Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 77
Текст из файла (страница 77)
= Со — = сопз1 Ро Рх (22,25) Р. =- Ск'1(с; ч- С„" + Со). Максимальный диапазон перестройки частоты ущох =. Лщщах!що можно найти из (22 24), если ьщах -- — — ЛЕщах! (гр — Е)о с учетом выражений (22.17), (22.20), (22 23) п (22 25) Со 0 о! Унор щах( Рх('к !Гща..— — Ро Сь ггР+! Егпер гдах ! (22.26) ! Упер гпах УЗУк пук ! Упер щах ! ~ ЗУгг Ргодт = -( = 1 пук !У„.р .х! >ЗУк. (22.27) Подставляя (22 27) в уровненне (22 26), находим макснмальдо возможную девиа. цкю частогы уокт АГ с вардкапом 1 1 1 Упор щах ) Гг с, (1+гР1!У.„р .!) '( зи„,) у = (кук ! Укор гкох! ~ЗУк 0 5 — 1-'к1! 1'дор щах ! — — прн ! упер гдах 1> З(гк.
г.к 1 Г 2~РГ)Удар щах! 334 где Ук = У)Р, — полное напряжение на контуре АГ. Напомнам, что для поддсржааня неизменного режима АГ Рг должно менкться одновременно с Р. в соотнетствни с (22 25). Граница максимальной девнацнн частоты определяется из (22.26) (штрнховая линия на рнс. 22.8) Как видно нз рдс. 22.8, с увеличением р, девнация частоты сначала растет, потом падает. Максимальной девиацнн у,„а =- у дт можно достнгнуть, выбиРаа оптнмальный козффнцпент включенна Раодт ваРикапа в контУР. Значение Рз одт находится нз (22 26) прн условии г(ущкх)г(ро = 0: Максимальная девиацик частоты зависят от двух отношений: Са/С„н Упер шах/Ун Для увеличения а юоит/ма отношение Со/Сн нужно делать большим.
П йределе Са/Си -ь ), если Са —— Сз, а Ст » С, и Са » Се. Отношение Уперши„/У„связано о характеристиками варикапа и ДГ. Очевидно, что ббль. шую девиацию можно получить в малице~циам АГ, когда Уи соизмеримо с (/пер о1ах Г Л А В А 23. ПЕРЕДАТЧИКИ ДЛЯ РАБОТЫ С ФАЗИРОВАННЫМИ АНТЕНН(ЕМИ РЕШЕТКАМИ 25Л. СЛОЖЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ В ЛРОСТРДНСТВЕ Излучение и прием сигналов с помощью фазированных антенных решеток (ФАР) находит в настоящее время все более широкое применение. Благодаря использованию электронно-управляемых фазовращателей и переключателей в радиосистеме с ФАР можно быстро и с высокой точностью менять форму и положение диаграммы направлепости (11Н), выбирать и сопровождать одновременно несколько целей и решать ряд тактико-технических задач. С помощью ФАР происхо.
дит эффективное сложение в пространстве мощностей от многих генераторов высокой частоты [20). Число излучающих элементов и каналов, входящих в ФАР, может достигать нескольких тысяч. Радио- передающие устройства, в которых формируются сигналы для ФАР, значительно сложнее, чем обычные передатчики. Но в радиосистеме с ФАР появляется возможность излучать в заданном направлении весьма большую мощность, недостижимую в одноканальном передатчике. Идентичные излучающие элементы ФАР размещены по плоскости апертуры равномерно (рис.
23.1) в узлах прямоугольной сетки т Х и с расстоянием между элементами 1, и 1, соответственно. Заданное направление излучения характеризуется углами а и р по отношению к осям симметрии ФАР. Чтобы создать в направлении М плоский фронт неискаженной волны, необходимо в произвольном излучателе с номером (, / скомпенсировать пространственное запаздывание на время Ы,/=(([,сова+/(,созЯ/с, (=1> 2, ..., ги, /=1, 2, ..., п, (23.1) где о = 3 10' м/с — скорость света. Пусть, например, в направления М надо сформировать сигнал и (О = = У соз [ш4 + Ф (01 с угловой модуляцией, где Ф (/) — закон модуляции фазы, Такой сигнал на фронте волны в пространстве будет иметь место, если элемент ФАР с номером (, / излучает сигнал иу = У, соз [ш, (( — Дй/) + Ф (( — Д/у)1 = У, соз [ю4+ Ф 03 + + бФ (01.
(23. 2) Это значит, что сигнал должен быть пропушен через линию задержки с запаздыванием на время д/О или через фазоврашатель, вносяший сдвиг фазы дфп (Π— шайб/+ Ф У вЂ” а(У) — Ф ((). 555 В тех случаях, когда полоса сигнала и апертура ФАР небольшое, так что простр ~ствениоезапаздываиие медленно меняющихся амплитуды и фазы ие ска. ап ~х зывается на форме спектра сигнала, разность двух последнпх слагаемь в игры (() мала )Ф (à — дй ) — Ф (()! « 1 При этом для установки луча ФАР н заданное положение достаточно в произвольном Н.м канале иметь фазовый сдвиг д~Рээ = — юабйр (23 3) Лля широкополосных сигяалов при крупноапертурной ФАР необходимо не только проводить фазирование на несущей частоте (первое слагаемое в А!р„(()), ио н менять фазовый сдвиг во время излучения.
В соответствии с приведенными соотношениями качание луча ФАР происходит за счет изменения временнбй задержки на А(„или управляемого фазового сдвига, устанавливаемого в тракте питания каждого излучателя. Команды, управляющие устройствами задержки или фазовращателями, вырабатываются в ЭВМ, действующей по определенной программе. Иногда используется также частотный метод сканирования, когда для управления положением ЛН изменяется несущая частота ш,.
Лискретиое устройство временнбй задержки выполняется обычно по принципу коммутации отрезков линий передачи различной длины (рис. 23 2). В СВЧ переключателях применяются р — ! — п-диоды, управляемые циркуляторы и др. В устройствах временной задержки предъявляются высокие требования к постоянству модуля коэффициента передачи при разл! чных задержках, к точности времени запаздывания, к дисперсии в трактах передачи, к стабилы ости задержки в диапазоне температур и др. Управляет ые фазоврэшатели реачизуют на ЛБВ, на основе варакторных диодов, в виде д~ скрет~ ых переключателей из реактиинь х элементов типа изображенных на рпс 23 2 и др Оип обычно проше устройств временной задержки, но исключение целого числа периодов несутдей частоты (например, в ЛБВ), во первых, требует )сложненич программы управляющей ЭВМ, во-вторых, может приводить к искажению сигнала ьа фронте волны прн большой скорости передачи виформзпвв Лля упрощения систем управления многоэлементной ФАР иногда разбивают ФАР на подрешетки (рис.
23.3), диаграмма направленности которых играет поль ЛН элемента в обычной ФАР. Такое разбиение позволяет точнее выполнить требуемый временной сдвиг (231), так 47 Рнс 23 ! Схема плоской фазированной антенной решетки 33$ и Рис 232 Схема устройства регулн. руемой времеинбя задержки Рнс. 233 Принцип разбиения большой фазированной антенной решетки ва не. сколько подрешеток как в устройствах временнбй задержки т можно реализовать дискретную задержку на целое число периодов, а плавные фазовращатели ф устанавливают точное значение требуемого фазового сдвига.
С точки зрения широкополосного сигнала антенную решетку можно представить частотно зависимым четырехполюснпком, вносящим амплитудные и фазовые искажения во входной сигнал Задачей построения устройства формирования сигналов для ФАР является, в частности, минимизация этик искажений 23.2. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ПЕРЕААТЧИКОВ С ФАЗИРОВАННЫМИ АНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ К радиопередающим устройствам с ФАР предъявляются два основных требования, являющиеся зачастую противоречивыми: возможность быстрого электронного управления положением ЛН и создание большой мощности в пространстве в направлении излучения.
Способы реализации первого требования кратко обсуждались в й 23.!.Для получения заданной суммарной мощности можно применить одноканальный возбудитель, мощность которого разветвляется с помощью делителей мощности и через устройства управления задержкой в каждом канале подается на излучатели ФАР (рис. 23 3). На выходе передатчика необходимо развить мощность, превышающую суммарную излучаемую из-за потерь в устройствах задержки и разветвления. Избежать прюгенения мощного возбудителя можно в передатчике с модульным построением выходных каскадов устройств формирования а усилителями мощности (УМ) в каждом канале (рис.
23 4, а). Можно также использовать активную антенную решетку с фазиро- 337 ванными АГ, расположенными непосредственно иа раскрыве ФАР (рис. 23.4, б), Передатчики типа изображенных на рнс. 23.4, а более громоздки, требуют разделы<ых элементов для усиления мощности и управления задержкой, в них трудно разместить усилительньге модули непосредственно на раскрыве антенны. Основное их достоинство— возможность суммировать сверхвысокие мощности в пространстве и управлять задержкой в каналах при малой мощности.
Передатчики с АГ в раскрыве (рис. 23.4, б) проще по коиструнции, чем о усилителями. В качестве активных элементов могут использоваться электронные приборы магнетронного типа, диоды Ганна, лавинпо-пролетиь|е диоды и и др. г.ущественным преимуществом подобных устройств является то, что большинство активных элементов СВЧ наиболее эффективно работают именно в автоколебательиом режиме.
Упрощает конструкцию передатчиков с автоколебательными ФАР то, что роль элементов фазирования играют взаимные связи излучающих элементов решетки через их общее поле излучения. При большом числе каналов суммарная излучаемая мощность на несколько порядков превышает предельную мощность отдельного генераторного прибора Каждый автоколебательный модуль может содержать несколько АЭ или представлять ансамбль взаимно синхронизированных АГ, работающих на один общий излучатель. Это позволяет поднять излучаемую мощность еще на порядок. Основная проблема в передатчиках с автоколебательными ФАР— это обеспечение фазирования, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
