Глава 2. Разработка конструкции афар и делителя мощности афар.
2.1 Функциональная схема модуля.
Основными элементами передающего модуля АФАР являются фазовращатель и усилитель мощности. Кроме этого, в передающий модуль включают юстировочный фазовращатель (для компенсации разного набега фаз в фидерной части антенной системы для разных излучателей и выставки луча без сканирования в направлении нормали к поверхности апертуры). Если рядом с передающей антенной работает приемная, то в передающий модуль ставят также полосозаграждающий фильтр (ПЗФ), но в данном случае в техническом задании не содержатся сведения о примной антенне, поэтому точные сведения о ПЗФ не могут быть даны.
Функциональная схема передающего модуля афар.
СН СПУ
ПЗФ
НО УМ ФВ ЮФВ
(-20...40дБ)
К системе СН - стабилизатор напряжения
встроенного СПУ - система питания и управления
контроля ПЗФ - полосозаграждающий фильтр
НО - направленный ответвитель
УМ - усилитель мощности
ФВ - фазовращатель
ЮФВ - юстировочный ФВ
Рис. 1
Стабилизатор напражения для питания усилителя мощности должен быть использован, так как усилители используются на предельных напряжениях, чтобы получить максимальный потенциал.
2.2 Разработка блок-схемы афар.
Теперь есть вся информация, необходимая для разработки блок-схемы АФАР. Выше указывалось, что допустимое падение потенциала составляет -1дБВт, что соответствует выходу из строя 20% модулей с выходной мощностью 1 Вт. Для нашей системы это означает, что допускается одновременный выход из строя 20% * 56шт. @ 11 излучателей.
Возьмём на одну ячейку питания 8 передающих модулей. Однако, существует также входной усилитель и семь усилителей первого этажа.
Выход из строя входного усилителя (или его источника питания) приведет к полной неработоспособности всей системы. Поэтому входной усилитель должен запитывться как минимум двумя вторичными источниками питания. Кроме этого необходимо резервирование самого усилителя. Так как антенная система будет использоваться в наземной станции спутниковой связи, то нет необходимости использовать “горячий” резерв. Поэтому резервный усилитель не требует дополнительного источника питания - он может использовать тот же ВИП.
Каждый усилитель первого этажа должен запитываться независимо друг от друга, так как одновременный выход из строя двух или более усилителей первого этажа приведет к падению потенциала на величину, большую 1дБ. Однако, такой усилитель может запитываться одновременно с подрешеткой, на которую с него подается сигнал, так как это не ухудшит надежность системы.
Итак, всего требуется 7 вторичных источников питания, четыре из которых питают 9 усилителей мощности (8 передающих модулей, 1 усилитель второго этажа разводки) а три - 10 (плюс 1 входной усилитель [или в резерве]). Т.о. входной усилитель имеет 3 резервных источника питания, что более чем достаточно.
В техническом задании содержится требование по обеспечению возможности переключения направления поляризации. Различные направления поляризации поля будут создаваться запиткой спирального излучателя с одного либо с другого конца. Для переключения коаксиальных кабелей, запитывающих излучатель, будет использоваться коммутатор. В рабочем диапазоне частот (7¸8 ГГц) коммутатор на МПЛ потребляет @ 10 мВт управляющего тока и вносит потери в тракт @ 1дБ.
В техническом задании содержится требование по напряжению питания (12В ± 2,5В) и потребляемой мощности (£ 400Вт). По сравнению с допустимой мощностью потребления током потребления коммутатора можно пренебречь. ВИП параллельно подсоединены к первичному источнику питания. К каждому из них параллельно подсоединены усилители мощности (к резервным источникам питания входного усилителя подсоединены согласованные сопротивления). Т.о. мощность, потребляемая одним усилителем мощности, должна быть не больше:
400/(3*10+4*9) @ 6 Вт
Усилители модулей имеют на выходе максимальную мощность 1Вт.
Т.о. КПД усилителей должно быть не менее:
кпд ³ 1/6 @ 16,5%
Это КПД легко можно реализовать.
Требования к вторичным источникам питания:
1. Выходное напряжение = 12В ± 2,5В;
2. Предельный допустимый входной ток ³ 10*6Вт /(12,5-2,5)В@ 6,3А;
Некоторые требования к передающим модулям:
1. Потребляемая мощность £ 6 Вт;
2. Коэффициент передачи по мощности @12,5 дБ;
3. КПД ³ 16,5%;
4. Напряжение питания 12В ± 2,5В;
ВИПы Блок схема АФАР.
От блока управления лучом
БУ Пол-ей
КОМ-Р Прд.М
. . . D8 УМ
КОМ-Р Прд.М
Вход
.
. .
D8
УМ
КОМ-Р Прд.М
. . . D8 УМ
КОМ-Р Прд.М