Контрольная работа 1

сильно ограничивает скорость обзора пространства и требует больших энергетических затрат. При электромеханическом способе сканирования с помощью электромагнитов или электродвигателей осуществляется механическое перемещение одного или нескольких элементов антенны, что приводит к наклону эквифазной поверхности поля в неподвижном раскрыве.

Электромеханический способ обеспечивает лучшее быстродействие, так как движущийся элемент имеет небольшую массу по сравнению с массой всей антенны. Однако ни механический, ни электромеханический способы сканирования не удовлетворяют современным требованиям к скорости обзора пространства и не дают возможности одновременно следить за перемещением нескольких быстро движущихся объектов. Наибольшую скорость обзора обеспечивает электрический способ сканирования. При этом способе амплитудно-фазовое распределение возбуждается в неподвижном раскрыве антенны и регулируется с помощью электронно-управляемых устройств, например полупроводниковых или ферритовых фазовращателей и коммутаторов.

Электрическое сканирование реализуется в многоэлементных антенных решетках. Различают фазовое, амплитудное и частотное сканирование.

При фазовом способе сканирования регулируются только фазовые сдвиги на входе отдельных излучателей решетки при почти не меняющемся амплитудном распределении. При амплитудном способе сканирования перемещение луча осуществляется переключением входов многолучевой антенной системы, т.е. происходит коммутация парциальных ДН. При частотном способе электрического сканирования управление фазовыми сдвигами элементов антенной решетки происходит при изменении только одного параметра - частоты колебаний, что требует создания специальных частотно-зависимых схем возбуждения элементов решетки.

11.Распределители ФАР закрытого типа.

Разводка мощности СВЧ к излучателям решетки в распределителях этого типа осуществляется с помощью пассивных многополюсников, состоящих из отрезков линии передачи, тройников, направленных ответвителей и т.п.

Классическая схема последовательного питания линейной эквидистантной решетки:

Мощность к каждому излучателю ответвляется от главного тракта, и одинаковые проходные ФВ включаются в главный тракт между отводами к соседним излучателям. В качестве ответвителей можно использовать реактивные тройники со слабой связью в боковое плечо, а также НО с малой связью (развязанное плечо ответвителя замыкается на согласованную нагрузку).

Достоинства: Схема компактна, все ФВ управляются по одному закону, так как для отклонения луча на определенный угол фазовый сдвиг между соседними излучателями должен быть одинаковым по длине решетки. В результате упрощается система управления ФВ.

Недостатки: 1. Происходит накопление и возрастание фазовых ошибок и потерь к концу решетки, поэтому необходимы только точные ФВ с очень малыми потерями. 2. Через ближайшие ко входу ФВ проходит почти вся излучаемая мощность и, таким образом, требуются ФВ с повышенной электрической прочностью. 3.Электрическая длина путей сигнала от общего входа до каждого излучателя оказывается существенно различной, и это

может приводить к нежелательному эффекту расфазирования решетки на краях рабочей полосы частот.

Для выравнивания электрической длины в линии передачи излучателей следует включать компенсирующие отрезки линий, что увеличивает размеры фидерной части. ФВ в последовательной схеме можно включать в боковые отводы от главного тракта, как показано на рис.2.58, однако при этом теряется простота схемы управления.

Параллельная схема питания N-элементной решетки

Достоинства: 1. Возможность использовать маломощные ФВ, так как через них проходит только 1/N-я часть мощности. 2. общие потери мощности в управляющих устройствах определяются ослаблением лишь одного ФВ, и поэтому можно использовать ФВ с достаточно большим ослаблением (>1,5 дБ). 3. отсутствие накопления фазовых ошибок вдоль раскрыва и возможность выравнивания длины отдельных каналов для обеспечения широкополосности.

Недостатки: 1. сложность системы управления, так как фазовые сдвиги в каждом ФВ различны. 2. имеются трудности хорошего согласования входа распределителя при одновременном делении мощности на много каналов.

Особым случаем схемы параллельного питания является двоично-этажная схема типа "елочки", в каждом узле которой происходит каскадное деление мощности на две части (возможны варианты схем с каскадным делением и на большее число частей). В качестве делителей мощности в узлах "елочки" можно использовать простые тройники, мосты, кольцевые резистивные делители мощности.

Достоинсто: равенство электрических длин всех каналов, а недостаток - некоторая громоздкость.

Преимуществом закрытых трактов является возможность равномерного распределения мощности между излучателями (или создание иного заданного амплитудного распределения) и отсутствие паразитного неуправляемого излучения, присущих схемам оптического питания.

12.Распределители ФАР оптического типа.

Существует два варианта схем оптического питания решеток: проходная и отражательная.

В ФАР, выполненных по проходной схеме, специальный облучатель направляет излучаемую мощность на собирающую антенную решетку приемных элементов. Принятая мощность проходит через систему фазовращателей и после фазирования излучается в нужном направлении другой решеткой излучающих элементов. Между приемными элементами и ФВ иногда включаются дополнительные отрезки линий задержек, уравнивающие электрические длины пути сигнала до различных элементов излучающей решетки.

По принципу действия проходная ФАР эквивалентна линзе с принудительным

ходом лучей и с электрически управляемым фазовым распределением возбуждения в раскрыве.

ФАР, выполненная по отражательной схеме , состоит из облучателя и приемопередающей решетки, каждый элемент которой снабжен отражательным ФВ.

Между излучателями и ФВ могут быть включены линии задержки. В отражательных ФАР излучатели решетки выполняют двойную функцию: 1) собирают мощность, идущую от облучателя; 2) переизлучают ее в нужном направлении после фазирования. По принципу действия отражательная ФАР

эквивалентна зеркальной антенне с электрически управляемой фазой коэффициента отражения различных участков поверхности.

К преимуществам обеих схем оптического питания относятся сравнительная простота при большом числе элементов решетки, удобная возможность управления формой амплитудного распределения в раскрыве путем подбора формы ДН облучателя, а

также возможность применения сложных моноимпульсных облучателей для создания суммарных и разностных ДН в РЛС с автоматическим угловым сопровождением целей.

Общие недостатки оптических схем: 1) увеличение габаритов, так как обычно 0 < f/L < 1;

2) фон бокового излучения из-за того, что не вся мощность попадает на решетку

13.Зависимость параметров АР от амплитудного распределения.

Снижение уровня боковых лепестков можно осуществить, используя неравномерное амплитудное распределение.

линейную излучающую систему с распределением возбуждения по закону

где I0 - постоянная амплитуда; k = 2π/λ - волновое число среды; ξ = c/v – коэффициент замедления фазовой скорости возбуждения v по отношению к скорости света с.

Распределение амплитуды возбуждения в идеальном линейном излучателе равномерно

Теперь рассмотрим линейную антенну длиной L, в которой фазу возбуждения будем считать постоянной, а амплитудное возбуждение - изменяющимся вдоль антенны по закону

где параметр определяет относительное уменьшение возбуждения на краю антенны.

Спадающее амплитудное распределение (cos на пьедестале)

для значения = 0 величина УБЛ порядка –13,4 дБ, а при ≠ 0 можно использовать приближенную формулу для УБЛ

при этом ширина луча по половинной мощности

Расширение главного лепестка приводит к снижению КНД, нижняя оценка которого G=G0/(1+0.5 2)

А ДН является суммой 3х парциальных диаграмм