2.3 Разработка конструкции излучателя.

В разделе 1.5 “Выбор излучателя и определение требований к ФВ” был выбран спиральный излучатель с числом витков = 11 и углом намотки 12°.

Диаметр этого излучателя равен :

l * cos(a)/ p @ 1,15 см.

Где a - угол намотки,

l - средняя частота диапазона.

Длина спирали равна:

= шаг * число витков = l * sin(a) * N @ 0,77 * 11 @ 8,5 см.

Для придания конструкции излучателя жесткости материал витков приклеивают к диэлектрической трубке, внутрь которой пропускают коаксиальный кабель для запитки излучателя во второй точке (с целью обеспечения возможности смены направления поляризации поля). Для согласования входного сопротивления спирального излучателя с сопротивлением питающего коаксиального кабеля поверх материале витков напаивают “нашлепки” (по одной для каждой точки запитки), размеры которых определяются опытным путем.

2.4 Выбор схемы делителя мощности.

Существуют следующие схемы деления мощности:

1. Последовательная схема:

Г . . .

ФВ

Последовательная схема отличается компактностью, однако недостатками этой схемы является то, что направленные ответвители должны быть разными (иметь разную направленность). В схеме накапливается фазовая погрешность. Кроме того, первый фазовращатель (ФВ) должен быть мощным, а это приводит к увеличению длительности переходных процессов и замедлению срабатывания. Большие управляющие токи приводят к увеличению потребляемой модулем мощности. А различие путей от генератора до излучателей приводит к их расфазировке, откуда возникает необходимость в дополнительных линиях задержки.

Эти недостатки важны при ограничениях, заданных в ТЗ. Так, медленное срабатывание может привести к замедленной отработке поступающих целеуказаний при сканировании, отставанию луча от спутника и, как следствие, к снижению потенциала ниже заданного уровня.

Повышенное потребление мощности также является серьезным недостатком в условиях ограничения по мощности.

2. Последовательно-параллельная схема:

ФВ ФВ ФВ

Г . . .

В этой схеме отсутствуют мощные фазовращатели, но при этом фазовращатели должна быть разными. В остальном же все недостатки последовательной схемы сохранились. Поэтому эта схема также в данном случае не может быть использована.

3. Параллельная схема:

При этом могут быть использованы неразвязанные и развязанные делители мощности. Простейший вариант неразвязанного делителя

мощности - простое разделение полоска на нужное количество полосков:

Г . . .

В таком делителе мощности принципиально невозможно согласовать одновременно все входы.

Однако это не всегда может быть существенным недостатком. Согласование всех входов необходимо, чтобы при выходе из строя всех излучателей, составляющих нагрузку одного из выходов, остальные излучатели продолжали работать в том же режиме, как и раньше. Если подобный неразвязанный делитель мощности расположен, например, на первом этаже деления и на каждый его выход нагружены несколько подрешеток, то выход из строя всех подрешеток, нагруженных на один выход, эквивалентен выходу из строя всей решетки. В этом случае режим работы остальных излучателей уже не будет иметь значения.

Неразвязанный делитель мощности на три канала может иметь следующий вид:

w

T1 T2

T2

w т.О T3

120°

T1 T3

w

При этом запитка производится коаксиальным кабелем в точке О (в месте пересечения средних линий полосков).

Эквивалентная схема такого делителя мощности будет иметь вид:

j x_a

j x_a

- j x_b

j x_a

Параметры эквивалентной схемы находят по формулам:

x_a / z_в @ 1,29 w_эф e_r /l

x_b / z_в @ 1,42 (x_a / z_в )^-1

Существуют также развязанные делители мощности на несколько каналов.

При небольшом числе выходов (до 10), находят применение распределители на четвертьволновых линиях передачи:

1 2 N

A₁ A₂ A_N

r₁ r₂ r_N

вход

При этом данный делитель мощности реализует заданный закон распределения мощности между N каналами, если сопротивления линий определяются выражением :

r₁ = R_i R₀/P_i

где R₀ - внутреннее сопротивление генератора,

R_i - сопротивление нагрузки i-того выхода,

P_i - нормированная мощность на i - том входе.

^N

P_i = 1

i = 1

для достижения на фиксированной частоте идеального согласования всех входов и развязки между каналами матрица передачи развязывающих четырехполюсников должна иметь вид:

1/ A_{22 1} * ( P_i R_i )/( P₁R₁ ) A_{22 1} /r₀ * ( P₁ /P_i )R₁R_i

[ A_i ] =

0 A_{22 1} * ( P₁R₁ )/( P_iR_i )

Для многоканальной схемы деления мощности развязывающие четырехполюсники могут иметь вид :

i r_1i r_2i C

R_{бал 1i} R_{бал 3i}

R_{бал 2i}

Параметры развязывающего четырехполюсника определяются путем приравнивания его матрицы передачи на центральной частоте соответствующим элементам матрицы рассеяния A_i .

В частном случае для равноамплитудного деления мощности между каналами (P₁ = P₂ = . . . = 1/N ) и одинаковых нагрузках R₀ = R₁ = . . . = R_N = r₀ волновые сопротивления отрезков линий и развязывающие сопротивления равны и определяются выражениями:

r₁ = r₂ = . . . = r₁ N

R _{бал 11} = . . . = R _{бал 1N} = r₀

При этом сопротивления R _{бал 2i} , R _{бал 3i} и отрезки линий r_{1 i} , r_{2 i} отсутствуют и схема наиболее широкополосна среди многоканальных делителей мощности этого класса.