Расчет значений амплитудного распределения.

Используя данные найденные ранее можно определить мощности, подводимые к каждому излучателю.

где

(1.4)

х – вектор координат рассчитываемый по формуле:

, где (1.5)

n – порядковый номер излучателя(отсчет с нуля), d–расстояние между излучателями, L–размер апертуры.

Для наглядности отображения составим таблицу 3.

Таблица 3.

В таблице 3 отображены зависимости мощности подводимой к излучателям от их положения в решетке.

В данный момент можно выявить следующие ключевые моменты, важные для дальнейшего проектирования:

-решетка плоская, т.к. ДН игольчатого вида только в горизонтальной плоскости.

-решетка эквидистантная, т.к. ДН стандартного вида.

Глава 2.

Выбор излучателя и расчет его параметров.

Расчет размеров излучателя.

По заданию тип излучателя вибратор. Вибраторные излучатели вФАР обычно располагаются над плоской проводящей поверхностью, играющей роль экрана и предотвращающей обратное излучение. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что наиболее существенно на характеристики вибраторного излучателя в составе антенной решетки влияют два фактора: размещение излучателей в решетке и положение их относительно проводящего экрана. Уменьшение шага решетки приводит не только к подавлению высших дифракционных максимумов, но и позволяет улучшить согласование в широком секторе углов сканировании. Изменение высоты вибраторного излучателя над экраном приводит к улучшению согласования в крайних положениях луча при сканировании в E- и H-плоскостях. Параметром, который в значительно меньшей степени влияет на согласование в секторе сканирования, является длина вибратора, если начальное согласование осуществляется в направлении нормали к плоскости расположения излучателей.

Расчет геометрических параметров одного излучателя.

Рис.1. Общий вид вибраторного излучателя

2a - длина вибратора

t - величина зазора

d - толщина вибратора

l – длина плеча

(2.1)

и

и пусть (2.2)

Для согласования вибратора выбираем длину плеча: l=0,25*l.

Диаграмма направленности одиночного элемента.

(2.3)

Рис.2. ДН одиночного излучателя.

Расстояние от вибратора до экрана

(2.4)

Диаграмма направленности вибратора с учетом отражающего экрана

(2.5)

(2.6)

Рис.3. ДН одиночного излучателя над экраном (полярная СК)

Рис.4.ДН одиночного излучателя над экраном (декартова СК)

Рис.5.ДН одиночного излучателя над экраном (декартова СК)

ДН всей антенной решетки.

Характеристика направленности множителя решетки в плоскости (H-плоскость) определяется в соответствии с формулой:

(2.7)

, где и – амплитуды и фазы токов, подводимых к элементам решетки, причем в случае излучения, нормального к оси решетки .Направление на максимум диаграммы направленности.

(2.8)

Здесь , сл., и .Нормированная диаграмма направленности множителя решетки в H-плоскости

(2.9)

В плоскости (E-плоскость) направленные свойства у множителя решетки отсутствуют и ДН постоянна по уровню.

Рис.6.Нормированная диаграмма направленности множителя решетки.

Рис.7.Нормированная диаграмма направленности множителя решетки.

– ширина ДН множителя решетки в H-плоскости излучателя ( ) на уровне 0.707 мощности.

Диаграмма направленности всей антенны определяется по теореме перемножения диаграмм .

Рис.8. Диаграмма направленности решетки в H-плоскости

Рис.9. Диаграмма направленности решетки в Н-плоскости, логарифмический масштаб.

Рис.10. ДН решетки в Е-плоскости

Глава 3.

Элементы тракта.

Схема питания.

Вибраторные ФАР чаще строятся по параллельной схеме питания. В качестве фидерных используются коаксиальные (в метровом и дециметровом диапазонах) или полосковые (в дециметровом и сантиметровом диапазонах) линии.

Для симметрирования и согласования вибраторных излучателей ФАР с фидерными линиями применяются симметрирующие и согласующие устройства.

Наиболее широко используемыми типами симметрирующих устройств являются четвертьволновая щель (при жестком коаксиальном фидере) и U-колено (в случае гибких коаксиальных и полосковых линий). Реже используется волноводная линия для возбуждения вибраторов ФАР при последовательной схеме питания. Применяются также вибраторные ФАР с оптическим питанием: отражательные, состоящие из облучателя и приемопередающих вибраторных элементов, нагруженных отражательными фазами и проходными.

Однако вибраторные ФАР с оптической схемой питания имеют ряд недостатков, связанных с ограниченностью реализуемых законов амплитудного распределения по излучателям и большими потерями из-за наличия неуправляемого излучения.

В качестве делителей мощности в вибраторных ФАР с параллельным питанием используются кольцевые (на два канала).

Ниже приведено схематическое изображение симметрирующих устройств.

В не развязанных делителях имеется значительная взаимосвязь каналов, в результате чего отраженная от излучателей энергия, возникающая из-за их рассогласования с фидерным трактом в процессе сканирования лучом, проходит на вход соседних излучателей и изменяет первоначальный закон их возбуждения, что в конечном итоге искажает ДН. Кроме того, часть отраженной энергии проходит на общий вход ФАР, приводя к ее рассогласованию.

Схема с резистивными делителями мощности в значительной степени свободна от этих недостатков.

Сочетание кольцевых и лучевых делителей мощности позволяет разделить энергию от общего входа ФАР с заданным законом деления на число, излучателей 2, 3, n и т - любые положительные целые числа. Кроме того, резистивные делители мощности сохраняют свои характеристики в значительной полосе частот (20-50%).

Из различных типов решений наиболее подходящим является комбинированная схема питания. В этой схеме разделение мощности производится с помощью направленных ответвителей последовательно, а управляемые фазы включены по параллельной схеме.

Рис. 10. - Схематическое изображение симметрирующих устройств:

Рис. 11:

Преимуществом такой схемы является возможность осуществления требуемой амплитудной характеристики с помощью соответствующего выбора коэффициентов связи направленных ответвителей, а также осуществление установки луча в среднее положение сектора качания с помощью компенсирующих отрезков линий. Кроме того подобная фидерная система поглощает отраженную волну и обеспечивает развязку излучателей. Волны, отраженные от излучателей, проходят на вход антенны или поглощаются в нагрузках направленных ответвителей, но не излучаются.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: