ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Функциональные схемы АФАР из "Вопросы проектирования активных ФАР с использованием ЭВМ " Схемы передающих АФАР, отличающиеся местом включения фазовращателей, приведены на рис. 1.3. В первой схеме (рис. 1.3,а) управляемые высокочастотные фазовращатели в канале каждого излучателя включены между излучателем и активным элементом, т. е. работают на высоком уровне высокочастотной мощности. Такое включение фазовращателей приводит к снижению КПД и оправдано только в секционированных АР, когда один активный элемент работает одновременно на группу излучателей (подрешетку). Влияние потерь в управляемых фазовращателях существенно уменьшается при включении фазовращателя в цепи с низким уровнем высокочастотной мощности (рис. [c.18] На рис. 1.3,в приведена схема АФАР с управляемыми фазовращателями, выполненными на промежуточной частоте. Такие фазовращатели обеспечивают высокую точность установки фазового сдвига, однако их использование требует применения преобразователей частоты в каждом канале и дополнительной распределительной системы на промежуточной частоте. [c.19] В схемах на рис. 1.3 возбудитель изображен в виде единого блока (Г). Однако, если его мощность оказывается недостаточной для возбуждения всех модулей решетки, в разветвление распределительной системы могут быть включены дополнительные усилительные каскады. [c.19] Некоторые возможные схемы построения приемных АФАР показаны на рис. 1.4. В первой схеме (рис. 1.4,а) усилители высокой частоты включены в непосредственной близости от излучателей, за которыми следуют высокочастотные фазовращатели и затем система первичной обработки сигналов, формирующая суммарный и разностный каналы или обеспечивающая другие виды обработки высокочастотных сигналов. [c.21] В другом варианте построения приемной АФАР (рис. [c.21] Включение усилителей высокой частоты в канал каждого излучателя, т. е. использование активной приемной АР, целесообразно только тогда, когда это приводит к уменьшению удельной спектральной плотности мощности шума Q. Как видно из (1.4), удельная спектральная плотность мощности шума АФАР обратно пропорциональна /Срм — коэффициенту усиления модуля АФАР по мощности. Однако нетрудно показать, что улучшение энергетических характеристик приемной АФАР за счет увеличения Крм ограничено уровнем собственного шума усилителей. Действительно, пересчитывая шум отдельных элементов приемной АФАР (рис. [c.21] Таким образом, для рассмотренного случая активная ФАР будет энергетически целесообразнее пассивной при удовлетворении последнего неравенства. [c.22] Объединение фазовращателей и высокочастотных распределительных систем приемопередающей АФАР (рис. 1.7) требует применения малошумящих высокочастотных усилителей и двух высокочастотных переключателей прием—передача в канале каждого излучателя. [c.25] На входе каждого излучателя приемопередающей АФАР (рис. 1.8), работающей в непрерывном режиме колебаний с разносом частот приема и передачи, установлен разделительный фильтр, обеспечивающий развязку приемных и передающих каналов. При этом в объединенной схеме общими являются широкополосные излучатели решетки, на каждый из которых приходится по два фазовращателя, работающих на частотах Приема и передачи. Кроме того, в АФАР сохранены две распределительные высокочастотные системы. [c.25] В приведенных функциональных схемах (рис. 1.3— 1.8) не изображены, в частности, источники питания с возможными цепями стабилизации в каждом модуле, цепи автоматической подстройки фазы и усиления, цепи рргласования излучателей с активными модулями. [c.25] Реальные активные элементы (усилители, преобразователи частоты и другие устройства) имеют в общем случае неидентичные амплитудные и фазовые характеристики, что приводит к искажению требуемого амплитудно-фазового распределения (АФР), а следовательно, к изменению формы ДН, снижению потенциала АФАР, увеличению удельной спектральной плотности мощности шума. Вводя в каждый активный модуль цепи фазовой автоподстройки и стабилизации усиления, фазовые погрешности можно свести до единиц градусов, а амплитудные — до нескольких процентов, и таким образом существенно уменьшить влияние разброса характеристик элементов модулей на параметры АФАР. [c.26] При выборе схем согласующих устройств необходимо иметь в виду следующее. Входное сопротивление излучателей АР является целой функцией угла отклонения луча [20]. Поэтому даже в сколь угодно малом секторе непрерывного перемещения луча идеальное согласование излучателей антенной решетки невозможно, поскольку целая функция иа любом непрерывном отрезке не может быть постоянной. Однако теоретически реализуемая степень согласования может быть весьма близка к идеальной [21]. [c.26] Требуемое согласование излучателей достигается двумя путями [9] введением согласующих элёментов во внутренние цепи АР и модификацией излучателя или излучающей структуры (согласование по внешнему пространству ). [c.26] Для согласования по внутренним цепям используются согласующие устройства как с постоянными, так и переменными параметрами [9, 21, 23]. В общем случае согласующие устройства с постоянными параметрами, образующие цепи связи между каналами отдельных излучателей, представляют собой согласующий многополюсник, присоединяемый к излучателям и обеспечивающий согласование на входах объединенной системы. Улучшение согласования с помощью цепей связи между каналами отдельных излучателей [9] основано на компенсации сигнала, появляющегося на входе рассматриваемого излучателя за счет влияния других излучателей решетки по внешнему пространству, сигналом, поступающим по цепям связи (например, с элементами с реактивными проводимостями) между каналами различных излучателей. [c.26] Хотя многополюсные согласующие устройства мйГуТ обеспечить почти идеальное согласование, их реализация оказывается весьма сложной и для многоэлементных АР практически неосуществимой. Поэтому в канале каждого излучателя сканирующих АР обычно устанавливаются более простые четырехполюсные согласующие устройства, несмотря на то, что они обеспечивают несколько меньщую степень согласования [24, 25]. [c.27] Электрически перестраиваемые согласующие устройства [9] при непрерывном изменении их параметров осуществляют согласование во всем секторе сканирования, а при дискретном изменении параметров — в отдельных его на равлениях. Параметры могут изменяться по заранее заданной программе или автоматически.. Недостатком таких согласующих устройств является необходимость введения дополнительных электрически управляемых элементов и цепей их управления. [c.27] Возможны различные варианты согласования излучателей АР с помощью модификации излучающей структуры. Так, согласование вибраторов сканирующих решеток улучшают, устанавливая металлические перегородки между излучателями [9] или добавляя пассивные вибраторы перед активными [0.1]. Микрополосковые излучатели согласовывают, изменяя их форму, способы возбуждения, толщину подложки и диэлектрических покрытий, размещая около излучателя вспомогательные металлические структуры и др. [9]. [c.27] Наиболее известными способами согласования излучателей апертурного типа (открытые концы волноводов, рупоры) является покрытие раскрыва АР диэлектриком и введение в излучатели диэлектрических вставок [0.2, 9]. Зачастую наряду с улучшением согласования диэлектрик служит для защиты и герметизации АР. С целью согласования излучателей можно видоизменять форму их раскрыва, вводить ребристые структуры в промежуток между ними и использовать многомодовый режим работы излучателя [9, 26]. Согласование излучателей решетки может быть улучшено за счет их более плотного размещения [9]. [c.27] Выбор функциональной схемы модуля АФАР в значительной мере зависит от элементной базы, которая может быть использована при его создании. Под элементной базой подразумевают активные приборы, используемые в выходных усилителях мощности н в предоконечных каскадах, фазовращатели, делители мощности, линии передачи и другие устройства, входящие в модуль. [c.29] Вернуться к основной статье