1.2 Технические требования

·Диапазон частот приёма 7.25 ¸ 7.75 ГГц;

·Поляризация — эллиптическая, с возможностью смены направления вращения поля;

·Электрическое сканирование в конусе размером ±15° от нормали к плоскости решётки;

·Качество приёма в секторе сканирования не менее 6.5 дБ/К;

·Уровень боковых лепестков ДН не более –16 дБ;

·Приёмная АФАР должна пеленговать спутник-ретранслятор моноимпульсным методом;

·Вычислитель фаз должен обеспечивать погрешность установки луча не более ±1°;

·Напряжение питания 12В ±2.5В;

·Потребляемая мощность не более 50 Вт;

·Диапазон рабочих температур ±50°С.

1.3 Определение состава афар

Обобщённая блок-схема приёмной АФАР изображена на рис. 1.1. Рассмотрим входящие в неё компоненты и их влияние на характеристики системы.

Излучающий раскрыв (1) — это система из N элементарных излучателей (ЭИ), расположенных на общем конструктивном основании. Количество ЭИ определяет максимальное усиление АР. Ширина луча зависит от размеров раскрыва, а уровень боковых лепестков — от межэлементного расстояния (с учётом ДН излучателя). На УБЛ решётки также влияет форма амплитудного распределения в раскрыве и характер взаимного расположения излучателей.

Приёмный модуль (2) — совокупность некоторых функциональных узлов, одинаковых в каждом канале и объединённых в общий корпус. Обязательными компонентами модуля приёмной АФАР являются МШУ и фазовращатель. МШУ компенсирует существующие в тракте потери и тем самым влияет на шумовую температуру АФАР. Фазовращатель создаёт изменяемое фазовое распределение в раскрыве, необходимое для сканирования. При использовании дискретных ФВ величина дискрета фазы определяет точность установки луча в заданном направлении. Кроме того, при дискретном фазировании несколько снижается усиление АФАР.

Схема разводки (3) осуществляет суммирование сигналов всех N каналов перед приёмником. Обладает определёнными потерями, может вносить фазовые ошибки. Существуют различные варианты построения этой схемы (подробнее см. “1.9 Выбор схемы разводки”).

Выходной МШУ (4) выполняет те же функции, что и МШУ модуля. Его применение существенно ослабляет влияние шумов приёмника (а также потерь в тракте) на шумы всей системы. Таким образом, можно использовать приёмник с высокой шумовой температурой (т. е. сравнительно простой и дешёвый) без заметного ухудшения общей шумовой температуры АФАР. С целью унификации изделия выходной МШУ и МШУ модулей обычно делаются одинаковыми.

Вычислитель фаз (5) — это устройство, управляющее работой ФВ. Для дискретных ФВ используется цифровой код, разряды которого определяют состояние разрядов ФВ. Для каждого канала решётки вычисляется своё значение управляющего кода. Полученный фазовый сдвиг с точностью до половины дискрета соответствует требуемому положению волнового фронта при сканировании. Вычислитель фаз обычно реализуется на ЭВМ.

Вторичный источник питания (6) служит для преобразования энергии первичного источника (которым может являться сеть, автономный генератор переменного тока или аккумуляторная батарея) в постоянные токи и напряжения номинальных уровней, необходимые для питания всех активных устройств схемы. С точки зрения надёжности, ВИП должен состоять из нескольких параллельно работающих ячеек, каждая из которых обслуживает лишь часть каналов. Количество ячеек подбирается так, чтобы при отказе одной из них (что означает отказ всех подключенных к ней каналов) не произошло катастрофического ухудшения характеристик АФАР.

ВИП ВФ

(6) . . . . . . . . (5)

1

. ПМ

. . .

. . . S_N МШУ Прм

N . .

ПМ

(1) (2) (3) (4)

(1) — излучающий раскрыв

(2) — приёмные модули (ПМ)

(3) — схема разводки

(4) — выходной МШУ

(5) — вычислитель фаз (ВФ)

(6) — вторичный источник питания (ВИП)

Прм — приёмник

тракт прохождения СВЧ сигнала

шины питания и управления

Рис. 1.1 Обобщённая блок-схема приёмной АФАР

Особенностью АФАР, разрабатываемой в данном проекте, является наличие пеленгационного канала. Текущие угловые координаты спутника измеряются моноимпульсным методом и передаются на вычислитель фаз. Происходит коррекция фазовой программы, и луч отклоняется вслед за СР. Таким образом, осуществляется угловое сопровождение СР в секторе сканирования.

При реализации моноимпульсного метода в состав АФАР вводится суммарно-разностная схема (СРС), которая формирует для канала сопровождения три различных сигнала — один суммарный (S) и два разностных (D1 и D2) во взаимно перпендикулярных плоскостях. Излучающий раскрыв разбивается на квадранты. Сумма сигналов от излучателей каждого квадранта (S_i) подаётся на один из входов СРС.

S = S1 + S2 + S3 + S4;

D1 = S1 + S2 – (S3 + S4);

D2 = S1 + S3 – (S2 + S4);

В результате суммарно-разностного преобразования на второй уровень усиления приходят три сигнала: S, D1 и D2. Поэтому необходимо использовать три выходных МШУ вместо одного.

Отметим, что при цифровой обработке сигнала вычислитель фаз перестаёт быть отдельным компонентом схемы. Вычислительное устройство в составе угломера реализует также и функции ВФ.

Разделение сигнала между пеленгационным и информационным каналами производится во входной части приёмника. Метод разделения каналов зависит от структуры сигнала (например, ЧРК).

На рис. 1.2 приведена блок-схема АФАР с учётом формирования пеленгационного канала.

ВИП

. . . .

к ПМ к МШУ

1

. ПМ

. . . S1 S МШУ

. . .

. . . S2

. . . S_N/4 СРС D1 МШУ Прм

. . . S3

. . .

. . . S4 D2 МШУ

N

ПМ

S, D1, D2

к ПМ

Угловой дискриминатор

. . . .

Вычислитель

Управляющие коды ФВ

Пеленгационный канал

Рис. 1.2 Блок-схема приёмной АФАР с учётом формирования пеленгационного канала