ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные сведения об АФАР из "Вопросы проектирования активных ФАР с использованием ЭВМ " Активной фазированной антенной решеткой (АФАР) называют такую многоэлементную сканирующую антенну, в тракт каждого излучателя которой (или группы Излучателей) включен активный элемент усилитель, синхронизируемый автогенератор или преобразователь частоты на активном приборе [1]. Активные элементы усиливают или преобразуют сигналы, подаваемые на их вход, а согласованные излучатели (излучатели с согласующими цепями) обеспечивают высокоэффективное излучение (или высокоэффективный прием) энергии в заданных секторе пространства и полосе частот. [c.9] Активные фазированные антенные решетки используются в передающих, приемных или приемопередающих радиотехнических системах. Структурная схема типовой передающей АФАР приведена на рис. 1.1,а. Система излучателей— антенное полотно — обычно состоит из однотипных слабонаправленных излучателей (например, вибраторных, щелевых, рупорных, волноводных). Требуемый уровень излучаемой мощности и необходимое амплитуд-но-фазовое распределение сигналов, определяющее форму диаграммы направленности (ДН), обеспечиваются системой формирования 5о (рис. 1.1,а), которая преобразует сигнал возбудителя (Г) в совокупность сигналов, поступающих на входы излучателей. [c.9] Система формирования 5о активной ФАР содержит активные элементы, фазирующую и распределительную системы, согласующие цепи. Элементы системы формирования 5о, относящиеся к каналу одного излучателя (или группы излучателей), часто конструктивно оформляются в виде единого модуля АФАР. В состав модуля могут входить излучатель с согласующими и развязывающими цепями, активные элементы и фазовращатель. [c.9] Ё тех случаях, когда излучатели антенной решетки (А1 ) оформляются как самостоятельный узел, они не входят в состав модуля могут не входить в состав модуля и фазовращатели. [c.10] Под активной частью модуля (или под активным модулем) обычно понимают цепочку активных элементов. Это могут быть усилительные, усилительно-умножитель-ные каскады, синхронизируемые автогенераторы и преобразователи частоты на активных приборах. Активные элементы, выполненные на электровакуумных или полупроводниковых приборах, располагают в непосредственной близости от излучателя, чтобы исключить необходимость введения высокочастотного фидерного тракта на высоком уровне мощности и тем самым существенно уменьшить высокочастотные потери. Принципиальные схемы активной части модулей зависят от диапазона частот, уровня мощности и других данных. Требования к стабильности амплитудных и фазовых характеристик АФАР обеспечиваются за счет высокостабильных элементов, цепей автоматической подстройки фазы и усиления в каждом модуле или специальными схемотехническими решениями. [c.10] Фазирующая система формирует необходимое фазовое распределение сигналов, возбуждающих излучатели. Обычно она состоит из набора управляемых фазовращателей, которые обеспечивают управление положением диаграммы направленности АР. Распределительная система осуществляет деление мощности возбудителя по излучателям АР и фактически представляет собой делители мощности, конкретное выполнение которых зависит от диапазона частот, уровня передаваемой мощности и может быть весьма разнообразным (на мостах, направленных ответвителях, оптического типа и др.)-Излучаемые АФАР сигналы могут модулироваться в возбудителе (Г) или в элементах активных модулей (см. рис. 1.1,а). [c.10] Наряду с перечисленными узлами в состав АФАР входят блоки управления лучом, питания, функционального контроля и ряд других, обеспечивающих функционирование антенной системы. Вопросы их проектирования представляют самостоятельную задачу и выходят за рамки данной книги. [c.10] Структурная схема приемной АФАР (без блока питания и системы управления лучом) показана на рис. [c.10] Перед рассмотрением особенностей построения функциональных схем передающих, приемных и приемопередающих АФАР кратко остановимся на вопросах развития подобного класса антенных решеток. [c.12] Идея построения передающих активных антенных решеток была высказана и реализована еще в 1938 г. [c.12] В бО-е годы появилось сравнительно много работ, посвященных активным антеннам [4] и активным антенным решеткам [5—7]. Работы этого периода в основном носили поисковый характер в публикациях обсуждались принцип действия, достоинства, недостатки и области целесообразного применения активных АР. Одна из первых АФАР для многоцелевой импульсной РЛС сантиметрового диапазона была разработана по программе MERA [7]. Она содержала 604 сменных высокочастотных модуля, активная часть которых была выполнена на полупроводниковых приборах. В модулях осуществлялось четырехкратное умножение частоты. Каналы приема и передачи коммутировались переключателями и содержали раздельные фазовращатели. Излучающие элементы представляли собой полуволновые вибраторы с щелевым симметрирующим уетройстюм. [c.12] В [9] описана приемопередающая ретрансляционная АФАР спутниковой связи, состоящая из 64 приемных и 64 передающих спиральных излучателей, соединенных с блоком обработки, и обеспечивающая излучение в направлении прихода пилот-сигнала. [c.13] Активная ФАР полностью полупроводниковой Мобильной наземной РЛС обнаружения и наведения AN/TPS-59 дециметрового диапазона рассмотрена в [10]. Габаритные размеры антенного полотна АФАР высота 10 м, ширина 5 м. Сканирование в азимутальной плоскости механическое, в угломестной — электрическое в секторе углов О. .. 19 . Антенная решетка состоит из 54 рядов приемопередающих элементов, при этом каждый ряд (подрешетка) содержит 24 излучателя и имеет свой модуль, в состав которого входят усилители на прием и передачу, фазовращатели суммарного и разностного каналов, переключатель прием — передача и логические элементы. Импульсная мощность АФАР составляет около 35 кВт, а средняя — 6,3 кВт. [c.13] Более полные данные об АФАР по состоянию на 1980—1982 годы отражены в обзорной работе [18], где даны сравнительные характеристики различных проектов построения АФАР наземных и бортовых (самолетных и космических) радиотехнических систем. [c.14] Несмотря на определенные достижения в области практической реализации АФАР, теоретические исследования их носят разрозненный характер и посвяш,ены в основном анализу отдельных функциональных узлов,-антенному полотну [0.1, 0.2. 0.5, 12], активным элементам [0.1, 13], фазовращателям [14—16] и другим устройствам тракта СВЧ [0.1, 17]. Математическое описание АФАР и ее анализ как единой системы отсутствуют. [c.14] В настоящей книге рассматриваются вопросы математического моделирования АФАР и параметрического синтеза ее отдельных узлов применительно к проектированию АФАР по выбранным критериям, характеризующим антенную систему в целом. [c.14] Вернуться к основной статье