Техническое задание на разработку проекта.

1. Диапазон частот передачи 7,9 — 8,4 ГГц;

2. Поляризация сигнала эллептическая правая или левая, предусмотреть возможность смены направления поляризации;

3. Потенциал на передачу ³ 45 дБВт в секторе сканирования;

4. Обеспечить сканирование в конусе в телесном угле ± 15°;

5. Диаграмма направленности АФАР должна иметь уровень боковых лепестков £ -16 дБ от уровня главного лепестка;

6. Управление лучом осуществляется по целеуказанию, подаваемому с погрешностью ± 1°;

7. Напряжение питания 12 В ± 2,5 В;

8. Потребляемая мощность £ 400Вт;

9. Диапазон рабочих темпиратур ± 50 °C.

Глава 1. Выбор структурной схемы афар и определение параметров раскрыва.

1.1 Выбор типа решетки.

Для начала рассчитаем среднюю длину волны. Средняя частота равна

(7,9+8,4)/2 @ 8,15ГГц;

тогда средняя длина волны равна:

30/8,15 @ 3,7 см.

Так как в техническом задании оговаривается необходимость обеспечения возможности сканирования лучом в конусе с углом при вершине ±15°, то лучше всего использовать круглую антенную решетку. Кроме того, необходимо обеспечить заданный потенциал на передачу = 45 дБВт.

Для выбора типа решетки (активная или пассивная) произведем передварительную прикидку требуемого количества излучателей. Для этого опишем приблизительно диаграмму направленности излучателя (по амплитуде) как @ cos^aq. Чтобы ДН излучателя имела на краю сектора сканирования (15°) уровень около -3 дБ, a должно быть приблизительно равно:

cos^2a15° = 0,5; a @ 1/2 ln(0,5)/ln(cos(15°)) @ 10.

Тогда, чтобы дифракционный максимум решетки был не выше уровня боковых лепестков = -16 дБ (@ 0,025) требуется

cos²⁰ q_дифр £ 0,025;

q_дифр ³ arccos(0,025^1/20 ) @ 33,7° ;

тогда расстояние между излучателями (d) должно быть не более

l/[sin(q_дифр ) * sin(q_скан)] = 3,7/(sin 33.7° _* sin 15°) @ 4,5 см.

Усиление такого излучателя приблизительно равно 4p_*pd²/4l² @ 14,5 ед. Из справочников по транзисторам известно, что наиболее мощным в рабочем диапазоне является транзистор 3П603, который имеет допустимую выходную мощность 1Вт и граничную частоту 10ГГц. Видно, что полностью пассивная решетка не сможет обеспечить выполнение заданных ограничений по потенциалу. Кроме того, использование активной решетки повышает ее надежность и время наработки на отказ, так как наличие отдельного усилителя для каждого излучателя уменьшает требуемую выходную мощность усилителя, а также вероятность выхода из строя всех излучателей одновременно. Таким образом, необходимо использование активной антенной решетки.

1.2 Предварительный выбор блок-схемы афар.

Выбор блок-схемы АФАР проводится в первую очередь по критерию обеспечения максимальной надежности системы с минимальными затратами. Выход из строя одного передающего модуля практически не отразится на характеристиках антенной решетки. Считается, что максимальное допустимое падение потенциала - 1 дБВт.

Если каждый передающий модуль содержит усилитель, максимальная выходная мощность которого равна 1 Вт, то падение потенциала на 1 дБВт произойдет, когда из строя выйдут 20% излучателей (передающих модулей), так как -1дБ = 0,8 раз. Маловероятен выход из строя 20% модулей одновременно, однако даже работоспособные модули не будут работать, если выйдет из строя их источник питания. Поэтому основной задачей при разработке блок-схемы АФАР является выбор количества излучателей, модули которых запитаны с одного вторичного источника питания (ВИП). После энергетического расчета АФАР и выбора излучателя, когда будет известно количество излучателей, блок- схема будет уточнена.