Хостинг от HOST PROM - это надежное место для Ваших проектов !

 


СОВМЕЩЕННЫЕ ДВУХЧАСТОТНЫЕ ФАР

4.1. СХЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ

Для повышения эффективности работы во все большем числе бортовых и наземных радиокомплексов используют сканирующие АР. Обладая значительным преимуществом перед другими антеннами в скорости управления лучом и многофункциональности работы, эти АР имеют существенный недостаток, связанный с ограниченностью рабочей полосы частот. Как правило, ФАР работают в узком частотном диапазоне, составляющем несколько процентов от центральной частоты диапазона.

В настоящее время появился класс совмещенных ФАР, в которых возможнынезависимое формирование ДН и электрическое управление лучом с одной апертуры внескольких частотных диапазонах. Рассчитать и спроектировать совмещенные ФАРнесравнимо сложнее, чем «обычные» ФАР, ибо наряду с решением традиционных задачприходится учитывать пассивное влияние излучателей ФАР одного диапазона частотна ДН и согласование в соседних диапазонах. Изложим методы расчета некоторыхтипов двухчастотных ФАР и проанализируем особенности и закономерности вповедении их электродинамических характеристик.

Рис. 4.1. Структурнаясхема двухчастотной совмещенной ФАР

 

Совмещенные ФАР представляют совокупность несколькиходночастотных ФАР, излучатели которых расположены в пределах одного излучающегораскрыва (излучающей апертуры) [4.1]. Из структурной схемы (рис. 4.1) видно,что двухчастотная совмещенная ФАР включает общую (совмещенную) апертуру, вкоторой расположены разночастотные излучатели, два независимых тракта питания,состоящих из делителей мощности в диапазонах частот f1 и f2, и двух блоков фазовращателей этих диапазонов. Дополнительными элементами в трактах питания являются полосовые фильтры, которые предназначены пропускать электромагнитное поле в заданной полосе частот рабочего диапазона и не пропускать в полосе частот совмещенного диапазона. Таким образом обеспечивается электромагнитная совместимость (ЭМС) в двухчастотных ФАР. Полосовые фильтры можно включать как на входе делителей мощности разно-частотных диапазонов, так и перед каждым излучателем- В последнем случае обеспечиваются лучшие диапазонные свойства, связанные с частотными изменениями переотраженных от фильтров полей.

Рис. 4.2. Характерные примеры построения совмещенных апертур двухчастотных ФАРпри использовании вибраторных (а), волноводных и вибраторных (б) и волноводных(в, г) излучателей

 

В примерах построения совмещенных апертур двухчастотных ФАР(рис. 4.2} около каждого излучателя обозначена средняя частота f1 или частота f2 рабочего диапазона, в котором он проявляет себя как активный излучатель. В качестве излучателей обоих диапазонов в ФАР, изображенной на рис. 4.2, а, используют резонансные (на рабочей частоте) вибраторные излучатели, расположенные над отражающим экраном. Причем для наименьшего затенения, как правило, излучатели более низкочастотного диапазона располагаются над излучателями более высокочастотного.

В ФАР, схема, которой изображена на рис. 4.2,б, в качестве излучателей ВЧ диапазона взяты волноводные, которые служат экраном для вибраторных излучателей НЧ диапазона. В вариантах волноводно-волноводных совмещенных ФАР, показанных на рис. 4.2, в, излучателями обоих частотных диапазонов служат открытые концы волноводов, размещенные в одной апертуре. В ФАР на рис. 4.2, г излучающая апертура образована открытыми концами отрезков НЧ волноводов. Волноводы ВЧ излучают через отрезки НЧ волноводов, а раскрыв ВЧ волноводов служит рефлектором для поля НЧ диапазона. Волноводы НЧ возбуждаются штырем от коаксиальной или полосковой линии [4.2].

В совмещенных двухчастотных ФАР питание излучателей и включение фазовращателей в каждом частотном диапазоне, как правило, независимы и реализуются в соответствии с принципами построения фидерного тракта обычных одночастотных ФАР [0.2].

sitednl.narod.ru/1.zip - база сотовых по Петербургу

 

Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, а также удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами.

acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip

Особенностью схем питания совмещенных ФАР являются более жесткие габаритные и конструктивные ограничения, связанные с необходимостью размещать два фидерных тракта в ограниченном объеме. Поэтому при выборе фидерных линий и делителей мощности в закрытых трактах питания предпочтение отдается коаксиальным или полосковым линиям. Волноводные линии и делители мощности целесообразно применять лишь в сочетании с волноводными излучателями и только в одном частотном диапазоне (рис. 4.3, а, б). В волноводных совмещенных ФАР можно также применять открытые тракты питания. При этом используют двухчастотный излучатель и двухчастотную проходную или отражательную волноводную ФАР (рис. 4.3, в, г). Возможны и комбинированные совмещенные ФАР, например, отражательная в НЧ диапазоне и проходная в ВЧ диапазоне. При проектировании фидерных трактов в совмещенных ФАР элементы фидерного тракта одного диапазона частот следует располагать так, чтобы они минимально влияли на поле излучения соседнего диапазона. Фазовращатели в совмещенных ФАР нужно включать так, чтобы через фазовращатель одного частотного диапазона не проходила мощность другого. Если по конструктивно-габаритным ограничениям фазовращатели нельзя разместить непосредственно перед излучателями, то их можно вынести за полотно антенны, например, как в ФАР, схемы которых изображены на рис. 4.3, а. В ФАР по схеме на рис. 4.3, в, г при использовании совмещенных апертур, представленных на рис. 4.2, а, в, фазовращатели обоих частотных диапазонов можно разместить или непосредственно за вибраторными излучателями, или в волноводных излучателях.

Рис. 4.3. Схемы питания излучателей и включения фазовращателей длядвухчастотных ФАР:

а) - для полноводно-вибраторной (БВИ - блок волноводныхизлучателей, БФЧ f1(f2)- блок фазирования на частоте f1(f2),ВДМ - волноводный делитель мощности на частоте f1, ДМ - коаксиальный или полосковый делитель мощностина частоте f2);

б) - волноводно-волноводной;

в) - отражательной;

г)- проходной.

 

Известны, например, совмещенные ФАР, в которых в одном илинескольких диапазонах частот используются щелевые и микрополосковые [4.5], атакже другие излучатели. Однако основные закономерности в поведениихарактеристик совмещенных ФАР при сканировании остаются общими для всех типов.Исключение составляют несканирующие совмещенные антенные решетки, в которых дляфиксированного направления ДН излучатели ВЧ диапазона можно сделать почти«невидимыми» для поля в НЧ диапазоне.

4.2. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК

Совмещение разночастотных ФАР в одной апертуре приводит ксущественным линейному и нелинейному взаимодействиям между ними. Первоепроявляется в изменении направленности совмещенных ФАР из-за дифракционныхэффектов на их поверхности. Нелинейное взаимодействие вызывается перекрестнымипомехами из-за просачивания энергии одного частотного канала на активныеэлементы (приемные или передающие) другого.

При совмещении в наиболее неблагоприятных условияхоказывается ФАР ВЧ диапазона. На ее первоначальное поле излучения накладываетсяполе, рассеянное излучателями НЧ ФАР. Это приводит к появлению дополнительныхбоковых лепестков в ВЧ диапазоне, изменению коэффициента усиления (КУ),рассогласованию излучателей и уменьшению сектора сканирования. Аналогичныеэффекты имеют место и в НЧ диапазоне, однако они проявляются, как правило, вгораздо меньшей степени [0.3].

Рассмотрим два основных подхода к расчету характеристиксовмещенных ФАР. Первый подход является приближенным и заключается в следующем.Сначала находят поле излучения уединенной (несовмещенной) ФАР в ВЧ диапазоне.Затем это поле суммируют с полем, рассеиваемым в ВЧ диапазоне НЧ излучателями,причем последнее определяют приближенным методом. В НЧ диапазоне характеристикисовмещенной ФАР рассчитывают по алгоритмам для несовмещенных ФАР, но с учетомдополнительного экранирующего влияния излучателей ВЧ ФАР.

sitednl.narod.ru/1.zip - база сотовых по Петербургу

 

Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, атакже удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами.

acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip

Второй подход более строгий и связан с нахождениемхарактеристик блочно-периодических ФАР. В ВЧ и НЧ диапазонах в качествеотдельного излучающего элемента рассматривают минимальную периодическую ячейку(блок), включающую активно возбужденные излучатели определенного диапазона ипассивные излучатели соседнего, нагруженные на комплексную нагрузку, учитывающуюреакцию фидерного тракта. С использованием современных численных методовэлектродинамики определяют ДН  ячейки в составебесконечной периодической ФАР ( q0, φ0 - сферические угловые координаты, см. рис. 4.2, в), определяющие направление главного лепестка ДН ФАР, а q, φ - текущие угловые координаты). Затем находят множитель направленности решетки и определяют ДН и КУ всей ФАР.

Приведем конкретные соотношения и оценки, полученные в рамках первого подхода, для расчета характеристик вибраторно-волноводных и вибраторно-вибраторных ФАР, схемы которых изображены на рис. 4.2, а, б. Эти выражения справедливы при сканировании ВЧ ФАР в плоскости, перпендикулярной осям вибраторов НЧ ФАР, в секторе углов q, не превышающих ±60° относительно нормали (оси 0Z) при отношении частот f1/f2≥5 и при больших размерах L апертуры ВЧ ФАР в плоскости сканирования (L>>10λ1). При выполнении последних условий вибраторные излучатели НЧ диапазона, оказывая затеняющее воздействие, приводят в первом приближении к уменьшению КУ ВЧ ФАР по следующему закону:

                                                                                                                                  (4.1)

где G0 — КУ несовмещенной ВЧ ФАР, а также к появлению дополнительных боковых лепестков в направлениях

                                                                                              (4.2)

где λ1 — длина волны в диапазоне f1, dx - расстояние между НЧ вибраторами в плоскости H.

Уровень этих лепестков по полю

                   (4.3)

В (4.1) - (4.3) b0(q) -коэффициент прохождения плоской волны при ее падении под углом q0 на периодическую систему параллельных проводников в плоскости, перпендикулярной осям проводников, а bn(q0) - комплексная амплитуда n-й плоской волны (n-й пространственной гармоники), возникающей при дифракции плоской волны с единичной амплитудой на периодической структуре и распространяющейся в направлении qn.

Для совмещенных ФАР достаточно большого размера (L>>10l1) уровень дополнительных боковых лепестков и уменьшение КУ практически не зависят от амплитудного распределения в ВЧ диапазоне, но существенно зависят от направления q0 основного лепестка ДН. Соотношения (4.1), (4.3) справедливы, если поверхность раскрывая s1 ВЧ ФАР полностью перекрывается поверхностью раскрывая s2 НЧ ФАР. Если же коэффициент перекрытия поверхности , то снижение КУ и уровень дополнительных боковых лепестков будут

                                                                                                      (4.4)

                                                                                                                                      (4.5)

Анализ рис. 4.4 показывает, что с увеличением расстояния dx/l1 между соседними вибраторами в НЧ ФАР по сравнению с длиной волны ВЧ ФАР, что эквивалентно увеличению отношения рабочих часто f1/f2, уровень дополнительных боковых лепестков и снижение КУ уменьшаются, а с увеличением электрической толщины вибраторов k1r2 - увеличиваются. Кроме того, искажения, вносимые излучателями НЧ ФАР в поле ВЧ ФАР, гораздо меньше при взаимно ортогональной линейной поляризации излучателей ВЧ и НЧ ФАР. Следует отметить, что (4.1), (4.3) - (4.5) не учитывают влияния системы питания и крепления НЧ вибраторов на рассеяние поля ВЧ ФАР. Последнее особенно заметно проявляется при взаимно ортогональной поляризации в диапазонах f1 и f2. При этом (4.1), (4.3) - (4.5) могут давать несколько заниженные оценки

Страниц (3):  [1] 2 3


 


Быстрый хостинг
Быстрый хостинг - Скорость современного online бизнеса

 

Яндекс.Метрика

Load MainLink_Second mode.Simple v3.0:
Select now URL.REQUEST_URI: webknow.ru%2Fradioelektronika_00052.html
Char set: data_second: Try get by Socet: webknow.ru%2Fradioelektronika_00052.html&d=1
					  

Google

На главную Авиация и космонавтика Административное право
Арбитражный процесс Архитектура Астрология
Астрономия Банковское дело Безопасность жизнедеятельности
Биографии Биология Биология и химия
Ботаника и сельское хозяйство Бухгалтерский учет и аудит Валютные отношения
Ветеринария Военная кафедра География
Геодезия Геология Геополитика
Государство и право Гражданское право и процесс Делопроизводство
Деньги и кредит Естествознание Журналистика
Зоология Издательское дело и полиграфия Инвестиции
Иностранный язык Информатика, программирование Исторические личности
История История техники Кибернетика
Коммуникации и связь Косметология Краткое содержание произведений
Криминалистика Криптология Кулинария
Культура и искусство Культурология Литература и русский язык
Литература зарубежная Логика Логистика
Маркетинг Математика Медицина, здоровье
Международное публичное право Частное право Отношения
Менеджмент Металлургия Москвоведение
Музыка Муниципальное право Налоги
Наука и техника Новейшая история Разное
Педагогика Политология Право
Предпринимательство Промышленность Психология
Психология, педагогика Радиоэлектроника Реклама
Религия и мифология Риторика Сексология
Социология Статистика Страхование
Строительство Схемотехника Таможенная система
Теория государства и права Теория организации Теплотехника
Технология Транспорт Трудовое право
Туризм Уголовное право и процесс Управление
Физика Физкультура и спорт Философия
Финансы Химия Хозяйственное право
Цифровые устройства Экологическое право Экология
Экономика Экономико-математическое моделирование Экономическая география
Экономическая теория Этика Юриспруденция
Языковедение Языкознание, филология

design by BINAR Design