Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 38
Текст из файла (страница 38)
странстве необходимо иметь лишь один, а именно, главк ный лепесток. 11оложенне днфракцнонных лепесткоя удобно представить для случая, когда максимум ДН находятся на осн антенной решетки. Можно видеть смещенне днфракцнонных лепесткон прн сканиронании луча. Нз рнс. 11 показано положение днфракцнонных лепестков для прямоугольной н треугольной струк-- тур решеток.
В прямоугольной решетке днфранцнонные лепестки находятся а точках СОЗ ахв — Савах = ~1Р(ях Прнюрпльппя итп а соь аув — соз ау + Хд/г(уг р, д = О, 1, 2... Лепесток прн р = д = О представляет собой главный луч Треугольная сетка обеспечивает более эффектяяное поданленне днфракцнонных лепестков по сраннению с прямоугольной сег. кой (251, так что прн данной ширине апертуры н ней требуется меньшее количество элементов. Если треугольная решетка включает элементы н точках тс(х, плу, где т + л имеет чет.
ные значения, днфракцнонные лепестки появляются я точках Рис. г!. Поломеание яифракпиоинык лепестков в прямоугольной и треугольиоа сетках, поназыващщее смещение аепестиоа прн смещений луча на угол Оь 149 Гл. 4, Физировпнные антенные решетка соз слив — соз пз= "- ).Р)28„, соз слал — соз ац — — ~ Лй12йц где р + а имеет четные значения. Поскольку обычно в действительном пространстве необходимо иметь лишь один главный лепесток, прн соответствующей конструкции все максимумы, за исключением одного, будут находиться в мнимом пространстве при любых углах сканирования. При сканировании лепестки, которые первоначально были в мнимом пространстве, могут смещаться в действительное пространство, если разнос между элементами решетки превышает Л)2.
При смещении луча решетки от нормали каждый дифракционный лепесток (в пространстве з)п 0) смещается на величину, равную синусу угла сканирования, в направлении, определяемым плоскостью сканирования. Для исключения появления дифракционных лепестков в действительном пространстве разнос элементов следует выбирать так, чтобы при максимальном углескаиирования От смещение любого дифракционного лепестка на з1п От не обусловливало его переход в действительное пространство. Если в каждой плоскости сканирования требуется обеспечить угол сианирования 60' (при отсчете от нормали), то в пределах окружности радиусом 1+ з1п От = 1,866 не должны появляться дифракционвыс лепестки.
Этому требованию удовлетворяет квадратная решетка с параметрами Л!г(к = Л/йц =- 1,866 или йк = йц = 0,536 Л. В ней на один элемент приходится площадь йийц = (0,536 Л)' = 0,287 Ла. Для решетки со структурой в виде равносторонних треугольников ато требование удовлетворяетсз при следующих значениях: Л/е(ц = Л!$' 3 йв = 1,866 или е)ц = 0,536 Л, йи = 0,309 Л. Поскольку элементы следуют через каждое второе значение тп, плошадь на один элемент составляет 2е(ийц = 2 (0,536 Л) (0,309 Л) = 0,332 Лэ. Для получения аналогичного подавления дифракцианных лепестков в решетке с квадратной структурой требуется примерно на 16эт больше элементов.
Расчет фазовых соотношений в евелентпк. Для выполнения вычислений, связанных с управлениел~ лучом в фазированвой антенной решетке, необходимо использовать ЭВМ, которая может обеспечить компенсацию многих из известных фазовых ошибок, обусловленных высокочастотными узлами, условиями работы и физическим размещением элементов. Например, если внутренние и разностные фазовые изменения (которые когут появляться между соседними фазовращателями) известны, то сии учитываются при расчетах.
Известные температурые колебания в пределах решетки, которые могли бы вызвать фазовые ошибки, при этом можно скомпенсировать. Наконец, многие питающие линии (например, оптические и устройстна с последовательным питанием) не обеспечива~от эквифазисе возбуждение на входе каждого фазовращателя. Относительная фаза возбуждения, обусловленная этими питающими линиями, зависит от частоты по известному закону. В этих случаях ЭВМ должна обеспечить коррекцию с учетом размещения элементов в решетке н рабочей частоты. Для больших решеток, включающих тысячи элементов, при определении характера фазирования элементов требуется проведение большога объема расчетов.
Эти расчеты должны выполняться за короткое время. Сокращение достигается применением ортогональных команд фазнрования тТ„, н пТц,, При этом после вычисления фазовых приращений Т„, и Тц, между элементами для данного направления наведения луча можно испольэовать кратные величины Т„, для управления горкзонтальными радами элементов и кратные величины Тц, для управления вертикальными колонками элементов (см. рис. 9). Если к каждому элементу подключить сумматор, то в нем будут складываться горизонтальные и вертикальные величины тТ„, и пТц,. Возможно 150 4.3. Плоские решетки и управление лучом также последовательное включение двух фазовращателей, что обеспечнт суммирование фаз на высоких частотах.
Все это можно реалнзовать, нспсльзуя последовательную лннню пнтання (рнс. 12). В этой схеме команды управленнк по горизонтали подаются одновременно на все элементы горнзонтального ряда. Между фазовращателямн горизонтального ряда н последовательной линней питания желательно включнть усилитель для компенсации потерь мощности в двух последовательно соединенных фазовращателях. Поскольку требуется сравнительно небольшое числа фазовращателей в го- ааааааэг уарараеааа узазай аа дертпакала Рис. !т. Сземв суммировании ио высевай частоте ортогоиввьиыз номвия уиреввеиин Фазой, напеваемые через носиеяеветевьные винни витания.
рнзонтальных рядак, целесообразно изготовлять нх с более высокой точностью, чем фазовращателн в решетке. Еслн все питающие лнннн обладают одкнаковымк фазовымк характернстнкамн, то любую коррекцию лннейно меняющейся фазы в последовательной линии пнтання можно осуществлять по всей вертнкальной колонке.
Другой метод сннження числа необходимых команд управления фазой заключается в нспользованнн частных решеток. В этом случае к каждой частной решетке подключаетсн второй фазовращатель н усилитель (см. 4 4П). Величины фазы, рассчктанные для элементов в одной частной решетке, можно использовать для аналогичных элементов в каждой частнон решетке. Кроме того, необходимо рассчнтывать значения фазы в фазовращателях, подключенных к каждом частной решепге.
Как н в приведенном случае, этн дополннтельные фазовращателн должны обладать высокой точностью. В большой решетке требуется прнмененне большого числа электронных схем управлення н весьма слолсной проводки для подачи на ннх сигналов управления н питания. Эта задача услолгняется нз-за сравнительно близкого расположения элементов в решегке. Кроме того, многие фазовращателн от- 1б! Гл.
4. Фазированные антенные решетки носятся к классу дискретных н обусловливают необходимость нспольэовання схемы н сигнала управления на каждый двоичный разряд. Зтн задача частично упрощаются в описанных выше системах с двумя последовательно включенными фазовращателямн, поскольку одни н те же команды н схемы управления могут прнменяться во многих элементах, В других системах может оказаться необходимым подавать на каждый элемент решетки разлнчные команды управления фазой. Зтн команды могут включать коррекцию по фазе, например, на сферичность фазового фронта, приходящего на входную апертуру. Сумматор в каждом элементе (возможно, с некоторым смешеннем для коррекцнн на сфернчность) обеспечнвает быстрое управление путем ввода команд управления по горизонтали н вертнналн. Если высоная скорость сканирования не требуется, то ЗВМ может работать в последовательном режиме н вводить вычисленные значения фазы для каждого элемента в накопитель.
Г!осле этого команды управления фазой выводятся н подаются в решетку одновременно. 4.4. Согласование и взаимные связи в антенных решетках ~8, 26, 27~ Значение согласования апертуры. В сущности антенна представляет собой согласующее устройство между источником энергии излучения н свободным пространством. Если антенна не согласована со свободным пространством, то часть мощности отражается обратно в сторону генератора СВЧ, что прнводнт к потерям мощности нзлучення. Несогласованность приводит, кроме того, к появлению стоячих волн в линии передачи к антенне. Напряжение в максимумах стоячих волн в (1+ )Г)) раз (à — коэффициент отраженна по напряжению) больше, чем напряжение в согласованной линии питания. Зто эквивалентно увеличению уровня мощности в линию в (1+) Г) )з раз по сравнению с уровнем передаваемой мощности.
Следовательно, прн рассогласования антенна излучает меньшую мощность, но отдельные элементы линии должны рассчитываться на более высокую пнкову1о мощность. В антеннах без сканирования луча рассогласование можно зачастую устранить обычными методами, предпочтительно в точке как можно более близкой к источнику рассогласования. В антенной решетке со сканированием полное сопротивление излучающего элемента изменяется в процессе сканирования, н проблема согласования значительно усложняется.
В отличие от обычной антенны, где рассогласозанне влияет лишь на уровень излучаемой мощности, но не на форму ДН, в решетке со сканированием в результате рассогласования могут появляться паразнтные боковые лепестки в ДН. Кроме того, могут сложиться такие условия, прн которых в антенне, хорошо согласованной для осевого направления, прн определенном угле сканирования происходит отраженне ббльшей части мощ настя.
Изменения полного сопротивления н ДН элемента свндетельству1от о наличии взаимной связн между излучающими элементами, которые располагаются обычно близко друг от друга (менее й в решетках со сканированием). Механизм этой взаимной связи, а также ее влияние на полное сопротивление н ДН элементов рассматрнваются ниже. Приводятся некоторые упрощенные методы расчета полных сопротивлений в решетке, измерения ДН н полных сопротивлений элементов без необходимости практического изготовления действительной антенной решетки, Показано, что полное сопротналенне Решетки зависит не только от вида элемента н структуры излучающей системы, но н от конструкции линии передачи, типа фаэовращателя н амплнтудного распределения поля по апертуре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
