Диссертация (785868), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Эти требования, какправило,определяютсятехнологиейизготовленияантенногополотнаираспределительной системы. На сегодняшний день в России и за рубежомширокоераспространениемалогабаритныхантенн:получилипечатнаядветехнологии(микрополосковая)изготовленияитехнологиягальванопластики [110-112].К достоинствам печатной технологии можно отнести: возможностьсовмещения антенного полотна и распределительной системы на одной печатнойплате, несложный контроль и отладку как характеристик направленности, так ихарактеристик согласования антенной системы в целом.
Печатная технологиядостаточнохорошоотработана,поэтомуоченьудобнадлясерийногоизготовления антенной решетки при сравнительно небольшой стоимости.Антенны,изготовленныепопечатнойтехнологии,обладаютхорошими200массогабаритными характеристиками, высокой надёжностью и имеют малуюглубину.Однакопечатныеантенныимеютинедостатки.Хорошиемассогабаритые характеристики достигаются путём совмещения излучающегополотна с распределительной системой. В результате этого распределительнаясистема взаимодействует с излучающим полотном, изменяя характеристикинаправленности антенны. Антенные системы, изготовленные по печатнойтехнологии, обладают высокими потерями (примерно 0,17 дБ на метр наполосковой разводке).В качестве бортовых антенн в последнее время наибольшее распространениеполучили печатные излучатели [116-134]. Печатный излучатель являетсяразвитиемщелевыхантенн,онобладаетхорошимимассо-габаритнымихарактеристиками и имеет, как и щелевые антенны, узкую рабочую полосупорядка 1,5-3%.
С помощью печатного излучателя можно реализовать любуюполяризацию излучаемого поля, а также он не создает аэродинамическогосопротивления.Уменьшению массогабаритных характеристик и потеть также способствуетприменение новых технологий изготовления распределительных систем иантенного полотна. Технология гальванопластики позволяет сделать достаточногромоздкие и тяжелые волноводные системы лёгкими и компактными.Изготовление антенны методами гальванопластики позволяет уменьшить массу игабаритные размеры антенны, а также исключить из распределительной системывсе неоднородности, возникающие при соединении отдельных элементовволноводного тракта.Метод гальванопластики заключается в нанесении металлических покрытийна пластмассовую оправку с последующим удалением последней. Волноводныеузлы формируются вместе с фланцами. Металлические покрытия являютсямногослойными.
Непосредственно контактирующий с оправкой слой являетсятоконесущим. Следующий слой – медь, обеспечивает механическую прочность.201Железослужитдляулучшенияадгезииметаллическогопокрытияспластмассовой оболочкой. Оправка извлекается из волноводного узла путёмнагрева сборки. Используется разница коэффициентов линейного расширенияпластмассы и металла. В процессе эксплуатации пластмасса защищает иувеличивает механическую прочность волноводного узла. Гальванопластикаполучилаширокоеприменениеприизготовленииантенныхрешетокспутникового телевидения и является перспективной технологией для созданиябортовых антенных систем и наземных мобильных антенных систем. Фотографияантенной решетки спутникового телевидения показана на рис.140 и рис.141.Рис.140. Фотография антенного полотна рупорной антенной решетки,выполненной методом гальванопластики.Рис.141.
Фотография фрагментов антенного полотна и распределительнойсистемы рупорной антенной решетки.202Использование технологии гальванопластики позволяет реализовыватьальтернативные варианты построения бортовых антенных решеток с меньшимипотерями в распределительной системе. Например, рупорную антенную решеткус волноводной распределительной системой. Реализация антенны на стандартныхэлементах волноводного тракта с использованием фланцевых соединений икрепежа не удовлетворяет требованиям к массогабаритным характеристикамбортовых антенн.
Поэтому этот вариант подходит только при изготовленииантеннойсистемыметодамигальванопластики.Технологияизготовлениярупорной антенны методом гальванопластики также позволяет достаточно легкореализоватьразличныезаконыамплитудногораспределенияпутёмнеравномерного деления мощности в распределительной системе.
В основныепреимущества гальванопластики при создании подобных систем можно выделитьвысокую надёжность, устойчивость к разнообразным воздействиям, хорошуювоспроизводимость параметров и низкую стоимость при массовом производстве,малуюмассуигабаритныеразмерыпритребуемыхэлектрическиххарактеристиках.4.2Структура антенного полотна и схема возбуждения ФАР, выполненнойпо технологии гальванопластикиИзготовление антенны методами гальванопластики позволяет реализоватьантенное полотно и распределительную систему в виде единой монолитнойструктуры. Для уменьшения искажений АФР в раскрыве антенной решеткиприменяются схемы двоичного деления мощности.
В данной распределительнойсистемекачествеосновногоэлементаделениямощностицелесообразноиспользовать волноводные Е и Н - тройники.Требованиякмассогабаритнымхарактеристикамантеннойсистемыисключают применение пространственных способов возбуждения. Закрытый(фидерный) способ возбуждения позволяет получить минимальную глубину203антенной решетки в рабочей полосе частот. Возбуждающая система для всехизлучателейтакжедолжнаобеспечиватьтребуемоеамплитудно-фазовоераспределение по раскрыву антенны для формирования требуемых характеристикнаправленности.Прямоугольная сетка размещения излучателей позволяет разделить всюсистемувозбуждениянадвенезависимыечастидляобеспечениямоноимпульсной работы и последующего получения суммарно-разностной ДН вгоризонтальной плоскости.
Отсюда следует, что вся возбуждающая системасостоит из 2-х одинаковых частей рис.3, каждая из которых возбуждает половинурешетки. Для устранения частотного хода луча при возбуждении антенны должнобыть обеспечено равенство электрических длин питающих линий для каждогоизлучателя линейки. В соответствии с назначением антенной решетки,важнейшимпараметромрассматриваемойявляетсяконструкцииУБЛ,спадающимкоторыйкобеспечиваетсякраямвамплитуднымраспределением.
Амплитудное распределение обеспечивается коэффициентамиделения тройников в волноводной распределительной системе.Рис.142. Общий вид излучающего раскрыва рупорной антенной решетки.Рабочий диапазон частот, требования к потерям и электрической прочностидопускают построение делителей и питающих линий с использованием204волноводов. Для формирования ДН с малым уровнем боковых лепестков вгоризонтальной плоскости используются два одинаковых делителя – для одной ивторой половины излучающего полотна.
Эти два делителя объединяютсямостовым устройством, представляющим собой волноводный Т-мост, который иобеспечивает моноимпульсную работу антенны рис.143.Рис.143. Общий вид волноводного Т-моста.Т-мостобладаетмалымигабаритнымиразмерамиихорошимиэлектрическими свойствами по равномерности деления, развязкам междуплечами, согласованию и диапазонности.Распределительнаясистемавгоризонтальнойплоскостикромеформирования суммарной ДН решетки с УБЛ не хуже –24 дБ должнаобеспечивать формирование разностной ДН. Уровень суммарной ДН не долженпревышать уровень разностной ДН во всем секторе углов.Поэтому целесообразно при изготовлении антенной системы использоватьсовременные технологии, позволяющие объединить все элементы излучающей ираспределительной системы в единый блок.2054.3 Характеристики антенного полотна и распределительной системыбортовой ФАР, выполненной по технологии гальванопластикиРазмеры полотна рупорной антенной решетки определяются требованиямипо усилению и УБЛ.
Однако для формирования разностной ДН в горизонтальнойплоскости необходимо, чтобы разность фаз между двумя равными половинамиантенного полотна составляла 1800. Наиболее компактным вариантом построенияраспределительной системы является двоичная система деления мощности,реализованная на Е-тройниках. При делении мощности с помощью Е-тройников,в плечах делителя фаза сигнала отличается на 1800, а противофазное делениемощности компенсируется только в двоичной схеме деления. Таким образом,целесообразно в антенном полотне размещать элементы по 2n, где n-целое число.Требуемый УБЛ всей решетки может быть достигнут при использованииспадающего к краям решетки амплитудного распределения. Для обеспеченияУБЛ=-24 дБ можно применить спадающее к краям амплитудное распределениевида косинус квадрат на пьедестале: x Ax 1 cos2 , 2 2x .
Амплитудное распределение показано на d N 1 где =0,2 – пьедестал, x рис.144.Рис.144. Амплитудное распределение.206Расстояние между элементами решетки целесообразно выбирать такимобразом,чтобыобеспечиватьоднолучевойрежимработы.Расчетныехарактеристики направленности обычно удовлетворяют требованиям по УБЛ,но при наложении амплитудных и фазовых ошибок, он может существенноувеличиться.
Поэтому целесообразно определить характеристики АР с учетомамплитудных ошибок Аn=10 и фазовых ошибок Фn=10, соответствующихтехнологическим допускам на изготовление антенны. На рис.145а показаназависимость фазовой ошибки от номера элемента, на рис.145б показанааналогичная зависимость амплитудной ошибки.Рис.145.
Зависимость фазовой ошибки от номера элемента (а), зависимостьамплитудной ошибки от номера элемента (б).На рис.6 а сплошной линией показана зависимость фазовой ошибки отномера элемента в горизонтальной плоскости, пунктирной линией – ввертикальной плоскости. На рис.6б приведены аналогичные зависимости дляамплитудной ошибки.СВЧ-тракт Х-диапазона предназначен для передачи СВЧ-сигнала с выходаусилителя мощности передатчика к суммарному входу, а также сигналов ссуммарного и разностного выходов антенной решетки ко входам СВЧ приемника.207Кроме того СВЧ-тракт предусматривает возможность подачи пилот-сигнала ссинтезатора для калибровки суммарного и разностного приемных трактов.Выбор излучателя антенной системы также определяется конструктивнымитребованиями, как ко всей антенне, так и к распределительной (возбуждающей)системе.Численноеэлектродинамическоемоделированиесприменениемсовременного программного обеспечения позволяет определить характеристикинаправленности, согласование и оптимальные размеры рупорного излучателя сучетом технологии изготовления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
