по подю такого облучетепя опредепяются в прибдижении Кирхгофа с учетом явпения днфракпии на прямоугольном отверстии, возбуждвемом соот- 73, ветствуюшими типемн волн [4, с. 292-2941, 11, с. 2 3), ~о, с. 418~: сб5 ~ хаев <//) АЙА ~~~хи го суммарная диаграмма направленности облучателя в плоскости Н а о О 34 о О Л о о О о Р3 О а е о Л ~~ ь $. с ~~ о О а Рис.

10. Отрвжвтельный фвзоврвшвтель с одной коммутируемой перегородкой: в — конструктивпвя схеме; б — схема включения диодов в щели йерегородкгг В качестве фазируемого излучвюшего элемента решетки используется отрезок круглого вол н водо, звкороченцый нв конце, в котором возбуждвется основная волна Нгг (рис. Я и 1О), В волноводе нв расстоянии Е рвсположены поперечр ные перегородки с коммутируемыми шелями, Приходящая со стороны открытого концв отрезка воо.юводв элек1ромвг нитная волив с круговой поляризацией огрожае1ся от одной из перегородок с замкнутыми с помолью цгодоо о~ ~ ~гон шьчыми щелями. При этом диоды е оствль.

ых псрего;одг..х обесточены. Если теперь пропустить ток через двв диода, расположенные в другой перегородке, а остальные диоды обесточить, то фаза отраженной волны пв открыгом конце о— резка волноводв изменится вследствие различия пути, проходимого волной внутри волновода. В том случае, когда, например, перегородки рвсположены нв одинаковом рвсстояиии друг от друга, равном ~р =' я /гг ( дв — длине волны в волноводе), наименьшая величина сквчкв фазы бгдет Выход и вход в данном фвзируемом излучвтеле оказываются совмещенными. В излучающем элементе решетки осугцествляется не только дискретное фвзироввние, но и поворот нв 00о плоскости поляризвции излучаемого облучвтелем поля Е ( Е ) изл г!вд рис. В.

йля этой цели нв входе излучателя вдоль оси круглого волноводв помещена диэлектрическая пластина под углом о 45 к вектору электрического поля линейно-поляризованной волны Е (рис. 11). Падающую нв плвстину волну Е пвд пвд можно разложить нв две волны, твк что вектор электрического поля одной волны Е пврвллелен пластине, в век— г пвд тор электрического поля второй волны Е перпендикуля- р пад рен к ней (см.

рис. 11). При распространении внутри волновода с пластиной первая волна замедляется сильнее второй, поэтому поспе прохождения пластины фазы этих волн различаются и можно подобрать длину пластины так, чтобы разность фаз была равной 90 . Песце отражения от одной из перегородок с Фии — диодами и повторного прохождения пластяны -ь о разность фаз между Е и Е составпяет 180 г ото отр Путем геометрического построения (см. рис.

11,б) можно убедиться, что это приводит к повороту плоскости попяриза- о ции Е на 90 в пространстве. пад Е ~о д У а) а! Рис. 11. К пояснению принципа поворота плоскости попяризации падающей волны Вспомогательное параболическое зеркапо 4 (см. рис.8), прозрачное для волны одной поляризации Е и отражаю- ото о шее волну, у которой поляризация повернута на 90 Е изл конструктивно выполнено в виде тонких металлическцх провопочек запрессованных в диэлектрический радпопрозрачный материал.

Принцип работы рассматриваемой моноимпульсной антенны следуюший (см. рис. 8). Энергия, изпученная облучателем 1, отражается вспомогательным параболическим зеркалом 4 назад (так как проволочки зеркала ориентированы параллельно Е ) на отражатепьную решетку 2 в виде плоской изп волны с вектором Пойнтинга, ориентированным паралпельно оси зеркала Д .

Попадая в элементы решетки 3, поле пад приобретает необходимый для отклонения луча антенны на заданный угол фазовый сдвиг, одновременно происходит по- / О ворот плоскости поляризации Е на 90 . После отре- пан жений от решетки и поворота плоскости поляризации электромагнитная волна Е проходит через параболическое отр зеркало 4. Основные характеристики лабораторного макета фазируемой моноимпульсной антенной решетки Ивина волны Л 3,2 см диаметр окружности, вписанной вокруг решетки гексагональной структуры .1) = 200 мм Расстояние между изпучатепями Ы 23,8 мм Число излучатепей й/ ~ 80 1(иаметр вспомогательного парабопического зеркала Ю~ = 204 мм У Фокусное расстояние ~ 90 мм ( — = 0 46) 7 ! Шаг между проволочками эеркапа с~~ " 2,8 мм Диаметр проволочек зеркала 2 г 0,36 мм 1(исхрет фаэирования ~( Ф л Размер,раскрыва моноимпупьсного облучателя А ~ 5 'к)Ох10) мм Ток управления ръ'ж — диодом 1 = 76 мА Напряжение управления решеткой 0 10 В Максимапьный ток управления всей решеткой <У, 13,6 А Мощность, рассеиваемая на баластных Рн 125,6 Вт Максимапьная мощность, потребпяемая на фаэирование всей антенны Р~,~ 136 Вт Мощность, рассеиваемая на,э~тк — диоде Р = 0,05 Вт Расчетное задание Содержание расчетного задания зависит от выпопняемого варианта работы: вариант 1 рассчитывается по методике, иэпоженной ниже: Е' (1п~; Е Гх); Г (()); Я; вариант ):( расОБлен ~ ке ~ ки считывается по методике, изпоженной ниже: г б ((и) ' обп лн йг (т); ~ли ('~.).,н 1, Рассчитать диаграммы направленности моноимпупьсного облучателя по напряженности в плоскости Н по формулам (17), (18).

При етом дпя исследуемого макета Д = 32 мм, 4 = 60 мм, В 10 мм (см. основные характеристики пабоРатоРного макета). ПостРоить Г, .г и на ОБЛ Ен пил дн одном графике. 2. Рассчитать амплитудное распределение поня в раскрыве решетки для суммарного и раэностного каналов по теоретическим диаграммам Г „ , ~' обпучателя 27 (см. предыдущий пункт), используя расчетные формулы (13) и полагая для определенности, что плоскость И облучателя совпадает с плоскостью $ " 0 (см. рис.

В): » Е (х) = — Г ,о он~»г.н и»» ( у (). . =2У~УЕУ (19) 2.Е у» с»»т )»» 1(ля нсслед1е.. ого лабораторного макета отношение— У Л А'л 0,45, »педовательно, у' = 58 (см. рис. О). Полагая для удобства вычислений текущий радиус нор'.нрованным, т.е. < 1, имеем (л 1 е 1 и величина 2 у = 1,8. »' енЯЯ»(' в пРеделах 0»58, опРеделить о, .т и Ехх а(х) причем данные по распределениям пронормировать к максимальноьу значению для каждого из ннх. Построить графики нормированныХ зависимостей Е (х), Х,Е ха 3.

Аппроксимировать кривые, рассчитанные в п. 2, функциями (7), (8), полагая в них )» О. Парах етоы Я, р и сс следует подбирать по наиболее близкому совпадению аппрокснмируемых и ацпроксимируюших кривых. Йпя исследуемого макета при аппроксимации Е~ иГх) распределения следует ориентироваться на,О 1+2; Я = 0,9+1; а для Е (»т)-»к=08,1. я,и Рассчитанные аппроксимирующие кривые строятся на тех же рисунках, где нанесены соответствуюшие аппроксимируемые кривые.

4. Рассчитать суммарную и разностную диаграммы направпенности в соответствии с расчетными формулами (9), (10) ипи (11), (12); значения функций Л,('и), Л ('и) и Л (и) приведены в табл. 1. )(ля исследуемого макета 2 Я " 20 см; Л = 3,2 см. Коэффициенты о', р, ос берутся из п. 3; коеффициенты я н»ю дпя данного макета»у 0,85; »»г= 1. Построить на отдельных графиках диаграммы направпечности ъ функции угла о о в»п»торнадо углов — 40 а»т з 40 (диаграммы в инте; о о вале — 40 а' О < 0 строятся из соображения симметрии). 1(пя удобства дальнейшего сравнения с экспериментом уас считанные диаграммы следует строить по мощности Г и У' „ Расчет суммарной и ревностной диаграммы направленности антенны Гид , У~и по формудам (9), (10) иди (11), (12) можно проводить, испопьеуя программы, реализованные на языке Фортран 1У в кодах машины М4030, имекпдиеся на кафедре.

Таблица 1 Л,() Л, (и) Л,( ) '29 0 0,5 1 !,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 8 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,8 10 10,5 11 11,5 12 1295 13 13,5 14 14,5 15 1 0,9691 0,8801 0,7439 ОД767 0,3877 0,2260 0,0785 -0,03302 -0,10269 -0,1310 -0,1242 0,09223 -0,0473 -0,0013 +0,0381 0,0687 0,0643 0,0545 0,0339 0,0087 -0,0229 -0,0312 -0,0385 -0,0353 -0,0312 -О, 0082 0,0081 0,0113 0,0191 О, 0240 1 0,9793 0,9192 0,8252 0,7057 0,5710 0,4321 О 2895 0,1821 0,0861 0,0148 -О,ОЗ(О -О,О6З9 -О, 0582 -0,0492 -0,0328 -0,0141 О, 0247 0,0143 0,0202 О, 0204 0,0126 0,0071 О,ОО16 -О,ОО66 -0,0091 -0,0114 -0,0092 -0,0068 -0,0044 -0,0021 1 0,9845 0,9390 0,8670 0,7737 0,6654 0,5494 0,4330 0,3226 0,2237 0,1401 0,0739 0,0255 -0,00618 -0,0235 -0,0294 -0,0273 -0,0205 -0,0119 -0,0037 0,00280 0,0075 0,00745 0,0074 0,0052 0,0043 -0,0002 -0,0004 -0,0001 0,00091 О,ОО15 Дпя расчете Г используется прогрвмма Расчет диаги граммы направленности двухзеркальной аитеины" — шифр Кс о 7' 74 .

В нее следует ввести численное знвчеиие пирея,ет ров о'= Л БРА и ф МР в соответствии с п. 3; спедует пгложить пвраметр, отсутствуюший в расчетной формупе,,)' ГАММА О. 1(ля расчете ("ли используется программа Расчет разно тпой диаграммы направпенпости моноимпупьсной ан— т .пы" — шифр 7('бЮT(5'. В иее спедует ввести численное значеиие параметров ги =:И = 1, 5= ВЕТЛ - 0,85 и ж АЕГА (из п. 3). й~ аграммы Е' (и), Р и ('ы) рвссчитываются в интерЕи папе пэ, аметров Я 0 э 15 (примерно гпавный и двв боко— вых пепестка) с шагом с) м 0,5. 5, Рассчитать коэффициент усипения б, и крутизиу и о для неоткпоненпого луче 6'„, 0 по формулам (15), полагая ээ (~ ) — 0,15; у 0,5 (-3 дБ); «оэффициент у, [см.

формулу (16~ ] спедует попагвть рваным 1, так как антенна дпя 6' О сфазирована без коммутационных фазовых ошибок. Экспе иментальнвя часть Описание лаборвторной установки и ее схема Пвборвторная установке (рис. 12) состоит из стойки 1, нв которой установлена исследуемвя внтенна 2; двух детекторных секций суммарного и ревностного ваимутальных каивпов 3 и 4, этвпониого измерительного рупора 5, укрепленного на стойке исследуемой антенны; пульте уцревпения 6; бпокв питания фазоврашвтепей 7; передаюшего рупоре 8, паборвторного генераторе 9 типа ГЗ-14А и двух измеритепьных усилитепей 10 и 11 типа 28- ИМ. Схема паборвторной уствновки приведена иа рис.

13. Вследствие нелинейной характеристики детектора показания измерительного усилителя типа 28-ИМ пропорцноивльны примерно второй степени нвпряженности дода. Описание устройства измерительного усипитепя и генератора, в также правила работы с ними изпожены соответственно в (3), [8) . В моноимпупьсной чокационной станции в момент посылки зондируюшего импульса системе работает только по сумь грному каналу, в прием ведется по обоим каналам.