Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский авиационный институт

(технический университет)

Расчетно-пояснительная записка

по курсовому проекту

«Расчет и проектирование ФАР из волноводных излучателей».

Руководитель проекта: Пономарев Л. И.

Выполнил: Андрианов И.А

группа 04-318

Москва 2006 г.

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………..……………...3

2. Электрическая схема ФАР……………………................................................................5

3. Расчёт излучающей части ФАР…………………...……………………………….........5

Определение геометрических размеров решётки………….……………………….......6

Определение шага установки излучателей……………………………………………..6

Определение числа излучателей………………………………………………………...6

1. Выбор размеров волновода…………………………………………………..………….6

2. Амплитудное распределение………………………………............................................6

3. Диаграммы направленности АР…….…………………………………………………..6

В горизонтальной плоскости Х ……………………..……….…………………………9

В вертикальной плоскости Y ………………….………………...…………………….10

В горизонтальной плоскости Х (при максимальном угле сканирования)……...…..10

7. Расчёт характеристик ФАР…………………………………...........................................12

Расчёт КНД……………………………………………………………………………….12

Расчёт КПД……………………………………………………………………………….12

Расчёт КУ…………………………………………………………………………………13

8. Расчёт устройств ФАР…………………………………………………………………...13

Схема деления мощности……………………………......................................................14

Распределение мощности….…………………………………………………………….14

Расчёт характеристик ВЩДМ…………………………………………………………..15

Расчёт отражательного фазовращателя………………………………………………...16

Расчёт коаксиального волновода…………...………………………………..................17

Расчёт коаксиально-волноводного перехода………………………………..................18

9. Соединение волноводов…………………………………………………………………19

10. Нагрузка СВЧ……………………………………………………………………………19

11. Список литературы……………………………………………………………………...20

1. Введение

Антенны современных радиотехнических систем. Антенно-фидерное устройство, обеспечивающее излучение и приём радиоволн, - неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам антенн вытекают из назначения радиосистемы, условий размещения, режима работы, допустимых затрат и т.д. Реализуемость необходимых направленных свойств, помехозащищённости, частотных, энергетических и других характеристик антенн во многом зависит от рабочего диапазона волн.

Антенны СВЧ широко применяют в различных областях радиоэлектроники – связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах инструментальной посадки ЛА, радиоэлектронного противодействия, радиотелеметрии и др.

Широкое распространение получили остронаправленные сканирующие антенны. Сканирование позволяет осуществлять обзор пространства, сопровождение движущихся объектов и определение их угловых координат. Замена слабонаправленных или ненаправленных антенн остронаправленными сканирующими позволяет не только получать энергетический выигрыш в радиотехнической системе за счёт увеличения коэффициента усиления антенн, но и в ряде случаев ослаблять взаимные влияния одновременно работающих различных систем, т.е. обеспечивать их ЭМС. При этом могут быть улучшены помехозащищённость, скрытность действия и другие характеристики системы. При механическом сканировании, выполняемом поворотом всей антенны, максимальная скорость движения луча в пространстве ограничена и при современных скоростях ЛА оказывается недостаточной. Поэтому возникла необходимость в разработке новых типов антенн.

Применение ФАР для построения сканирующих остронаправленных антенн позволяет реализовать высокую скорость обзора пространства и способствует увеличению объема информации о распределении источников излучения или отражения электромагнитных волн в окружающем пространстве. Современные устройства СВЧ с электронными приборами и электрически управляемыми средами позволяют не только создавать управляемое фазовое распределение в антенной решётке (т.е. осуществить электрическое сканирование), но и первоначально обработать поступающую информацию непосредственно в СВЧ – тракте антенны.

Дальнейшее улучшение характеристик радиотехнических систем с ФАР, таких как разрешающая способность, быстродействие, пропускная способность, дальность обнаружения, помехозащищённость, можно обеспечить, совершенствуя методы обработки сигналов, излучаемых и принимаемых антенной. При этом антенна служит первичным звеном обработки и в значительной мере определяет основные характеристики всей системы. В зависимости от назначения системы и требований к её характеристикам применяют антенны с различными методами обработки. Одним из вариантов является адаптивная антенная решётка, которую в системе обработки радиосигнала можно рассматривать как динамический самонастраивающийся пространственно-временной фильтр с автоматически меняющимися характеристиками направленности, частотными свойствами и другими параметрами. Известны также иные антенны с обработкой сигнала: самонастраивающаяся, с синтезированным раскрывом, с временной модуляцией параметров, с цифровой обработкой, с аналоговой пространственно-временной обработкой методом когерентной оптики и т.д.

Характеристики антенны предопределяют ряд основных параметров всей радиосистемы. Так, в радиолокационных станциях разрешающая способность и точность определения угловых координат, скорость перемещения луча в пространстве, помехозащищённость и т.п. зависят от антенных характеристик.

В последние годы стали широко использовать микроэлектронные устройства СВЧ, полосковые и микрополосковые линии передачи, в том числе выполненные на них фазовращатели, коммутаторы, усилители и т.п. Потенциальные возможности микроэлектроники в уменьшении массы и объёма радиоаппаратуры могут быть реализованы при соответствующем построении антенн, отказе от традиционных их типов и переходе к печатным антенным решёткам.

Многообразие существующих антенн принято классифицировать по рабочим диапазонам волн, электрическим характеристикам, конструкторско-технологическому исполнению, областям применения и т.д. Критерием классификации может служить обработка информации (сигнала), происходящая в антенне и СВЧ-тракте. Такая обработка может осуществляться на частотах принимаемого (излучаемого) сигнала, на более высоких или более низких частотах, быть линейной или нелинейной, аналоговой или цифровой, адаптивной и т.д. Так как поле, падающее на отдельный элемент решётки, характеризуется поляризацией, амплитудой и фазой, то и обработка сигналов должна быть поляризационной по амплитуде и фазе.

Типы антенных решёток и их классификация. Антенные решётки принято классифицировать в зависимости от расположения излучателей в пространстве, размещения их в решётке, шага решёти, способа возбуждения и сканирования, типа применяемого излучателя и т.д. В зависимости от геометрии расположения излучателей в пространстве АР подразделяются на одномерные (линейные, кольцевые, дуговые), двухмерные (поверхностные) и трёхмерные. К одномерным относятся линейные, кольцевые и дуговые решётки; к двухмерным – плоские и выпуклые решётки, наиболее распространёнными из которых являются осесимметричные решётки цилиндрические, конические и сферические. К выпуклым можно отнести и многогранные АР, представляющие пространственную систему плоских решёток, располагаемых на гранях выпуклых многогранников.

Размещение излучателей в решётке можно описать математически с помощью системы, в узлах координатной сетки которой располагаются излучатели. Так как размещение излучателей в плоских и выпуклых решётках может быть эквидистантным, неэквидистантным, разреженным по определённому закону, случайным, то для описания его используют различные ортогональные и неортогональные координатные системы. На практике размещение излучателей в решётке жёстко ограничивается возникновением побочных максимумов (дифракционных максимумов высшего порядка), допустимым УБЛ и падением коэффициента усиления антенны, конструкцией отдельных элементов и всего полотна, устройствами возбуждения и управления луча. Наиболее распространены эквидистантные решётки, у которых все излучатели размещаются с постоянным шагом по каждой координате плоского раскрыва или в отдельных её частях – модулях решётки.

АР классифицируют по способу возбуждения. Различают так называемый пространственный способ возбуждения, при котором антенная решётка, как и зеркальная антенна, возбуждается облучателем. В этом случае возможны два варианта ФАР проходной и отражательный. Второй способ возбуждения – фидерный, при котором решётку возбуждают системой линии передач СВЧ. При этом возможны следующие схемы питания излучателей ФАР: последовательная, параллельная и двоично-этажная (ёлочка).

АР принято также классифицировать по типу используемых излучателей. В качестве элемента АР применяют слабонаправленные, направленные и остронаправленные антенны с различными частотными свойствами, поляризацией поля, потерями и максимально допустимой мощностью излучения. Ширина ДН излучателя в решётке должна быть не менее сектора сканирования луча.

Выбор схемы построения АР определяется требованиями к радиотехнической системе, для чего необходимо знать характеристики антенн и учитывать способ обработки СВЧ-сигнала.

Электрическая схема ФАР

3. Расчет излучающей части ФАР

d

1

12

2

13

11

22

_{x b}

a

L_y

d_y

L_x

Определение геометрических размеров решетки.

Выбираем допустимый уровень боковых лепестков исходя из заданного уровня (-18 дБ) с учетом запаса: q = -20 дБ и определяем размеры решетки (в сантиметрах):

где: - ширина диаграммы направленности решетки по уровню 0,707 поля

λmax- длина волны в решётке с учётом требуемой полосы частот(λmax = 3.531 см)

L – размеры решетки по осям X и Y

К – коэффициент, К = 62,5

Тогда, выражая из формулы L получаем:

Определение шага установки излучателей.

Учтена полоса частот в ±7%, то есть λ_min = λ₀ – 0.07*λ₀

Шаг установки по оси Х:

где θxscan=30º - угол сканирования в горизонтальной плоскости

dx = 2.05 см

Так как сканирование происходит только в горизонтальной плоскости, угол сканирования в вертикальной плоскости θyscan = 0, dy = λ_min

dy = 3.07 см

Определение числа излучателей.

- число излучателей в горизонтальной плоскости

- число излучателей в вертикальной плоскости

Следовательно, зная значения Lx, Ly, dx, dy, находим:

Nx = 22

Ny = 2

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов курсовой работы