Комягин Р.В., Хандамиров В.Л. Исследование антенны с электрическим сканированием лучом (2015) (1095429)
Текст из файла
Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаР.В. Комягин, В.Л. ХандамировИсследование антенныс электрическим сканированием лучомУчебное пособиеУДК 621.396.67ББК 32.845К63Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ruпо адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/212/book964.htmlФакультет «Радиоэлектроника и лазерная техника»Кафедра «Радиоэлектронные системы и устройства»Рекомендовано Редакционно-издательским советомМГТУ им.
Н.Э. Баумана в качествеучебного пособияРецензенты:нач. отдела антенн НПК-3 В.Е. Сагач, канд. техн. наук А.В. Гаврилов,канд. техн. наук, доцент С.И. МасленниковаК63Комягин, Р. В.Исследование антенны с электрическим сканированиемлучом : учебное пособие / Р. В. Комягин, В. Л. Хандамиров. —Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. —46, [6] с. : ил.ISBN 978-5-7038-4043-6Рассмотрены принципы построения и расчет сканирующих антенн типа «фазированная антенная решетка».
Наряду с общимитеоретическими сведениями приведены расчетные соотношения,необходимые при курсовом проектировании. Даны методическиеуказания к выполнению лабораторной работы студентами 3-го курса по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны».УДК 621.396.67ББК 32.845ISBN 978-5-7038-4043-6© МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 2015© Оформление. ИздательствоМГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015СПИСОК СОКРАЩЕНИЙАФАРДН(Д)ФВКИПКНД(М)ЭМСПФАРРЛССВЧУБЛУУФАРФХЭМС— активная фазированная антенная решетка— диаграмма направленности— (дискретный) фазовращатель— коэффициент использования поверхности (раскрыва антенны)— коэффициент направленности действия— (микро)электромеханическая система— пассивная фазированная антенная решетка— радиолокационная станция— сверхвысокая частота (сверхвысокочастотный)— уровень боковых лепестков— управляющее устройство— фазированная антенная решетка— фазовая характеристика— электромагнитная совместимость 3ПРЕДИСЛОВИЕВ настоящее время широкое распространение получили остронаправленные сканирующие антенны СВЧ. Сканирование позволяетвести обзор окружающего пространства, сопровождать движущиесяобъекты и определять их координаты.
Замена ненаправленных илислабонаправленных антенн остронаправленными сканирующимиантеннами дает возможность получить не только энергетический выигрыш в системе вследствие возрастания коэффициента усиленияантенны, но и в ряде случаев ослабить взаимное влияние одновременно работающих радиотехнических систем, т.
е. обеспечить ихэлектромагнитную совместимость.Применение фазированных антенных решеток (ФАР) для создания сканирующих остронаправленных антенн позволяет достигнуть высокой скорости обзора пространства и способствуетполучению полной информации о распределении источников излучения или отражения электромагнитных волн в окружающемпространстве.ФАР состоит из следующих составных частей:возбуждающего устройства — облучателя и коллекторнойрешетки излучателей (в ФАР оптического типа) или волноводнораспределительной системы (в ФАР с волноводным способом возбуждения), служащего для возбуждения волн в элементах антенной решетки;фазовращателей, предназначенных для управления фазовымсдвигом волны в канале каждого излучателя и, соответственно, дляуправления углом отклонения луча диаграммы направленности (ДН);излучателей, передающих электромагнитные колебания вовнешнее пространство после фазирования.В настоящем издании рассмотрены в основном ФАР оптического типа, преимущество которых заключается в простоте системы распределения мощности. 41.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАСЧЕТСКАНИРУЮЩИХ АНТЕНН С ФАЗИРОВАННЫМИАНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ1.1. Основные особенностифазированных антенных решетокАнтенно-волноводное устройство, обеспечивающее излучениеи прием радиоволн, — неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам антеннопределяются назначением радиосистемы, условиями размещенияна местности, режимом работы, допустимыми затратами и т. д.Реализуемость необходимых направленных свойств, помехозащищенности, частотных, энергетических и других характеристик антенн во многом зависит от рабочего диапазона волн.
Хотя в радиотехнических системах используют разные диапазоны частот,сверхвысокие частоты (СВЧ) получают все более широкое применение. Это объясняется тем, что в диапазоне СВЧ антенны могутсоздавать остронаправленное излучение с лучом шириной до долей градуса и усиливать сигнал в десятки и сотни тысяч раз. Этопозволяет использовать антенну не только для излучения и приемарадиоволн на большие расстояния, но и для пеленгации целей,борьбы с помехами и для решения ряда других задач.Антенны СВЧ широко применяют в связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах управления летательных аппаратов, радиоэлектронного противодействия, радиовзрывателей, радиотелеметрии и др. Успешное развитие радиоастрономии и освоение космоса во многом связаны с достижениями антенной техники СВЧ.Одним из важнейших направлений развития антенной техникидиапазона СВЧ являются пассивные и активные фазированныеантенные решетки (ПФАР и АФАР).
Применение этих типов антенн дает возможность существенно повысить быстродействиерадиотехнических систем. В частности, применение ПФАР иАФАР имеет особое значение для повышения скорости обзорапространства в радиолокационных станциях (РЛС). Современные5устройства СВЧ с электронными приборами и электрическиуправляемыми средами позволяют не только создавать управляемое фазовое распределение в антенной решетке (т. е. вести электрическое сканирование), но и обрабатывать первоначально поступающую информацию (суммировать поля, преобразовыватьчастоты, усиливать сигналы и т. д.) непосредственно в СВЧ-трактеантенны.Дальнейшее улучшение характеристик радиотехнических систем с ФАР, таких как разрешающая способность, быстродействие, пропускная способность, дальность обнаружения целей,помехозащищенность, можно обеспечить, совершенствуя методыобработки пространственно-временных сигналов, излучаемых ипринимаемых антенной.
При этом антенна служит первичным звеном обработки и в значительной мере определяет основные характеристики всей системы. Переход от механического сканированияк электрическому приводит к усложнению конструкции антенныпо причине применения ФАР. Например, если одна зеркальнаяантенна заменяется решеткой излучателей с фазовращателями иустройством управления, то наличие большого числа фазовращателей, увеличение протяженности тракта, использование делителей мощности и других элементов повышают стоимость антенны,а также тепловые потери в ее тракте и вероятность фазовых ошибок в раскрыве, что снижает коэффициент усиления антенны.Поэтому переход к АР с электрическим сканированием целесообразен только в тех случаях, когда механический способ необеспечивает требуемых характеристик управления: при одновременном наличии нескольких сопровождаемых целей в пространстве или необходимости адаптации к большому количеству помех,а также в ряде других случаев, требующих замены апертурной антенны решеткой излучателей.Основные требования к антенне с электрическим сканированием исходят из того, что она должна обеспечивать в первую очередьнаправленность излучения.
Этот параметр определяет требуемыеформу и пространственную ширину луча в двух главных плоскостях, допустимый уровень боковых лепестков диаграммы направленности и поляризационную характеристику, описывающую поляризацию излучаемых и принимаемых волн и допустимые приэтом потери.6Существует определенная связь между характеристиками,определяющими направленность, и относительными (к рабочейдлине волны λ) размерами антенны L.В линейных и плоских АР при электрическом сканированиименяется эквивалентный плоский раскрыв, под которым понимают проекцию раскрыва на плоскость, нормальную к направлению луча. Вследствие чего в процессе сканирования меняютсянаправленные свойства антенных решеток.
Таким образом, изменения ширины луча, коэффициента направленного действия иполяризации при сканировании должны быть обязательно учтеныпри электрическом расчете антенны. При проектировании передающих и приемных антенн с электрическим сканированиемважно обеспечить необходимую мощность сигнала на входе приемного устройства; максимально допустимую мощность излучения, при которой обеспечиваются электрическая прочность и допустимый тепловой режим; мощность, затрачиваемую на управление положением луча в пространстве; мощность СВЧ-потерь вантенне и тракте.Частотные свойства антенн характеризуются наибольшими изменениями частоты излучаемого (принимаемого) сигнала, при котором основные параметры антенны не выходят за допустимыепределы.
При расчете электрических сканирующих антенн целесообразно назначать рабочий диапазон антенны и полосу частот излучаемых сигналов. Требуемая полоса частот обусловлена излучением или приемом антенной сигнала с заданным спектром частот.Диапазон частот определяется условиями работы последовательново времени на разных частотах рабочего диапазона, т.
е. допускаетпри изменении рабочей частоты синхронное изменение некоторыхпараметров антенны. Например, чтобы сохранить направление луча в пространстве при изменении рабочей частоты передатчика,меняют фазовое распределение вдоль АР с электрическим сканированием. Переход от механического сканирования к электрическому приводит к уменьшению рабочей полосы антенны, тем более значительному, чем больше КНД.На характеристиках управления и сканирования основан выборспособа сканирования, типа излучающей АР и ее элементов, системы управления и т.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
