Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Реализация условий работы при очень малых сопротивлениях является задачей, связанной в основном со схемными решениями, однако возникающие при этом ограничения носят фундаментальный характер. Теоретически можно согласовать сопротивления порядка тысячных долей ома и, следовательно, использовать чрезвычайно большие группы транзисторов или генераторов. Практически, однако, при этом возникают два обстоятельства. Выводы полупроводникового устройства всегда обладают некоторой индуктнвностью, а в случае транзистора возникает дополнительная проблема, связанная с индуктнвностью общего вывода.
Даже в наилучших СВЧ конструкциях реактивное сопротивление выводов достигает нескольких ом. При использовании полупроводниковых структур с сопротивлением порядка нескольких десятков тмсячных долей ома Добротность контура окажется такой, что полоса частот будет существенно ограничена.
Сопротивление потерь любого устройства согласования будет того же порндка, что н входное сопротивление прибора. В результате уменьшатся к. п. д,, усиление и выходная мощность [81. Наиболее существенным обстоятельством, ограничивающим выходную мощность, является нагрев прибора. Все кремниевые СВЧ приборы, транзисторы или лавинные генераторы работают с плотностью тепловой энергии, равной 25 — 50 кВт на 1 смз поверхности прибора. Приборы из германия н арсенида галлия выдерживают мощность в четыре-пять раз меньше из-за более низкой удельной теплопроводности.
При таких тепловых потоках абсолютный размер поверхности прибора ограничен даже в случае наилучшей в термическом отношении конструкции. Характер ограничений, связанных с генерированием СВЧ твердотельными приборами, обусловливает невозможность получения от одного прибора в диапазоне СВЧ средней мощности порядка киловатта или выше.
В РЛС на твердотельных приборах неизбежно параллельное включение маломощных источников нли включение их в антенную решетку. $.2. Проектирование РЛС ма твердотельных приборах Базовой полностью твердотельной радиолокационной системой мог бы являться наринэ, в котором один твердотельный СВЧ гейератор питает параболическую антенну. Такой вариант используется для маломощных РЛС, однако в болыиинстве встречающихся в радиолокации задач требуемая им- ауй 5.2. Проектирование РЛС на твердотельных приборах пульсная и средняя мощность на один, два нли три порядка больше получаемой с помощью одного полупроводникового генератора независимо от его.
чипа. Для получения требуемой мощности необходима совместная работа большого числа твердотельных генераторов, включенных в том или ином сочетании. Для сложения мощностей нескольких генераторов разработчик РЛС может использовать какой-либо из двух следующих основных видов их сочетания. Генераторы можно соединить непосредственно параллельно, образуя твердотельный эквивалент электронно-лучевой лампы, либо отдельные генераторы можао распределить в апертуре фазированной антенной решетки с суммированием мощностей в пространстве Принципы, заложенные в современные РЛС, требуют минимальной модификации в том случае, если непосредственно заменить электронно-лучевые СВЧ лампы соответствующим количеством твердотельных усилителей.
Такое решение представляет несомненный интерес для некоторых типов радиолокационного оборудования, а также при модернизации устаревшего оборудования для повышения его надежности. Однако с точки зрении разработка нового оборудования этот вариант обладает рядом недостатков и ограничений: 1) из-за значительных потерь в устройстве суммирования мощностей снизятся к. п. д. и выходная мощность СВЧ генераторов; 2) стоимость устройства суммирования мощностей при большой мошности будет составлять значительную долю от стоимости системы в целом; 3) электронное отклонение антенного луча может быть осуществлено только с помощью фазоврашателей большой мощности, что также будет способствовать увеличению потерь и уменьшенью к. и.
дл 4) при питании антенны мощным усилителем появятся потери ца распределение поля в апертуре. Однако этот вариант обладает, кроме простоты, рядом достоинств; 1) поскольку требуется одно приемное устройство, может быть применее мазер или параметрический усилитель, использование которых в антенной решетке обычно невозможно по экономическим соображениям; 2) твердотельные и электронно-лучевые гевераторы могут быть взаимозаменяемыми для обеспечения резервирования и улучшения параметров; 3) в случае антенн с механическим сканированием один генератор удобнее.
В радиолокационных системах на твердотельных приборах обычно целесообразнее распределять источники излучения в апертуре антенны и использовать сложение мощностей в пространстве. Если для питания каждого элемента антенны применяется отдельный усилитель мощности, то для достижения всех возможностей и гибкости, присущих фазированным антенным решеткам, достаточно добавить маломощные фазовращателн для элеитронного отклонения луча и другие соответствующие элементы.
Активные антенные решетки на твердотельных приборах. Излучающая апертура радиолокационной антенной решетки чрезвычайно облегчает генерирование мощности в диапазоне СВЧ. При этом должны быть предусмотрены: прием эхо-сигнала от цели, переключение антенны на передачу и прием, внесение соответствующих фазовых сдвигов в излучаемых и принимаемых сигналах для получения требуемой формы диаграммы направленности и, наконец, сопряжение системы управления отклонения луча с ЭВМ.
Все эти операции могут быть выполнены разными методами с использованием усилителей, преобразователей частоты и различных систем управления. В зависимости от имеющихся для данной рабочей частоты типов усилителей моьцности и малошумяших предварительных усилителей создается тэ или иная группировка активных модулей антенной решетки. Модуль без преобразования частоты. В случае работы без преобразования генерируемой частоты усилители мощности и малошумяшие усилители 177 Гл.
б. Радиолокационные станции на твердотельных прлборак могут быть легко реализованы, причем структура модуля оказывается очень простой. Модуль, изображенный на рнс. 5, состоит из фззоврагнателя, диолного антенного переключателя н усилителя мощности на твердотельных приборах. Во время работы на прием энергия, поступившая нз антенны, переключается в обход усилителя мощности на фазовращвтель и суммируется в том же устройстве, которое служит для подачи входного сигнала на усилитель мощности во время работы на передачу. Рос.
6. Простсамяа моятяь бсз орсобрязоооояя частоты. Однако использование такого простого модуля связано с рядом трудностей. Количество входных сигналов управления чрезвычайно велико твк как на каждый двоичный разряд фазы фззовращвтеля требуется один аналоговый входной сигнал, а на антенный переключатель — другой. Кроме того, энергия, поступающая на антенну в процессе приема, частично поглощается в антенном переключателе, в фазовращателе и суммирующем устройстве, включепнымя перед предварительным усилителем. Чтобы обойти этн трудности, можно несколько усложнить структуру модуля (рис, б). Рассмотрим от. дельно каждый из этапов такой модификации, а также устройства, вводимые для перехода от более простого к более сложному модулю.
Первым этапом модификации является включение в каждый модуль малошумящего предварительного усилителя. Его назначением является уменьшение коэффициента шума системы и обеспечение усиления до фазоврашателя и устройства формирования луча. Прн этом требования к фазоврашате. лям и устройствам формирования луча по вносимым потерям могут быть снижены, что позволяет использовать более дешевые устройства с ббльшнмн потерями. Однако даже с учетом этих преимуществ при экономической оптимизации системы следует оценивать целесообразность добавления малашу.
мящего предварительного усилителя. Включение в модуль логической части системы управления следует признать весьма целесообразным. На рис. б показаны типичные используемые входные сигналы логической части. На каждый столбец подается одно н то же кодовое слово или входная последовательность импульсов. Аналогичные сигналы подаются на каждую строку, Для получении требуемого фазового сдвига эти два сигнала суммируются или совместно обрабатываются кзкимлибо другим способом.
Благодаря этому количество проводов от спецвычислителя системы управления отклонением луча чмеиьшается в случае типичной антенной решетки больших размеров от !О Овб до !00 †2 — по одному с78 д.л. )Трсгктироаиние Р.7С ни твердотельных приборил на каждый столбец и каждую строку решетки. При использовании неплоской (конформной) конструкции или системы распределения оптического типа в каждый модуль должен быть добавлен третий управляющий сигнал для введения поправки на неплоскостность решетки. Кроме того, необходимы управляющие сигналы установки на нуль и для управления переключателем режима передача — прием и антенным переключателем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
