10 Lg (48 2 * 23 * 1Вт * 0.958 * 0.664 ) @ 45.3 дБВт

(где N - число излучателей,

g - усиление излучателя в направлении оси спирали,

F ²_реш(1°) - ДН решетки без сканирования при ошибке целеуказания= 1°,

F ²_изл(q_скан) - ДН излучателя на краю сектора сканирования).

Однако реально КИП<1. Примем КИП @ 0,75. Тогда для обеспечения потенциала @ 45дБВт (@ 31622,776Вт) число излучателей должно быть равно:

_{31622,776 Вт}

1Вт · 23ед · 0,75 ·0.958 · 0.664 ^{@ 54 шт.}

Считая заранее, что будет использована схема делителя мощности типа “Ёлочка” (по соображениям, указанным в разделе “Расчет делителя мощности), следует использовать делители с 2^N выходами. Поэтому примем число выходов равным 64 (2⁶ ). Число излучателей можно взять меньшим (возьмем 56 излучателей), если на часть выходов “навесить” согласованную нагрузку.

Диаграммы направленности решетки, представленные на рисунках 8-12 рассчитаны по формуле:

f ²_реш (q) = F ²_реш (q) * F ²_изл (q),

где f_реш (q) - ДН решетки, F_изл (q) - ДН излучателя, F_реш (q) - множитель решетки, рассчитанный по формуле:

F ²_реш (q) = |å(A_{i j *} e^{(Фij + ФПij)} )|² [7]

где A_{i j} - амплитуда тока запитки i,j - того излучателя, Ф_ij - фаза тока запитки i,j - того излучателя, ФП_ij - пространственный набег фазы i,j - того излучателя.

Фаза тока запитки зависит от углов сканирования следующим образом:

Ф_ij (j_ск ,q_ск) = -k*(x_ij cosj_ск + y_ij sinj_ск) sinq_ск

Пространственный набег фазы равен:

ФП_ij (j ,q) = k*(x_ij cosj + y_ij sinj) sinq

1.4 Выбор схемы разводки афар.

Для выбора типа разводки АФАР (количества этажей) оценим потери на разводку в один этаж. Число излучателей, как уже указывалось выше, примем равным 64 (2⁶ ).

Тогда схема разводки АФАР будет иметь вид:

^1Вт < ФВ

... D₆₄ ^1Вт <

^1Вт < ФВ

Потери на деление :

3*6=18дБ;

64 излучателей уложатся (на расстоянии d друг от друга) в 4 кольца. Тогда максимальная длина кабеля равна :

4*d= 4*3,5 см= 14 см.

С учетом провисания :

1,2*14=16,8см=0,168 м.

Кабели в рабочем диапазоне частот @ 8ГГц имеют погонные потери

@1,5—2дБ/м, примем 2дБ/м общие потери в кабеле равны:

0,168*2=0,336 дБ.

Потери в фазовращателе приблизительно равны 3дБ. Оммические потери на деление приблизительно равны 0,3дБ. Потери в коммутаторе @ 1 дБ. Т.о. общие потери на разводку (для одного излучателя) оцениваются в @ 22,536 дБ.

Реально применяют коэффициент передачи по мощности передающего модуля < 20дБ, так как при увеличении коэффициента передачи усилителя, возрастает крутизна его фазо-частотной характеристики (ФЧХ). Это приводит к увеличению фазового разброса на различных частотах диапазона.

Для использования широкополосной модуляции сигнала (ШПС) необходимо, чтобы фазовый разброс не превышал 1/2 дискрета сигнала (рассояния между уровнями фазы при фазовой модуляции). При коэффициенте передачи >20дБ использование даже двухуровневой фазовой модуляции затруднительно.

Поскольку в системе предполагается формирование ШПС, то при данном уровне потерь применение одноэтажной схемы разводки становится невозможным.

Если система будет работать рядом с приемной АФАР, то появятся требования к частоте модуляции, связанные с наличием боковых лепестков спектра ШПС.

^fм 2fм ^f

Частота модуляции должна быть подобрана таким образом, чтобы уровень сигнала на частоте приема не превышал заданного значения.

В техническом задании к дипломному проекту предполагается, что передающая АФАР работает независимо от приемной, нет огранечений по частоте модуляции и по уровню сигнала на частотах приема, поэтому в рамках данного дипломного проекта этот вопрос подробно рассматриваться не будет.

Рассмотрим 2-х этажную схему разводки АФАР. При проектировании такой схемы следует учитывать 2 противоположных требования. Во-первых, количество усилителей мощности на первом этаже следует минимизировать, так как это уменьшит стоимость системы вцелом. Во-вторых, количество усилителей мощности на первом этаже должно бать подобрано таким образом, чтобы выход из строя такого усилителя не привел к снижению потенциала решетки более, чем на 1дБ. Т.е. одна подрешетка должна содержать не более 20% излучателей. При этом, в соответствием с принципами унификации и стандартизации, следует разрабатывать схему так, чтобы в ней было как можно больше одинаковых делителей мощности.

Возможны следующие варианты:

1. На первом этаже - 4-х канальный делитель мощности, один выход которого соединяется с согласованной нагрузкой, а на втором этаже деления - три

16-ти канальных делителей мощности, что в совокупности составляет 48 излучателей. Эта схема плоха тем, что в каждой подрешетке содержатся

16/48 @ 33% от всех излучателей.

< ФВ 1

. . . D₁₆ <

< ФВ

. . . D ₄ <

< ФВ 3

D₁₆ <

. . .

< ФВ

2. На первом этаже - бинарный делитель мощности. Эта схема имеет тот же недостаток, что и предыдущая.

3. На первом этаже - делитель на 8 каналов, 1 выход которого нагружен на согласованную нагрузку, а на втором этаже 7 таких же делителей на 8, что в совокупности составляет 56 излучателей. В этой схеме подрешетка содержит

8/56 @ 14,3% излучателей.

< ФВ 1

. . . D₈ <

< ФВ

. . . D ₈ <

< ФВ 7

D₈ <

. . .

< ФВ

4. На первом этаже - 16-ти канальный делитель мощности, два выхода которого нагруженны на согласованную нагрузку, а на втором этаже - 14 четырехканальных делителей мощности, что в совокупности составляет 56 излучателей. В подрешетке - 4/56 = 7,1% излучателей.

< ФВ 1

. . . D₄ <

< ФВ

. . . D ₁₆ <

< ФВ 14

D₄ <

. . .

< ФВ

Уже видно, что схема номер три одинаково хорошо удовлетворяет всем критериям. В этой схеме добавляется всего 7 дополнительных усилителей, при этом выход из строя одного из них не приведет к снижению потенциала более чем на 1дБ.

Усиление одного усилителя должно покрывать следующие потери:

Потери на деление :

3*3=9дБ; (так как 8=2³ )

64 излучателей уложатся (на расстоянии d друг от друга) в 4 кольца. Тогда максимальная длина кабеля равна :

4*d= 4*3,5 см= 14 см.

С учетом провисания :

1,2*14=16,8см=0,168 м.

Для кабеля, имеющего погонные потери 2дБ/м общие потери в кабеле равны:

0,168*2=0,336 дБ.

Потери в фазовращателе приблизительно равны 3дБ. Оммические потери на деление приблизительно равны 0,3дБ. Потери в коммутаторе (см. пункт 2.2 “Разработка блок схемы АФАР”)@ 1дБ. Т.о. общие потери на разводку (для одного излучателя) оцениваются в @13,536 дБ. Что вполне можно реализовать.