Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Более высокие вносимые по~ери при увеличении алины аннин задержки скомпенсировать сложно. Другой .вазможный чЕтод заключаЕтся в рп«. Ы. регуппруепап и апп«ппереходе т о СВЧ к проиея«уточной частоте, на по«аппп» прем«иная еппержкп по апертуре. которой и достигается необходимая задержка во времени Очевидно, что вносимые потери устройств временной задержки слишком высоки и неприемлемы для большинства применений. По этой причине оии должны включаться или перел оконечным усилителем мощности в режиме передачи или на ныходе предвариз«яьного усилителя СВЧ в режиме приема. Полный диапазон изменения временной задержки требуется обеспечить лишь для нрайних элементов или частных решеток антенны. Дчя центральных элементов (частных решеток) нет необходимости создавать регулируе.
мую временную задержку, а нужно вводить лишь линию с определенной (фиксированной) задержкой Как показано на рис. 35. величина требуемой задержни увеличивается с приближением н краям апертуры Антенная решетка с последовательным питанием со стороны края структуры показана на рис. 37, а Излучающие элементы расположены последовательно с постепенным удалением от точки питания Прн изменении частоты фаза в излучающих элементах изменяется пропорционально длине линии передачи поэтому фаза по апертуре нарастает по линейному закону, что обеспечивает сканирование луча.
Подобный метод управления лучом применим для антенных решеток с частотным сканнроаанием (гл. 0). Однако для антенных решеток с фазовым управлением он нежелателен и приводит к уменьшению допустимой ширины спектра сигналов. Ранее было показано, что в фазированных решетках положение сканирующего луча меняется с изменением час- 181 Гл. 4.
Фпзироаанные антенные решетки таты [см., например, уравнение (44)), поскольку меняется не временная за- держка, а фаза. Изменения в положении луча, обусловленные этими факто- рами, могут либо складываться, либо вычитаться в зависимости от на- правления отклонении луча.
Ниже рассматривается наихудший случай. При изменении частоты в недиснерсионной линии передачи, обладаю- щей свойствамн распространения, характерными для свободного пространст- ва, и имеющей длину и, равную размеру апертуры, создается линейное из- менение фазы по апертуре с максимальным значением на краю 6!с Ьф= 4- — — [Рад[. 2[е (56) Луч антенны дополнительно отклоняется на угол йф 8)с 68 — — + [рад], (2п[л) псах О 2!»созВ, где 8» — угол основнога отклонения луча. Нормализуя это выражение от- носительно ширины сканирующего луча [см, (!4) и (46)), получаем форму- лу для относительного угла отклонения, обеспечиваемого линией питания 68 ел -ь 0,29 К.
(57) ОВ»тчл Общее относительное смешение сканирующего луча при изменении час- тоты включает также отклонение, обусловленное изменением фазы по аперту- ре, а не временной задержки. При отклонении в одном направлении обе сос- тавляющие отнлонення луча взаимна вычитаются, ио прн отклонении в дру- гом направлении — онн суммируьэтся. С учетом формуя'(47) н (57) получаем результирующее относительное смещение луча 68палн = ~ 0,29 К (1+з!п О,).
(58) и шлл С учетом крнтерия ограничения по ширине спектра 68павн!В „= ~0,25, что обусловливает исхажение разностной ДН при мононмпульсном режи- ме [см. (52)). Найдем допустимый коэффициент ширины спектра Ширина спектра [»Аэ) 0,87 К (59) Ширина луча. [град[ 1+ Пп О, 'При угле отнланения луча 60' К = 0,5, что составляет половину величины, полученной для решетки с параллельным питанием. При использовании в качестве линии передачи волновода фаза в функции частоты возрастает пропорционально ла(л», так что формула (59) преобразу- ется к виду 0,87 К пл (60) (ла)л»)+яп Вэ В работе [52[ приведен расчет влияния ширины спентра частот на волноводную решетку с питанием от края апертуры при лу = 1,4» для положения максимума ДН по нормали (8» = О). Минимальная пространственная протяженность импульса была принята равной 5 = Зп, что согласно (53) соответствует величине К = 2!3. Результаты работы [521 согласуются с вычислениями по формуле (60).' Антенные решетки с последоептельным питанием из центра структуры.
В решетнах с.последавательным питанием из центра структуры фаза по апер-. туре в функции частоты изменяется в два раза меньше, чем в решетке с пи- 182 4.7. Системы питания для фазироааниыл антенных решеток таниеи от края, поскольку длина линии питания сокращается наполовину. Распределение фазы симметрично относительно центра и ииеет вид буквы у, что обусловливает искажение формы луча, но не вызывает его отклонения. В недисперсионной линии передач, обладающей свойствами свободного пространства, максимальные изменения фазы а функции частоты составляют б)с Ьф= ~ — — — ', Л 2 2>'о что с учетом формул (5) и (46) дает Ьф = 4-(л/4)К. (б!) При использоа«нии волиоводной линии питания величина Лф возрастает до значения л йк Аф= ~ — К вЂ”. 4 (62) Изменение фазы при распределеяии в виде )> допустимо, по-видимому, до Ьф = ~л/2.
Таким образом, система питания нз центра решетки не ограничивает допустимую ширину спектра частот. 4.7. Системы питания для фазированных антенных решеток Оптические системы питания. Фазированные антенные решетки могут быть отражательного или проходного типа, как показано на рис. 36. Оптическая пространственная система питания обеспечивает соответствующее облучение элементов апертуры.
Проходная антенная решетка в виде линзы нмеет входные и выходные излучатели, соединенные через фазовращатели. Обе поверхности ФАР требуют согласования. Можно создать оптимальную первичную систему питания для обеспечения эффективного обучения апертуры при незначительном «затекании» за края решетки (от ! до 2 дБ) как для суммарной, так и разностной ДН. При необходимости облучатель в режиме передачи может быть отклонен от облучателя в режиме приема на угол сх (см рис.
36, а) В этом случае фазированне элементов в режимах передач и приема измениется так, чтобы в обоих режимах луч занимал одно и то же поло>кение. Фазирование элементов должно также включать коррекцию на сферический фазовый фронт волны облучателя. Корректирующее распределение фазы описывается выражением 2л л гз ! ! 7г)з — ()>>(з+ гз )) = — — ! ! — ~ — ) +...1. Х )» !' ! 4 ! Я При достаточно большом фокусном расстоянии сферический фазовый фронт можно с достаточным приближением ааменить двумя пересекающимися ци. линдрическими поверхностями, что позволяет вводить коррекцию фазы путем подачи команд управления на все ряды элементов по горизонтали и вертикали Коррекция сферической фазовой ошибки с помощью фазовращателей обеспечивает снижение максимального уровня лепестков за счет квантования фазы (см.
4 4.5). При изготовлении реальной ФАР проблемы размещения узлов РЛС в ограниченном объеме, особенно на СВЧ решаются тем, что все схемы управления могут быть вынесены в сторону от решетки. Многолучевую ДН можно сформировать путем введеяия дополнительных облучателей, при этом все лучи будут отклоняться при сканировании одновременно на одинаковую величину, определяемую значениями а)п Оэ. !ВЗ Гж 4. Фпаироаанные ангеннпсе решетки Отражательная ФАР показана на рис. Зб, б. Ее хараитеритстики во многом аналогичны характеристинам проходной ФАР. Отличие состоит в там, что один н тот же изчучающий элемент как воспринимает, так и излучает колебания СВЧ после отражения от закорачивающей стенки решетки, Для разме- ~л ! ! у ртээитдеаюаюэлэ ег с л >ф< т~ 3аирдлоийющая щ сщтл бег Рнс.
Эп. Оптические системы пнтанняс а — проходная решетке; б — отражательная решетка. щения схем управления фазовращателями имеется достаточно места за структурой решетки. Для исключения затенения апертуры облучатели могут располагаться со смешением (см. рис. Зб, б). Как и в выше рассмотренном случае, могут использоваться раздельные облучатели для приема и передачи сиг- 184 4.7 Системы питания для фваированных антенных решеток палов.
Фазирование элементов должно выполняться раздельна для обоих режимов. Путем введения дополнительных облучателей возможно формирование многолучевой диаграммы. Для управления сдвигам фаз при прохождении колебаний СВЧ в обоих направлениях следует использовать обратимые фазовращатели, что исклю. чает применение фазовращателей необратимого типа (гл. 6). Совмещенные (фидерные) устройства питания ФАР.
Системы лослвдо. вательного литания. На рис. 37 приведены несколько типов последовательных систем питания. Во всех случаях протяженность пути до каждого излу- Сунлгерее-рвзнееувнее уетрейетйе Рнс. Зт. Схемы последовательного питанию о — нитвние от «ре» апертуры:  — пнтвиие в центре апертуры; в — пнтение в центре апертуры с рездельными квнвлеми формирования суммврной и ревностных диаграмм; г — схема питания с одиненовой алиной каналов; д — погледоветельно включенные физо. врюцвтели. чающего элемента должна рассчитываться с учетом зависимости фазы от частоты и постоянно учитываться при регулировке фазоаращателей. На рис. 37, а представлена решетка с последовательным питанием от края структуры.
Она обладает частотно-зависимыми характеристиками и имеет более жесткие ограничения на ширину спектра частот, чем большинство других систем питания. Схема, приведенная на рис. 37, б, относится к системе питания из центра структуры и имеет по существу таиую же допустимую ширину спектра частот, что и параллельная схема питания (см. 4 4,6).
Последовательная система питания обеспечивает простоту конструкции и компоновки. Возможно формирование как суммарной, так и разностной ДН в моноимпульсном режиме, однако это связано с противоречивыми требованиями к оптимальным амплитудным распределениям, которые не могут быть одновременво удовлетворены. В результате можно получить либо удовлетворительную суммарную, либо разностную ДН. Приемлемое компромиссное решение, по-видимому, обеспечить невозможно. !83 Гл. 4.
Фавираванньге антенные решетки Путем некоторого усложнения системы эту задачу можно решить, применив схему питания, показанную на рис.37, в. Используются две раздельные линии с центральным питанием, которые совместна с суммарно-разностным устройством позволяют формировать суммарную и разностную ДН [531. При этом возможна раздельная оптимизация амплитудных раслределеннй по апертуре. Для эффективной работы моноимпульсной системы линии питания должны обеспечить формирование двух функций распределения, ортогональиых друг другу. Образуются две ДН, у которых максимальное значение одной совпадает с нулевым значением другой, а распределения по апертуре являются соответственно четными н нечетными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
