Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 52
Текст из файла (страница 52)
4 6.3). 209 Гл. 5. Фазовращатели фазированных антенных решеток Фазавая ошибка должна быть по возможности минимальной, не в зывать значительное ухудшение КНД антенны при передаче или уиелнчени уровня боновых лепестков при приеме. Появление фазовой оц~ибкн связано с минимальной величиной дискретного приращения фазы цифрового фа овращателя. К другим причинам, обусловливающим фазовую ошибку, о носятся допуски на изготовление фазовращателя и схемы управления.
Импульсная и средняя излучаемая мощности. Мощност~ за исит от максимальной дальности действия РЛС и обеспечиваемой скорости п лучения информации. Типовые величины составляют: для импульсной мощности 1— 100 кВт и для средней мощности ! — 500 Вт. Габаритьи Фазовращатель должен умещаться в объеме с поперечным сечением Ц2 Х ь!2, что позволяет располагать его непосредствейно за излучающим элементом; в противном случае требуется введение дорогих систем питания. Фазовращатель должен иметь минимальный вес в подвижных н' особенно в самолетных РЛС, Перечисленные требования применимы к фазовращателям, размещаемым непосредственно в излучающих эяементах решетки. При введении усилителей между фазовращателямн и излучающими элементами снижаются требования к таким параметрам, нак вносимые потери и уровень рабочей мощности фазовращателей.
В качестве подобных усилителей применяются усилители мощности в излучающих решетках и малошумящие усилители в приемных решетках. В широкополосных антенных системах, качественно определяемых как системы, где длительность импульса меньше энвивалентных размеров решетки, необходимо обеспечить фазирование элементов, которое для снижения искажений импульса должно иметь характеристику истинной временной задерж.
ки. В простейшем варианте построения это достигается путем введения устройства временной задержки, а не обычного фазовращателя, в наждом элементе решетки. Поскольку устройства временной задержни обычно вносят ощутимые потери, необходимо введение в каждый излучающий элемент усилителя для компенсации потерь. Комбинированное применение по одному устройству временной задержки н усилителю ва элемент оказывается весьма дорогостоящим. Однако существует более совершенный метод, при котором используется частная решетка излучающих элементов и фазовращателей, питаемая через один усилитель и устройство временной задержки.
Мансимальиые размеры частной решеткг определяются длительностью импульса станин н. Устройство временной задержки в своей наиболее приемлемой форме включает схему переключаемых электронным путем секций линии питания с волной типа,ТЕМ. Переключение при этом может осуществляться либо с помощью полупроводниковых диодов, либо посредством ферритового циркулятора. Перечисленные выше требования н фазовращателям 1за исключением требования к габаритам) в общем случае относятся также к устройствам временной задержки. Однако основной упор делается.на другие параметры, поскольку к выходу устройства временной задержки должен подключаться усилитель.
В частности, снижаются требования по излучаемой мощности, вносимым потерям и управляющей мощности. Более важным из параметров устройства временной задержни является комплексная функция передачи. Для обеспечения минимальных искажений импульсов должны быть снижены амплитудные и фазовые ошибки устройства временной задержки в рабочей полосе пропускания. Характеристики фазовращателя. Начиная с 1957 г, был достигнут весьма существенный прогресс в совершенствовании фазовращателей. В области ферритовых и полупроводниковых фазовращателей проведены значительные научно-исследовательские работы. Исследования, хотя и с более скромными достижениями, осуществлялись также в области фазовращателей других 210 5.1. Г!рименение фазовращателей в РНС с ФАР типов, пример сегнетоэлектрических приборов и фазовращателей на лиектронных пучках.
Одним из первых ферритовых фазовращателей, хся в 1957 г. [9) и примененных в действующей ФАР, является атель с продольным магнитным полем. Вслед за этим был разрабосовершенвый насыщающийся дискретный тороидальный фазовракотором используется поперечное намагничнвающее поле. Сравт фазовращатель с фазовращателсм с продольным магнитным поим, что в первом случае снижается требуемая управляющая мощ- пенных появивш фазовра тан боле щатель, ннвая эт лем, отме 211 ность и с щественно упрогцаются схемы управления. Время переключения уменьшае(ся примерно с 1 мс до нескольких микросекунд.
Прогр)сс в области фазовращателей на полупроводниковых диодах был обусловлен! применением в них р — ! — а-диода и усовершенствованием технологии изготовления, позволившей повысить пробивное напряжение, граничную частоту и надежность работы диодов. Фазовращателн на полупроводниковых диодах нечувствительны к колебаниям температуры в широких пределах и, следовэтельно, не требуют для своего охлаждения применения воды нли воздуха с жестким контролем температуры, как это необходимо в феррнтовых фазовращателях. Применение ферритовых фазовращателей становится нецелесообразным в РЛС диапазона Г. и ниже, где намагничивающее поле находится ниже точка ферромагнитного резонанса.
Это обусловлено выбором материала, которыя должен иметь низкую намагниченность насыщения (для существующих материалов около 0,02 Т). В диапазоне Е подобная величина намагниченности насыщения обусловливает ограничение импульсной мощности при малых уровнях мощности в фазовращателях с приемлемо малыми размерами. Кроме того, чувствительность к колебаниям температуры материала с такой намагниченностью насыщения весьма значительна. Удовлетворительная работа фазовращателя на частотах ниже диапазона Г. достигается прн использо. ванин магнитного поля значительно выше точки резонанса [10). На частотах диапазона 200 †4 МГц необходимо создавать поле с магнитной индунцией порядка 0,1 Т, при этом изменения индукции для обеспечения сдвига фазы нэ 360' должны производиться также в широних пределах (до 0,1 Т), что об. условливает необходимость применения весьма мощных управляющих схем.
С другой стороны, фазовращатели на полупроводниковых диодах работают тем лучше, чем ниже частота, поскольку при этом потери в полупроводниках уменьшаются. Снижение потерь можно при необходимости использовать для выбора оптимальной импульсной мощности путем регулировки волнавого сопротивления линни передач, в которую внлючаются диоды. На частотах диапазона Е и выше выбор типа фазовращателя для конкретного применения иногда затруднен. Однано на более высоких частотах ферритовые фазовра. щатели имеют преимущества по максимальной импульсной мощности.
По мере накопления данных по надежности работы диодов и путях ее повышения при высоких уровнях мощности их применение постепенно расширяется. Дальнейшим стимулом к более широкому использованию фазовращателей на полупроводниковых диодах является их введение в бортовые РЛС, где требуется малая масса конструкции. 'Некоторые данные по волноводным ферритовым фазовращателям СВЧ приведены в табл. 1.
Эти параметры зависят в определенной степени от полосы частот и уровня мощности, так что в таблице приводятся их усредненные значения. Указанные фазовращатели обеспечивают изменение фазы в пределах 0 †3'. Параметры устройств временной задержки также представляют определенный интерес. Типовые параметры устройств временной задержки с ферритовым перенлючателем СВЧ имеют неравномерность амплитудной характеристики не более ~ 0,3 дБ, фазовые ошибки (отклонение от линейного закона) не более ш 6' в полосе 10%. В зависимости от размеров ФАР вносимые потери могут находиться в пределах 5 в 1О дБ.
Гл. 5. Фазовращагели фазированяых антенных решеток Пвраметры с прод ьпым магнаты м полем торопдельпого 1 0,1 — 1 мс 18 при частоте по- вторений 300 Гц Вносимые потери, дБ Время переключения Управляющая мощность (при входном сигнале постоянного тока), Вт Фазовая ошибка (гредиеквадратическое значение) фазовращателя н схемы управления, град. Пропускаемая мощность СВЧ: импульсная, кВт средняя, Вт 1 2 — 5 мкс 2 при частоте по- вторений 1000 Гц 1О 75 400 100 600 Таблица 2 Параметры типового фазоаращателя на полупроводниковых диодах 1 — 2 Вносимые потери, дБ Пропускаема я мощность СВ Ч: импульсная, кВт средина, Вт В емя переключения правляющая мощность с учетом потерь а схемах управления, Вт 1О ЮО 50 нс — 2 мкс 1 — 2,5 $.2.
Свойства ферромагнитных материалов, применяемых в ферритовых фазовращателях Взаимодействие ферромагнитного материала с полем СВЧ. Ферромагнитные материалы объединяют группы как ферритов, так и гранатов и могут рассматриваться как разновидность магнитной керамики.
Магнитные свойства этих материалов обусловлены спиновым движением электронов, в результате образуготся магнитные диполи. При размещении в постоянном магнитном поле диполн (магнитные моменты) стремятся занять упоридоченное положение в направлении поля. При создании высокочастотного магнитного поля, направление которого перпендикулярно постоянному магнитному полю, магнитные диполи испытывают крутящий момент, обусловливаю- 212 Приведены также некоторые параметры фазовращателей на полупроводниковых диодах с рабочим диапазоном изменения фазы 0 †3' (в последующих параграфах они рассматриваются более подробно). Вносимые потери для данной конструкции примерно прямо пропорциональны частоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
