P7 (560776), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Заполненная табл. 3. 7. Выводы по результатам исследования четырехлучевой антенны, объясняюшие причины отклонения экспериментальных данных от теоретических. Конт о ные воп осы 1. Что называется многолучевой многоканальной антенной? 2.Какие функлии в радиосистеме позволяют осушествпять ММА? 3. Какие Вы знаете примеры реализапии ММА? 4. В чем состоят достоинства и недостатки матричных ММА? 5. Что означает ортогональность диаграмм направленности ММА? Что является мерой ортогональности диаграмм? 6. Каковы основные характеристики ММА и как они определяются? 7.
Нарисуйте электрические схемы двух- и четырехлучевой антенн на основе параллельной ЛОС. Поясните приндип их работы. 8. В чем состоят достоинства и недостатки параллельной ДОС . 9. Как влияют тепловые потери на работу параллельной ЛОС? 29 Объясните существование оптимального числа входов у парадлепьпой ДОС (имеется в виде оптимум по коэЦ~ициенту усиления). 10. Как влияет неидеапьность мостовых устройств на работу параллепьной ДОС".
11. Нарисуйте электрическую схему ММА, исследуемую в дабораторной работе. Объясните принпип ее работы. Ра бота )к 20. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЮШЕЙ АКТИВНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ НА ОСНОВЕ ДИАГРАММООБРАЗУЮШЕЙ СХЕМЫ кщ вб~ 1. Изучение приншгяа действия многопучевых активных антенных решеток на основе днаграммообразуюшнх схем ЯОС). 2. Теоретическое и экспериментальное определение характеристик четырехдучевой активной антенны на основе параллельй ДОС.
') ео ещ ческ я по готе ка к боте Для выполнения работы необходимо изучить содержание теоретической части рабаты )ь 19, находящейся в данном пособии, а также материап, изложенный виже. При подготовке к работе необходимо выполнить расчетное задание к работе % 19 (пп.1 и 2). Для самопроверки в конде настоящего описания приведены контрольные вопросы.
Введение Передающие активные антенные решетки представляют собой систему нздучатепей, расположенных на некоторой поверхности, объединенных фидерным трактом с активными элементами. В качестве активных элементов могут быть использованы автогенераторы СВЧ, усилители мощности СВЧ, а также комбинапии усилителей мощности и преобразователей частоты. Для уменьшения потерь в фпдерном тракте стремятся к тому, чтобы каждый излучатель решетка возбуждался отдельным активным элементом. Применение активных антенных решеток позволяет повысить быстродействие и надежность рапиотехнических систем, а также улучшить их массогабаритные характеристики [8) .
В настоящей работе изучается передающая активная антенная решетка на основе ДОС параллельного типа. В качестве активных эпемепгов используются автогенервторы. Обобщенная схема 30 построения такой антенной решетки представлена на рис. 1, В этой антенне автогенераторы объединены ЛОС с управляемыми элементами, в качестве которых используются коммутируемые нагрузки с коеффипнентом отражения О илп 1 в зависимости от полож иия коммутатора. К автогенераторам поакпючены излуча- епн, образующие линейную антенную решетку.
ДОС предназначена для взаимной синхронизашти автогенараторов н управления диаграммой направленности антенной решетки. Управление достигается коммутапией зпементов йОС, при этом и -му состоянию ДОС ( а =- 1,2, ... Ф, где Ф вЂ” количество изпучателел решетки) соответствует определенная диаграмма направпенности антенны. Рис, 1. Обобшенная схема передаюшей активной антен- тенной решетки на )1ОС Основные соотношения.
Дпя формирования линейной аятенной решеткой диаграммы направленности в направлении угла Р~, отсчитываемого от нормали к раскрыву нгобходнмо в каждом пэпучатепе возбудить попе с определенными значениями амплитуды и фазы. Ограничимся рассмотрением равномерного амппитуш~огс распределения, при котором амплитуда поля в каждом издучателе ос~автои постоянной. Тогда амплитудно-фазовое распредедсние (АФР) в решетке в и -м состоянии ЛОС может быть представлено Ф -мерным вектором-стодбдом вида 7 „° уй г~е~ 31 где А' — копичество язпучатепей решетки, совпадающее с чис пом автогенераторов; ~)~й- разность фаз между соседними изпучатепямн, обеспечивающая формирование главного максимума диаграммы направленности в заданном направпении 9~.
Каждый элемент этого столбца определяет амппитуду и фазу возбуждения соответствующего излучателя. Прн работе активной антенны в установившемся режиме ~ай ) явпяется также вектором возбуждения ЛОС в Й -м состоянии, т.е. каждый элемент этого вектора определяет комппексную амплитуду волны мощности, распространяюшуюся в направлении к ЛОС. Лпя обеспечения синхронной работы автогенераторов, а также для сохранения АФР поля в решетке необходимо, чтобы в результате рассеяния этого вектора диаграммообразуюшей схемой комплексные амппитупы уходяших от ЛОС волн мощности не нзменипнсь, т.е. ~Юй )( ай1 = Гай) (2) где (о1(-матраца рассеяния ЛОС в ж -м состоянии по клеммам )Зр (см. рис.
1). Работа автогенераторов в составе антенной решетки подвержена воздействию случайных факторов, например изменению напряжения питания, в результате которых происходят изменения комплексных амппитуд волн мощности, падающих в ЛОС, т.е. ~а) =~эха т ~дц) ., где вектор (йаД определяет случайное изменение вектора (д.]. Лля обеспечения устойчивой работы авто- генераторов в составе антенны необходимо, чтобы прн возбуждении ЛОС в $ -м состоянии пронзвопьным вектором (а,) комплексные амплитуды уходяших от ДОС вош~ мошностн по-прежнему опрелепялись бы вектором ~а~ ), т.е. Егй 2Гц1 = ЕпйЛ (3) Из выражения (2) спедует, что (ай) чьляется собственным вектором матрицы [Яй) .
Собственное число, соответствующее этому вектору, Лй= 1. Из (3) следует, что остальные собственные числа матрицы ~Яй ) должны быть равны нупю. Матрица ~8й ) с такими свойствами называется проекционной [9). Таким образом для обеспечения устойчивой синхронной работы системы автогенераторов в составе антенной решетки необходимо, чтобы в каждом Й-м состоянии ( Й= 1,2, ..., й ) матрица рассеяния ЛОС была бы проекционной. Лпя собственного вектора (а) потери в такой ЛОС отсутствуют, так как соответствующее ему собственное число Я.й= 1.
Энергия других собственных векторов полностью поглощается в ЛОС, поскольку дпя ннх собствен- 32 ные числа равны нулю. При этом управление попожением пуча в такой активной антенной решетке сводится к управлению собственными числами матрицы рассеяния ДОС, что, в свою очередь, достигается коммутацией нагрузок, входящих в состав ДОС. Представим матрицу рассенния ДОС в й-м состоянии в виде спектрального разложения: (4) где Л. — и-е собственное чисио матрицы (ой](,в = / й,..., й); ,"а. ] — и -й собственный вектор матрицы ~уй] ; знак "+" означает эрмитово сопряжение (последоватепьное выпопненне транспонирования и комплексного сопряжения).
Так как (ой] является проекционной матрицей, у которой все собственные числа, кроме ~ = 1, равны нулю, го )5й]=~ай](а ], (5) Это выражение опредепяет матрицу рассеяния ДОС дпя каждого заданного положения луча. Оп е еленке ст к ы ОС Представим ДОС в виде двух каскадно соединенных многополюсников (рис, 2), отличающихся друг от друга своим функциональным назначением. Идеальный раслределитепь-Фазоврашатель (ИРФ) является многополюсником без потерь с идеально согласованными и развязанными входными и выходными клеммами . Он предназначен дпя преобразования АФР поля с клемм )7 на клеммы б(3 .
Управляющий многопопюсник содержит коммутируемые нагрузки, обеспечивающие проекшьонные свойства его матрицы рассеяния. Результирующая матрица рассеяния, образованная объединением ИРФ (с унитарной матрицей рассеяния) и управпнющего многопопюсника с проекционной матрицей рассеяния, является также проекш~онной матрицей. 'Такое представпенпе ДОС с управляемыми элементами позволяет по заданной матрице рассеяния ИРФ (о] определить матрицу рассеяния управляющего многопопюсника ~4й] в и -м состоянии. Рассмотрим рещение этой задачи. Поскольку входы ИРФ согласованы и развязаны по клеммам (1(у, ]")., его матрицу рассеяния можно представить в виде (6) где (,) — известная унитарная матрица порядка Гу, опрепеля- ГС юшая коэффициенты передачи от клемм гн к клеммам /36 эпак означает транспонирование матрипы.
Рис. 2. Структурная схема активной антенной решетки на ЙОС ~К )=~г,1~А,1[б',) (7) Иэ этого выражения можно найти матрицу ОАй|, умножив Г (7) слева на ~~Яр 1, а справа — ца ($ )' [А ) =(о",1 ~8й1ГЗ (8) учитывая, что матрицы!о )и Го ) унитарны и для них справед„а ' а ливы соотношения (о, ( = ~б 1, (о,) Г = ~д ) = ['о), из (8) получим окончатепьное выражение для опредепения мат- рицы рассеяная управляющего многополюспика в е -м состоянии; ~л 1=ГЛ,1~ й1Гг,~, (9) где матрица рассеяния ЛОС в Й -м состоянии (о 1 определяется однозначно иэ (5) заданием вектора-стопбца ~ай), определяю- щего АФР поля в решетке излучателей; при этом структура управпяюшего многополюсннка определяется конкретным видом матрицы Г А;,1, Дпя примера возьмем в качестве ИРФ параллельную ЫСС для четырехпучевой антенны, описанную в работе о" 19 настопшего пособия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
