Диссертация (Диаграммообразующая система оптического типа для многолучевых АФАР), страница 2

Кроме того, даннаяметодика была реализована в вычислении местоположения зондов,что позволило эффективно синтезировать ДОСОТ при произвольноммасштабированиисучетомконструкторско-технологическихтребований.7ВнедрениеОсновные результаты диссертационной работы внедрены впрактику проектирования и производства ОАО «НПО ЛЭМЗ».Результатыдиссертационнойпроектированииоптическогопятитипаработылучевойдлябылииспользованыдиаграммообразующейформированиясуммарнойприсистемыдиаграммынаправленности приемной антенной решетке ВВО-АП; результатыдиссертационной работы были использованы при проектированиипяти лучевой диаграммообразующей системы оптического типа дляформированиясуммарно-разностнойдиаграммынаправленностиприемной антенной решетке ВВО-АП.Выпущены методические указания к лабораторным работам,разработаныивнедрены"Радиоэлектроникивычислительныекомплексеиучебныйтелекоммуникаций"процедуры,MathCAD,впроцессМИЭМреализованныекоторыеиспользуютсянапринакафедреНИУВШЭпрограммномпроведениилабораторных работ по курсу "Техническая электродинамика" в 7, 8семестре для групп по специальности 211000 "Конструирование итехнология электронных средств".АпробацияРабота в целом и ее отдельные результаты докладывались иобсуждались на: 18-ой Международной студенческой конференции-школесеминаре «Новые информационные технологии», Крым, 2010 г. Научно-технической конференции студентов, аспирантов имолодых специалистов МИЭМ, Москва, 2009 – 2012 г.

г.8По теме диссертации опубликовано в соавторстве 2 статьи вжурнале “Антенны”, 1 в “Радиотехнике и электронике”, 2 монографиив издательстве “Lambert Academic Publishing ”, часть материала былаиспользована в методических указаниях к лабораторным работам,выпущенных на кафедре РЭТ МИЭМ НИУ ВШЭ.Содержание работыВ первой главе излагаются: обзор по существующим методикампостроения систем диаграммообразования многолучевых антенныхрешеток (МАР). Представлены последовательные, параллельныесхемы и диаграммообразующие системы оптического типа.Во второй главе разработана методика и вычислительныепроцедурыдляоптическогопостроениятипа.диаграммообразующейРазработанаметодикапосистемынахождениюместоположения приемных и передающих зондов с учетом двухкритериев: с учетом минимизации локальной фазовой ошибки награнице апертуры; с учетом минимизации средней фазовой ошибки.Вглавепредставленпримерпостроениялинзыкакдиаграммообразующей системы оптического типа для 5-лучевойАФАР.Проведенычисленныепроцедурыпонахождениюместоположений зондов с учетом двух вышеописанных критериев.Показана возможность построения линзы с усредненным критериемдля увеличения надежности при изготовлении.

Даны сравнительныехарактеристикипостроенныхлинзипостроеныдиаграммынаправленности.Втретьейглавепроведеномоделированиедиаграммообразующей распределительной системы оптического типа9во временной области. Это позволило получить результаты дляпереходных процессов в линзе.Вчетвертойглаверассмотренпримермоделированиявозбудителя для диаграммообразующей системы оптического типа.Представлен расчет поглощающего материалы для изготовлениестенок линзы.

Показаны частотные характеристики полученноймодели.Пятаяглавапоказываетпримерпостроениясверхширокополосного Е-плоскостного частотного мультиплексораоптического типа, осуществляющего частотное деление сигнала содного входа на 3-х частотных диапазона на соответствующие тривыхода.В шестой главе спроектирован пятиразрядный дискретныйфазовращатель на p-i-n диодах на основе двухшлейфного моста.В заключении представлены выводы, которые можно сделать порезультатам изложения содержания диссертационной работы.10Глава 1. Многолучевые антенные решетки1.1 Схемы построения многолучевых антенных решетокМноголучевые антенны (МА) представляют собой устройства,способныеформироватьвпространственесколькодиаграммнаправленности (ДН), каждой из которых соответствует свойотдельный канал антенны [1].

Такие антенны могут применяться каксамостоятельные передающие или приемные устройства, но чащеиспользуются в составе сложных антенн, например, фазированныхантенных решеток (ФАР). МА имеют большие функциональныевозможности, так как обеспечивают параллельный обзор пространствав широком секторе углов с высокой степенью разрешения, допускаютодновременное сканирование несколькими независимыми лучами, атак же допускают управление формой ДН антенны, расширение...часть...Диаграммообразующееустройство(ДОУ)ИзлучающаяВходысектора однолучевого сканирования ФАР и т.п.Рис.

1.1. Структурная схема МАСтруктурная схема МА, изображенная на рис. 1.1, включает всебя излучающую часть, которая может быть выполнена в видерешеткиизлучателейилираскрыва11рупорнойантенны,диаграммообразующее устройство(ДОУ)– основнойэлементфункциональной схемы, предназначенный для создания требуемыхамплитудно-фазовых распределений (АФР) поля в излучающей части,и входы антенны в виде поперечных сечений линий передачи сединственным распространяющимся типом волны.1432ДОУ1324Рис. 1.2. Формирование соответствующих ДН входам МАПри возбуждении электромагнитных волн на каком-либо извходов МА в пространстве формируется соответствующая этомувходу ДН (рис.1.2).

Работа МА в режиме приема подразумевает, чточастьэнергиисоответствующегоплоскойволны,максимумупадающейоднойизДН,изнаправления,собираетсянасоответствующем входе антенны. Если при этом на остальных входахМА электромагнитные колебания практически отсутствуют, тоговорят, что входы этой МА развязаны.12Классификаций МА можно привести достаточно много, одна извозможных таких классификаций разделена на основе различныхкритериев. Эти критерии условно можно подразделить на две группы.Первая группа включает в себя общесистемные и антенные критерии,например, функциональное назначение МА в системе, динамика испособы формирования луча.

Вторая – критерии, определяющиеспособы схемного построения МА. Так, можно выделить два крупныхкласса МА по способу реализации излучающей части: апертурные ирешетки. На рис. 1.3 приведены схемы построения апертурныхантенн. [4]13133123222113б)а)ZФокальнаяплоскостьв)г)д)е)Рис.

1.3. Апертурные МА:а) на основе замедляющей линзы; б) на основе линзы Люнеберга;в) на основе зеркально-параболической антенны;г) на основе зеркально-параболической антенны с вынесеннымиоблучателями; д) на основе двухзеркальной антенны;е) на основе параболического отражателя типа «песочные часы»Диаграммообразующееустройствоапертурныхантеннпредставляет собой совокупность облучателей и зеркала или линзы.Облучатели, вынесенные из фокуса зеркала или линзы, формируютДН, отклоненные от нормали к апертуре. Достоинства оптических МА– это простота конструкции и возможность формирования ДН смалыми боковыми лепестками.

Недостатки же таких антенн – низкий14уровень пересечения соседних лучей, малое значение коэффициентаиспользования поверхности (КИП), громоздкость, большая масса.Для второго класса МА – МА с решеткой излучателейдиаграммообразующееустройствовыполняетсяввидедиаграммообразующей схемы (ДОС) матричного типа. В настоящеевремя известно большое число ДОС для МА на решетках (МАР).Наибольшее распространение получили МАР на основе параллельной(матрица Батлера) и последовательной (матрица Бласса) ДОС (рис.1.5). Преимущества МАР, построенной на основе матрицы Батлера(рис.

1.5, а), заключаются в возможности составления ДОС изодинаковых восьмиполюсных делителей мощности, например мостов,и набора фиксированных фазовращателей (ФВ). Однако, этаособенность параллельной ДОС предопределяет и ряд недостатков, аименно:невозможностьреализациинанейамплитудныхраспределений специальной формы, обеспечивающих низкий уровеньбоковых лепестков (УБЛ) диаграммы направленности, необходимостьиспользования числа излучателей, определяемое целой степеньючисла 2,атакжечастотно-зависимое положениелучейвпространстве.

Некоторые из этих недостатков можно устранить,используяматрицуБласса(рис.1.4,б),котораяпозволяетформировать веер ДН при произвольном числе излучателей ивходныхканаловантенны.Направлениялучеймогутбытьнезависимыми от частоты. Наличие тепловых (диссипативных) потерьпозволяет создать развязку входных каналов МА за счет уменьшенияКПД. Модифицированная матрица Бласса получается, если числоизлучателей в МА совпадает с числом входов матрицы, и при этомисключаются поглощающие нагрузки (рис. 1.4, в).15–3 дБ–3 дБ45°45°–3 дБ–3 дБб)а)11C1121C213112C12221314C1323C2232C31в)Рис.

1.4. Схемы МАР на основе матричных ДОУ:а) четырехлучевая антенна на основе ДОС Батлера;б) трехлучевая антенна на основе ДОС Бласса;в) четырехлучевая антенна на основе модифицированной ДОСБласса;16Реализация различных фазовых распределений в МА споследовательной ДОС достигается путем изменения углов наклонагоризонтальных линий передачи (рис. 1.4, б) или применениемфиксированных ФВ (рис. 1.4, в).Общий недостаток МАР на основе матричных ДОС – большоечислонаправленныхответвителей(НО),фиксированныхФВ,входящих в состав ДОС, а так же сложность разветвленной фидернойсхемы.