3. Расчет параметров антенной решетки
Для получения требуемой величины коэффициента усиления (КУ) антенной решетки, необходимо рассчитанные выше излучатели – полуволновые вибраторы объединить в решетку излучателей. Рассчитаем параметры такой решетки.
Будем считать, что решетка эквидистантная, т.е. расстояние между всеми излучателями одинаковое.
Принимаем расстояние между излучателями равным:
Определим
требуемое число излучателей в составе
антенной решетки. В техническом задании
указана величина
=32
дБ. Переведем указанную в техническом
задании величину КУ из децибел в
относительные единицы:
Учтем,
что в нашей антенной решетки используются
направленные излучатели с КУ равным
, тогда
Теперь воспользуемся формулой, связывающей число излучателей N и КУ антенной решетки. В случае равномерной линейной решетки, состоящей из полуволновых вибраторов, имеет вид:
Таким образом, антенная решетка будет состоять из 8 излучателей. Зная число излучателей, определим длину антенной решетки:
4. Расчет блока фазовращателей
Блок фазовращателей относиться к схеме питания ФАР. Такая схема должна обеспечивать одинаковый уровень мощности в каждом излучателе и позволять изменять фазу питания каждого излучателя.
Фазовращатель может быть с механическим или электронным управлением. Для уменьшения размеров схемы питания ФАР целесообразно использовать электронные фазовращатели.
В техническом задании указано то, что ФАР является приемопередающей, в таком случае, обычно используют фазовращатели на основе электромагнитного реле.
К кабелям от фазовращателя до излучателя предъявляется требование – они должны быть одной длины. Основная задача состоит в том, чтобы можно было включить в цепь линию задержки (ЛЗ), либо соединить участок напрямую. С одной стороны – тракт приемопередатчика, а с другой антенный элемент.
Электрическая и геометрическая длины кабеля связаны через коэффициент укорочения. Значение коэффициента укорочения кабеля указывается в характеристиках к кабелю. Кабели применяются тогда, когда нет возможности разместить антенну непосредственно на передатчике или приемнике.
В качестве кабеля будем использовать ВЧ кабель RG-58 A/U - высококачественная версия стандартной модели коаксиального кабеля RG-58 /U, имеющая плотную оплетку из луженой меди и дополнительный экран из фольги. Физически вспененный диэлектрик обеспечивает значительно меньшие потери.
Рис ВЧ кабель RG-58 A/U
Преимущества кабеля:
Обладает повышенным коэффициентом экранирования за счет использования дополнительного экрана из алюминиевой фольги и вспененного диэлектрика;
Обладает повышенной гибкостью за счет применения витого центрального проводника.
Ближайшие функциональные аналоги: 7806R, РК 50-3-35, LMR-195.
Рис Справочные параметры кабеля
Рис Электрические характеристики кабеля
На
основе данных рис. принимаем коэффициент
укорочения кабеля равным
.
Расчет кабеля
Определим задержку сигнала в кабеле
Задержка сигнала в кабеле пропорциональна его длине
где:
длина кабеля;
коэффициент
укорочения;
скорость
света, равная
Задержка фазы
Тогда
Длина коаксиального кабеля, используемого для соединения излучателей и фазовращателей, равна 12 м.
Исходя из того, что фазовращатель в данной работе на основе электромагнитного реле, то в качестве реле будем использовать высокочастотный реле РЭВ 15.
Рис Высокочастотный реле РЭВ 15
Электромагнитное
коаксиальное реле
состоит из:
металлического прямоугольного основания (корпуса), имеющего в сечении почти квадратную форму;
контактной системы, которая размещена внутри основания;
магнитной системы;
кожуха.
Магнитная система высокочастотного реле РЭВ-15 имеет симметричный якорь поворотного типа и магнитопровод с катушкой.
Каркас катушки выполнен из прессматериала, имеет одну обмотку и надет на магнитопровод. Вывода от обмотки припаяны к цилиндрическим штырькам, встроенным в каркас. Выводные штырьки выступают наружу через специальные отверстия в кожухе. Внешние провода к обмотке реле присоединяются при помощи пайки.
Якорь реле РЭВ-15 подвешен таким образом, что при прохождении по обмотке тока один его конец притягивается к полюсу магнитопровода, а второй его конец давит на толкатель, выполненный из изоляционного материала, который, в свою очередь, через специальное отверстие в основании давит на контактную пружину подвижного контакта и тем самым переключает контакт. Возврат якоря в исходное положение происходит за счет контактной пружины подвижного контакта.
