Введение

Антенно-фидерное устройство (АФУ), обеспечивающее излучение и (или) прием радиоволн, является неотъемлемой частью радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам АФУ вытекают из назначения, условий размещения, режимов работы, стоимости.

Фазированные антенные решетки (ФАР) – наиболее эффективные и перспективные антенные системы, позволяющие осуществлять быстрый обзор пространства, многофункциональный режим работы, комплексирование радиосредств, адаптацию к конкретной радиообстановке, предварительную обработку СВЧ сигналов, обеспечение ЭМС и т.д.

В настоящее время радиотехнические системы все более переходят в диапазон СВЧ. В этом диапазоне (сантиметры, миллиметры) антенные системы позволяют формировать диаграмму направленности (Д.Н.) до долей градуса на уровне -3дБ, позволяют получать коэффициент усиления (К.У.) до тысяч и сотен тысяч (60100) дБ и, как следствие, существенно уменьшать отношение сигнал/шум. Такие показатели существенно улучшают показатели качества всей радиосистемы.

Основными направлениями применения радиотехнических систем являются радиолокация и связь. Эти направления понимаются в самом широком смысле.

Формулой дальности действия радиолокационной станции в свободном пространстве является:

(1.1)

где

r – дальность действия;

 - длина волны;

G – коэффициент усиления антенны;

S₀ – эквивалентная отражающая поверхность объекта;

Р_И – импульсная мощность излучения;

P_вх - чувствительность приемника.

В связных системах напряженность поля, создаваемого в точке приема в свободном пространстве:

(1.2)

где

P_ - излучаемая мощность;

h₁, h₂ – высота подвеса антенн;

G – коэффициент усиления антенны.

r – расстояние между антеннами.

Сравнивая (1.1) и (1.2) видно, что параметры радиолокационного сигнала и уровень напряженности поля зависят от параметров антенной системы.

В случае подвижных объектов необходимо, чтобы антенны своими главными направлениями были все время ориентированы друг на друга.

Электромеханические методы стабилизации положения антенн к настоящему времени исчерпали свои возможности. Им на смену пришли электронные методы. Если каким-либо методом (электромеханическим и (или) электронным) изменять положение луча антенны в пространстве, это называется сканированием.

ФАР относятся именно к сканирующим антеннам, где положение луча в пространстве изменяется либо за счет частоты, либо за счет фазы (разности фаз). Сканирование может осуществляться как в азимутальной, так и угломестной плоскостях.

Исходя из выдвинутых предпосылок, ФАР должна состоять из:

1. распределительной системы, обеспечивающей распределение мощности СВЧ сигнала по излучателям;

2. излучателей, обеспечивающих излучение мощности в свободное пространство и, в совмещенных системах, прием СВЧ сигнала;

3. устройств управления распределением мощности и (или) амплитуды СВЧ сигнала по излучателям;

4. устройств, регулирующих амплитуду и фазу СВЧ сигнала.

Таким образом, структурная схема ФАР может быть представлена в виде, изображенном на рис. 1.

Рис. 1

где

Г – мощный генератор (усилитель) СВЧ мощности;

Р.М. – распределитель мощности;

А₁А_n – устройства регулировки амплитуды;

₁_n – устройства регулировки фазы;

1n – излучатели;

У.У. – устройство управления.

В принципе, А₁А_n и ₁_n могут быть фиксированными, но в этом случае функциональные возможности ФАР резко сужаются.

Излучатели 1n могут быть объединены в группы.