Диссертация (785868), страница 23
Текст из файла (страница 23)
в процессе работы может меняться взаимная ориентациялетательного аппарата (ЛА) и спутника.Одним из важнейших требований к антеннам мобильных систем является ихкомпактность и небольшие значения массогабаритных характеристик. Этитребования, как правило, определяются технологией изготовления антенногополотна и распределительной системы. На сегодняшний день в России и зарубежом широкое распространение получили две технологии изготовленияантенн: печатная (микрополосковая) и технология гальванопластики .Технология гальванопластики позволяет сделать достаточно громоздкие итяжелые волноводные системы лёгкими и компактными.
Однако технологиягальванопластики не позволяет достаточно легко осуществлять контрольработоспособности всей системы. Эта технология получила широкое применениепри изготовлении антенных решеток спутникового телевидения. Она также можетбыть применена при изготовлении низкопрофильного антенного модуля218спутниковой связи сантиметрового диапазона волн с электронно-механическимформированием диаграммы направленности, предназначенного для работы наподвижных объектах.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,обладаютхорошимимассогабаритными характеристиками, высокой надёжностью и имеют малуюглубину.Однакопечатныеантенныимеютинедостатки.Хорошиемассогабаритые характеристики достигаются путём совмещения излучающегополотна с распределительной системой.
В результате этого распределительнаясистема будет излучать, изменяя характеристики направленности антенны.Антенные системы, изготовленные по печатной технологии, обладают высокимипотерями (примерно 0,17 дБ на метр на полосковой разводке). Поэтомунеобходимо учитывать эти факторы при проектировании как одного излучателя,так и антенной решётки в целом.В процессе изготовления опытного образца целесообразно применятькомбинированные методы возбуждения антенного полотна. К комбинированнымметодам относится совмещение оптической и фидерной систем возбуждения спомощью РВ.Распределительная система в виде радиальной линии с замедлениемэлектромагнитной волны имеет целый ряд конструктивных особенностей.
К нимотносятся: штыревая структура замедляющей системы, точность выполненияштырей по высоте, точность шага структуры и т.д. Для пояснения особенностейраспределительно-фазирующей системы целесообразно рассмотреть её структуру[137,138].219Поворотное устройство обеспечивает независимое вращение верхней инижней пластины, что позволяет сканировать в двух плоскостях. На рис.153представлены два вида антенны: вид сверху и сбоку в разрезе.Рис.153. Два вида антенны: вид сверху и сбоку в разрезе.220На рис.153 показано антенное полотно 1 с волноводными излучателями 2.Верхняя поверхность нижней пластины 3 содержит ряд прямоугольных штырей 4с переменной высотой.
На рис.154 элемент решетки и распределительнойсистемы представлен в крупном масштабе.Рис.154. Элемент решетки и распределительной системы в крупном масштабе.221Как показано на рис154, гофры 4 имеют переменную высоту 5, ширину 6 иосевой интервал (шаг) 7 . Кроме того, гофры размещаются с наклоном по всейапертуре антенны. Верхняя поверхность пластины 1 и нижняя гофрированнаяповерхность пластины 3 образуют радиальную волноводную линию передачи, атакже гофры используются для создания искусственного диэлектрика илизамедляющей системы.
Возбуждение радиальной линии может осуществляться скраев или из центра. В данном варианте возбуждение осуществляется с краю.Источник возбуждения 9 может быть выполнен в виде стандартного волноводаили гибкой коаксиальной линии. При этом направление распространения волнапоказано стрелкой 8. По краям радиальной линии необходимо разместить слойпоглотителя 10 и герметизирующую прокладку 11 между двумя подвижнымипластинами радиального волновода 1 и 3.Величина изменения в линейных фазовых сдвигов увеличивается с ростомсектора сканирования и соответственно отклонения луча Ψ. Кроме того, обепластины 1 и 3 могут поворачиваться одновременно, что позволяет сканироватьлучом антенны по азимуту.
В целом, антенна может отсканировать по углу местаθ, от нуля до девяноста градусов и по азимуту φ, от нуля до трехсот шестидесятиградусов посредством совместного вращения пластин 1 и 3. Кроме того, лучантенны может непрерывно сканировать по азимуту в повторяющемся циклетриста шестьдесят градусов путем непрерывного вращения пластин 1 и 3 рис.155.Таким образом, получается относительно тонкая антенна, реализующаядвумерное (пространственное) сканирование.Рис.156 иллюстрирует изменение положения луча антенны в сферическойсистеме координат (θ,φ) в зависимости от угла дифференциального вращения Ψпластины 1 относительно пластины 3 при шагедиэлектрической проницаемости заполнения ε r= 1,17.решеткиd = 0,925λ, и222Рис.155.
Сканирование в угломестной и азимутальной плоскостях: а - вид сверху,б- вид сбоку, в - схема, поясняющая отклонение луча в угломестной плоскости.223Как показано на рис.156, максимальное перемещение главного максимумапроисходит в направлении θ, в то время как относительно небольшое движениепроисходит в направлении φ. Сканирование в азимутальной плоскости можетбыть достигнуто путем одновременного вращения пластин 1 и 3 .
Таким образом,главный луч может быть ориентирован практически в любом месте в пределахполусферы.Рис.156.Зависимость углового положения луча от угла поворотараспределительной системы.На рис.157 показан график зависимости углочастотной чувствительности отугла поворота Ψ. Из графика видно, что углочастотная чувствительность224практически постоянна по отношению к углу поворота Ψ. Это явление резкоотличается отбольшинства ФАР, углочастотная чувствительность которыхувеличивается при увеличении частоты нелинейно. Это свойство особеннополезно в приложениях, требующих минимального частотного смещения лучапри больших углах сканирования.Рис.157.Зависимость углочастотной чувствительности от угла поворота Ψ.В общем случае, дифракционные максимумы возникают, когда расстояниемежду элементами превышает одну длину волны.
В данном случае расстояниеменьше длины волны, поэтому дифракционные максимумы отсутствуют [139].Излучателимогутраспределительная ибытьвыполненыввидедлинныхщелей.Тогдаизлучающая системы образуют антенну поверхностныхволн (АПВ). Применение резонансной дифракционной решетки (с периодом,соизмеримым с длиной волны), обеспечивающей эффект пространственногопреобразования поверхностной волны линии в объемную (излучаемую) волну,позволило реализовать конструктивно простые и технологичные дифракционныеантенны вытекающей волны. Электродинамическая структура такой решеткистроится из планарного диэлектрического волновода и решетки, выполненной ввидеотражательнойметаллическойгребенки.Поверхностныйхарактер225энергетических процессов и, как следствие, малые тепловые потери позволяютдифракционным антеннам успешно конкурировать в сантиметровом диапазоне свысокотехнологичными полосковыми антеннами.Отличительной особенностью антенн вытекающей волны является наличиеуглочастотной дисперсии, которая может быть использована как положительноекачество – для сканирования диаграммы направленности посредством изменениячастотыизлучаемогосигнала.Однакопринеобходимостиработысфиксированным угловым направлением на источник излучения дисперсияприводит к жесткому ограничению частотной полосы антенны.На практике используются в основном замедляющие системы (ЗС),образованныеметаллическимипроводниками.Вызываетсязамедлениевосновном за счёт увеличения пути, проходимого волной вдоль проводников,образующих ЗС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
