Хансен Р.С. Фазированные антенные решетки (2012) (1151794), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Целесообразно 6.4. Оптические ~фотонные) системы иитания Лазерныи диод Команда задержки ~Ф-разрядов) разряд Младший разряд Ь~ Ь~ Ьо Оптический 6.4. Олтические ~фотонные) системы литания 233) ~) Элементы антеннои решетки Перестраиваемый модулируемый 1 лазер Глава 6. Системы иитания антенных решеток фосфида индия.
Оптический луч получает однополосный доплеровский сдвиг, обусловленный фонон-фононным взаимодействием, Таким образом, оптическая несущая модулируется РЧ-сигналом. Пин-фотодиоды используются, главным образом, как демодуляторы для волоконной оптики, при этом имеется противоречие между квантовой эффективностью и частотой модуляции; более высокие частоты снижают эффективность. Амплитудно-частотная характеристика ограничена временем дрейфа носителей из области обеднения и постоянной по времени для емкости облас- 6.4. Оптические ~фатанные) системи литания 23Б Ц зер с модулированной выходной мощностью, разветвляе мой на группу диспергирующих оптоволоконных линий.
Они обеспечивают задержки т, 2т, 4т, (2Ж вЂ” 1)т, при этом каждая линия управляет одним элементом АР. Перестройка лазера изменяет значение т, и тем самым осуществляется сканирование лучом (см. рис. 6.48). Для больших АР нагрузочные потери могут быть значительными.
При двумерном сканировании используются два перестраиваемых лазера, а задержки по азимутальному и угломестному каналам складываются на фотоприемниках элементов ~38, 181. Глава б. Системы питания антенных решеток Решетки Бр эгга Циркулягор Г ся свои дифракционные решетки, расположенные на большем расстоянии друг от друга, чем решетки предыдущей волоконной линии. Для каждой линии необходим оптический циркулятор, а луч перестраиваемого лазера подается на оптический делитель. И в этом случае необходимо учитывать нагрузочные потери (см.
рис. б.49) ~58, бЗ, 74, 61. 6.5. Систел~атичеекие погрешности 237 6.4.4. Оптическое преобразование Фурье Поскольку амплитудно-фазовос распределение АР определяется дискретным преобразованием Фурье (ПФ) желаемой диаграммы направленности, параметры возбуждения элементов могут быть определены непосредственно путем дискретной выборки оптического ПФ. Для АР с фиксированным положением луча модулированный лазерный световой луч освещает неотражающую диафрагму с микроотверстием; последнее реализует узкий антенный луч. Диафраг- Глава 6. Системы иитания антенньи решеток 6.5.1. Параллельные фазовращатели Если параллельные фазовращатели расположены на ответвлениях или линиях питания элементов, изменения импеданса при сканированияи порождают небольшие отражения на каждом из элементов.
Эта отраженная энергия проходит через фазоврашатели и повторно отражается от линии питания вследсгвие слабой взаимной связи, присущей АР, состоящей из многих элементов. Пере- отраженная энергия снова проходит через фазоврашатель, как схематически изображено на рис. 6.5!, и излучается в виде луча второго порядка с амплиту- Глава б. Системы иитания антенных решеток ми и так далее ~441. В результате систематические погрешности порождают луч второго порядка с амплитудой Г/Ж, где Ж вЂ” количество элементов, Обычно эти систематические погрешности не критичны.
6.5.3. Компенсация систематических погрешностей Систематические погрешности могут быть уменьшены путем использования 7.2. Основные принцииы сканирующих антенных решеток 245~ Рис. 7.1. Лист электрического тока: а -- Н-плоскость; о — Е-плоскость. Глава 7. Взаимная связь сматривать также магнитные токовые листки, где Е и Н меняются местами.
В этом случае у рефлектора позади листка есть закороченная цепь о = х. Магнитный листок тока, в отличие от электрического, может быть аппроксимирован физически. Решетка закороченных щелей в металлическом экране, например, обеспечивает такую аппроксимацию. Эта простая модель иллюстрирует основное свойство ФАР: сопротивление при сканировании возрастает в одной плоскости сканирования, но уменьшается в другой. Эта тенденция проявится 7.2. Основные иринципы сканирующих антенных решеток сканирования.
У каждого элемента имеется импеданс сканирования, представляющий собой импеданс элемента бесконечной АР при данном угле сканирования, и соответствующий коэффициент отражения при сканировании. Токи (напряжения) элементов АР определяются решением импедансного (адмитансного) матричного уравнения Глава 7. Взаимная связь ванным нагрузкам. Для антенных решеток, состоящих из элементов с умеренным коэффициентом усиления, такое измерение обычно бывает достаточным. Элементы резонансных размеров ~диполи) имеют связь в Н-плоскости, уменьшающуюся как зависимость 1/г2, тогда как связь в Е-плоскости уменьшается как 1/г [130~.
Однако, как показано в работах ~48, 41, 1161, величина связи в АР асимптотически спадает в отношении 1/г2. Этот вывод подтверждается измерениями 7.2. Основные иринцииы сканирующих антенных решеток ся медленно и определяет зависимость коэффициента усиления АР от угла сканирования. Важно отметить, что ЯЕР дает конструктору радара или связной системы зависимость коэффициента усиления АР в максимуме сканирующего луча от углов сканирования.
Диаграмма сканирования элемента может быть определена исходя из имледанса сканирования и диаграммы направленности отдельного элемента следующим образом: в максимуме сканирующего .Глава 7. Взаимная связь Это дает что позволяет выразить диаграмму сканирования элемента через коэффициент отражения при сканировании, диаграмму направленности отдельного элемента и соиротивление сканирования: 7.2. Основные принципы сканирующих антенных решеток Мощность, поступающая в АР, без учета согласования или импеданса источника выражается следующим образом: Глава 7. Взаимная связь 7.2.3.1. Сравнение диаграммы сканирования элемента на прием и передачу Для точного определения зависимости сканирующей диаграммы направленности центрального возбужденного (передающего) элемента от угла и частоты в процессе измерения использовалась программа расчета плоской АР на основе тонких диполей, размещенных на квадратной сетке ~54~.
Эта программа мо- 7.2. Оеновные иринцииы сканирующик антенных решеток 25~3 ) Для согласования использовался импеданс синфазной АР: 63 + ~23 й. По сравнению с бесконечной АР значения ЯЕР отдельного излучающего элемента (называемого передающим) примерно на 2 дБ больше в диапазоне О от 40 до 80" в Е-плоскости. Для Н-плоскости значения несколько выше. Отклонение от абсолютного значения коэффициента усиления значительно больше, чем вызываемое небольшим изменением импеданса центрального элемента.
Взаим- Глава 7. Взаимная связь Диаграмма сканирования элемента вновь рассчитывалась с использованием выражения 120Н/Р х (1 — ~Г~2). На рис. 7.5 показаны абсолютные значения БЕР. У согласованной АР БЕР составляет 2лА/Ю~~, что дает к/2 = 1.97 дЬ для случая полуволновых значений, приведенных на рис.
7.5. Для Е-плоскости кривая фактически соответствует результатам, полученным для бесконечной АР до угла -70' (хотя проходит несколько ниже), однако имеются осцилляции, обусловленные краевыми эффектами. Кривая для Н-плоскости проходит 7.2. Основные принципы сканирующих антенных решеток В заключение необходимо отметить, что измерение КЕР АР с одним возбужденным элементом дает приближенные относительные рабочие характеристики сканирования, имеющие существенные погрешности, тогда как абсолютные значения являются грубо ошибочными; возбуждение только одного элемента приводит к эффектам взаимной связи с пассивными элементами.
Диаграмма сканирования элемента должна измеряться на АР в режиме приема г ччт~~т ътлчп та~п ~~~рп~-гв ъъ~и ч~мччл~лплтти~т т. л ъйсФъптпюсьттт ъ тт и~тът~т~п Паътхаълт ъл Глава 7. Взаимная связь (Знаком + обозначена комплексно сопряженная транспонированная матрица). Эта антенна с Ж портами имеет % ортогональных диаграмм излучения, которым соответствуют 5'„. В отсутствии невзаимных компонент (например, ферритов) антенна является взаимной, что делает все диаграммы направленности действительными и симметричными относительно начала координат.
Диаграммы рассеяния и излучения совпадают. Матриц импедансов или адмитансов не существует, а все Ж собственных значений матрицы рассеяния равны — 1. Д д ~ дутуур уд. 6ъг п~ ттьктттгъттъ~ь ~ хллс сэм~тъп тсь т~~ът~ 4 тт гехт 'ът7 ° ~ъу ~а ~1 т",юъз тЛъ7мгъ лъ'ъ71 тюку ъФгъ |тат 73. Проетранетвенные подходы к эффектам взаимной свези 259) ) приводит к почти синусоидальному распределению тока. Показано, что взаимный импеданс между тонкими коллинеарными полуволновыми диполями согласуется с результатами Картера 11251.
В работе 161 показано, что скрещенные диполи приближенно являются МЬА-антеннами в одной плоскости диаграммы направленности, а взаимный импеданс хорошо вычисляется с помощью МЬА-теории, если центр одного перекрестья лежит на биссектрисе сторон пвчГдгд пр л~ипеетьа Н~ бопеш.тиие епыпячи тэижр пг~и6пыжяк~т~.а и М~А булава 7.
Взаимиая связь как микрополосковые антенны ~31; таким образом, поведение взаимного импеданса диполей имеет универсальную применимость. Тонкие цилиндрические диполи эквивалентны плоским полосковым диполям, у которых ширина полоскового проводника равна удвоенному диаметру провода, а данные по взаимной проводимости щелей выводятся из результатов для полосковых диполей с помощью принципа Бабине. Для расчета взаимного импеданса обычно пригоден подход нулевого поряд- 7.3. Пространственные подходы к эффектам взаимной связи 261 Интеграл может быть вычислен численно ~этот способ предпочтителен при больших расстояниях между диполями). Однако наиболее важный вклад вносят соседние и близлежащие диполи, и для них необходимо точное вычисление.
Точное решение записывается в виде двойной суммы ~551, где шаг приращения и равен 2: у... ~' '~~'г,~ ~ц~,.глг гв ~,. ~г~,,Га,а,, ~р1 1 1 7.3. Пространственные иодходы к эффектам взаимной связи Для щелей, расположенных на поверхности полосковой линии или в смежных волноводах, взаимный адмитанс двух щелей ведет себя так, как если бы щели были вырезаны в бесконечном экране. Для вычисления импеданса и взаимного импеданса щели могут быть заменены полосковыми диполями ~181, используя принцип Бабине, развитый в ~23~. Взаимный импеданс щелей Уд2 и взаимный адмитанс полосковых диполей К„связаны соотношением: Глава 7. Взаимная связь Эти измерения были заново проведены в работе ~851, и получена хорошая согласованность результатов; проведены также измерения в диапазоне 5 ГГц на печатных антеннах 0.28210 х 0.2б7Х.„с параметрами подложки е = 2.55 и 1 = = 0.025210, результаты сравнивались с данными вычислений.
На рис. 7.12 видно хорошая согласованность результатов. Поэтому можно сделать вывод, что существует относительно простой и точный метод для вычисления взаимных импедансов печатных антенн. Глава 7. Взаимная связь В другом подходе к вычислению взаимной связи между секторальными рупорами с апертурами ЗХ в ~45~ применена геометрическая теория дифракции; зависимость связи от межцентрового расстояния выражена в типичном формате в виде пиков и нулей с огибающей, изменяющейся приблизительно как значение связи а (-49 — з/Х) дБ. 7.3.2. Расчет на основе матрицы импедансов странственные подходы к эффектам взаимной связи ил 70', что связано, по всей видимости, с тем, что ования больше «краевых элементов».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
