МОСКОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ
ТЕХНИКИ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ФАКУЛЬТЕТ: Микроприборов и технической кибернетики (МП и ТК)
КАФЕДРА: Микроэлектронных радиотехнических устройств и систем (МРТУС)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
НА ТЕМУ:
Передающая АФАР сантиметрового диапазона для наземной станции системы спутниковой связи
Дипломант ________________________________(Романова Н.С.)
Руководитель проекта ______________________(Захаров А. А.)
Консультант по спецразделу _________________(Олесов С. И.)
Консультант по технологическому
разделу ____________________________________(Волков В. А.)
Консультант по организационно-
экономическому разделу ____________________(Беликов К. Ф.)
Консультант по разделу ПЭБ ________________(Константинова Л. А.)
1997г.
СОДЕРЖАНИЕ:
Раздел 1.
Разработка передающей АФАР сантиметрового диапазона.
Раздел 1 Разработка передающей афар сантиметрового диапазона
Консультант: ________________________(Олесов С. И.)
Введение.
В настоящее время значительное увеличение потока передаваемой и принимаемой информации приводит к занятости эфира. Это вызывает необходимость использования новых диапазонов частот. Достижения радиотехники позволяют передавать, принимать и обрабатывать сигналы на сверх высоких частотах, вплоть до оптического диапазона длин волн. Кроме того, СВЧ диапазон имеет следующие преимущества:
Пропускная способность систем связи возрастает с ростом частоты сигнала, так как при той же относительной полосе абсолютная полоса увеличивается;
Массогабаритные размеры СВЧ устройств знасительно лучше, чем НЧ;
С другой стороны, проникающая способность СВЧ излучения выше, чем у оптического сигнала, для передачи которого требуется специальный кабель;
Изготовление устройств обработки СВЧ сигнала проще, чем для более высоких частот;
При тех же размерах аппертуры усиление СВЧ устройств выше, чем НЧ.
В современном мире требуется быстрая организация качественной связи между подвижными обьектами, с труднодоступными районами и т.п. Это вызвало бурное развитие спутниковой связи. Без систем спутниковой связи в настоящее время невозможно себе представить работу, например, банковской системы, да и многих крупных фирм. Сотовая связь позволяет организовать телефонный разговор абонентов, находящихся практически в любых точках зоны видимости спутников системы. Спутниковое телевидение стало неотъемлимой частью быта значительной части населения.
Для приема сигнала с мощного активного спутника, находящегося на геостационарной орбите, нет необходимости использовать сложную и дорогостоящую антенную систему. В большенстве случаев для этого используют параболлические антенны со сравнительно небольшими размерами. Однако для качественной передачи сигнала на спутник, а также при необходимости работы со спутником-ретранслятором, находящимся на высокоэллиптической орбите, необходимо сканировать лучом с достаточно высокой скоростью и обеспечить такое усиление антенной системы, которое не возможно достичь на единичном излучателе даже с использованием отражателя сложной формы. Необходимость использования спутников-ретрансляторов, находящихся на высокоэллиптической орбите, возникает довольно часто, так как количество геостационарных спутников ограничено (не более 180 штук, потому что между соседними спутниками должно быть растояние ³2°), кроме того геостационарные спутники “не видят” зону высоких широт. Это обстоятельство особенно важно в нашей стране. Зона Приполярья, Дальнего востока и т.п. может обслуживаться только высокоэллиптическими спутниками.
Достаточное усиление антенной системы может быть достигнуто при использовании антенных решеток (АР). Требование быстрого сканирования лучом выполнимо только при электронном сканировании, т.е. при использовании фазированных антенных решеток (ФАР), т.к. механическое сканирование помимо низкой надежности отличается также низкой скоростью сканирования. Электронное сканирование выполняется созданием определенного фазового фронта тока запитки. Т.е. на каждый излучатель ток запитки подается со своей определенной фазой.
Однако, с увеличением размеров фидерной части системы возрастают и потери в ней. Для обеспечения высокого потенциала приходится использовать мощный входной усилитель в передающих системах. Соответственно на шумовые характеристики элементов фидерной части ФАР также накладываются жесткие ограничения. Мощный входной усилитель даже при хорошем теплоотводе обладает меньшей надежностью, чем менее мощный. Кроме того в сантиметровом диапазоне частот усилители на полупроводниковых приборах не могут в настоящее время обеспечивать достаточно высокую выходную мощность. Поэтому возникает необходимость использования активных фазированных антенных решеток (АФАР), имеющих для каждого излучателя отдельный усилитель. Более того часто приходится использовать так называемую активную схему разводки АФАР, где дополнительно каждая подрешетка также имеет свой усилитель. Помимо повышения энергетических характеристик АФАР по сравнению с ФАР, АФАР отличаются также большей надежностью. Выход из строя до 25% передающих (приемных) модулей не приводит к потере работоспособности системы. Это особенно важно для спутниковых антенных систем, ремонт и настройка которых после вывода спутника на орбиту затруднителен.