Введення
Останні десятиліття характеризуються широкими дослідженнями в області теорії і техніки проектування фазованих антенних решіток (ФАР). Однією з головних причин повільного впровадження ФАР в існуючі радіотехнічні системи є відносно висока вартість системи електронного сканування, що включає пристрої керування фазою НВЧ сигналів з малими втратами, обчислювальну машину і схеми управління фазовращателямі.
Запитання здешевлення радіотехнічних систем пов'язані з областю застосування нізкомощних керуючих елементів, що працюють з малими струмами, при великих внесених втратах. Вартість фазовращателей може бути знижена за рахунок ослаблення допусків на їх електричні характеристики, переходу до роботи на досить малих рівнях потужності з більш високими втратами. При цих втратах, а також при використанні великого числа однорідних елементів в одній ФАР дешеві фазовращатели в мікроелектронному виконанні стають більш можливими.
Використання «дешевих» фазовращателей з більш поганими електричними характеристиками призводить до необхідності введення компенсації додаткових втрат. Одним із способів подолання цієї проблеми є використання активних фазованих антенних решіток (АФАР) в сучасних радіотехнічних системах.
Відмітна особливість АФАР полягає в наявності активних підсилювачів в безпосередній близькості від випромінювачів, що дозволяє компенсувати втрати в фидерном тракті і фазовращателе. У результаті подібного зміни функціональної схеми система розподілених по розкриву порівняно малопотужних когерентних передавачів (для передавальних АФАР) і малошумящих приймачів (для прийомних АФАР), що працюють на випромінювач, може забезпечувати високі енергетичні характеристики.
Іншою особливістю активних фазованих антенних решіток є їх незворотність, тобто передавальну АФАР не можна використовувати як приймальню, так і навпаки. Таким чином, проектування прийомних і передавальних АФАР неможливо без комплексного підходу. Поряд з випромінюючої апертурою необхідно враховувати і проектувати активну частину: приймальні, передавальні й приймально-передавальні модулі в залежності від типу проектованої АФАР. Модулем називається активне пристрій сполучення випромінювачів АФАР зі схемою розводки. У модулі конструктивно об'єднані: підсилювач потужності (для передавальної АФАР) або малошумний підсилювач потужності (для приймальні АФАР) з фазовращателем, при необхідності додаються фільтри, спрямовані відгалужувачі, подільники потужності, юстувальні фазообертачі, стабілізатори напруги і ключі керування.
Структурна схема одноканального модуля приємний АФАР складається з:
антенний решітка потенціал промінь
Рис. 1 - Структурна схема модуля приємний АФАР
ППФ - визначає робочу смугу приймального модуля і характеризується втратами в смузі пропускання LП і рівнем запирання позасмугового випромінювання LЗ. При проектуванні ППФ прагнуть зменшити величину LП, так як вона впливає на енергетичний потенціал приємний АФАР. Використовується у випадку, коли прийомна й передавальна АФАР працюють одночасно на рознесених частотах, а також для захисту від позасмугового випромінювання.
МШУ - використовується для посилення сигналу на вході антени і характеризується коефіцієнтом шуму КШ і коефіцієнтом посилення КР. Ці характеристики визначають енергетику приємний АФАР.
Дискретний ФВ - застосовується для установки необхідної фази в кожному каналі АФАР і характеризується кількістю дискретов фази p, мінімальним значенням перемикається дискрета? ? min і втратами на проходження Lф.
юстіровочная ФВ - використовується при Фазування АФАР для вирівнювання електричних довжин модулів, пов'язаних з технологічними розкид.
Стабілізатор напруги (СН) і система живлення і управління фазовращателем (СПУ) використовуються для живлення активних елементів модуля (транзисторів і pin-діодів) і управління роботою ФВ (включення та виключення певних дискретов).
Технічне завдання
Спроектувати і розрахувати АФАР з наступними параметрами:
Коефіцієнт посилення МШУ Кр=21дБ
Коефіцієнт шуму МШУ Кш=3,5дБ
Кількість розрядів фазовращателя: p=4
Довжина хвилі:? =8 см
Сектор сканування:? ск=± 22?
Ширина ДН за рівнем 0.5:? ? x0,5=4?,? ? y0,5=3?
Рівень бічних пелюсток: t lt;- 19 дБ
Необхідно розрахувати:
Енергетичний потенціал:? прм
Кількість елементів N
