|
|
|
|
Активной ФАР (pиc. 8.12) называют такую многоэлементную сканирующую питейную систему, в тракт каждого излучателя которой включен активный элемент: усилитель, синхронизируемый
автогенератор или преобразователь частоты на активном электровакуумном или полупроводниковом приборе. Генераторные приборы располагаются и непосредственно близости от излучателя, чтобы исключить необходимость высокочастотного фидерного тракта на высоком уровне мощности и тем самым существенно уменьшить высокочастотные потери и фазовые искажения сигнала.
Сдвиг фазы, необходимый для отклонения луча, осуществляется на вход усилителя на малом уровне мощности.
Полуактивная (комбинированная) ФАР (рис. 8.13) представляет совокупность решеток с пассивными элементами, которые
питаются от одного генераторного прибора. Делители мощности распределяют энергию между элементами подрешетки, причем делители во всех подрешетках одинаковы. На установленные перед каждым излучателем маломощные фазовращатели подаются команды отклонения луча.
Современные ФАР разрабатываются для различных диапазонов волн, Чем короче волна, тем менее пригодным (из-за уменьшения размера модуля) становится обычный принцип построения аппаратуры. Уже в коротковолновой части дециметрового диапазона волн конструкция модуля и входящих в него электровакуумных приборов сливаются. При последующем укорочении длины волны требования уменьшения поперечного сечения модуля и получения заданной выходном мощности становятся настолько противоречивыми, что создание мощного активного модуля практически невозможно. В настоящее время это сказывается, начиная с длины l»10 см. Эта граница условна: она определяется возможностями генераторных приборов РПУ. Появление новых генераторных приборов и совершенствование их конструкции позволит отодвинуть эту границу в сторону более коротких волн.
Таким образом, если в метровом диапазоне волн в настоящее время возможность реализации активных модулей не вызывает
сомнений, то в сантиметровом диапазоне создание активных модулей с выходной мощностью в несколько десятков киловатт пока затруднительно и приходится использовать полуактивные ФАР на базе укрупнения модулей, питающих группы излучателей.
Выходная мощность активного модуля определяется требованием к уровню мощности излучения и равна
где
PS — полная мощность излучения; N — число модулей в решетке.
Повышение коэффициента усиления генераторного прибора активного модуля позволяет уменьшить мощность возбуждения и, следовательно, мощность потерь в распределительном устройстве, на которое приходится основная часть высокочастотных потерь. С увеличением числа модулей при неизменном шаге решетки сужается ее диаграмма направленности и увеличиваются потери в распределительной системе. Поэтому для решеток с узкими диаграммами направленности следует использовать модули с большим коэффициентом усиления. Однако рост коэффициента усиления ограничивается запасом устойчивости усилителя или синхронного режима автогенератора. Кроме того, возможны ограничения, связанные с увеличением фазовой нестабильности в модулях, вследствие роста крутизны фазовой характеристики генератора.
Важное значение имеет КПД активного модуля ФАР, который определяет КПД решетки в целом. От него зависит тепловой режим модулей решетки. Низкий КПД генераторов неизбежно приводит к тяжелым тепловым режимам и ограничивает максимальную мощность излучения.
Другой важной характеристикой генератора в решетках с широкоугольным сканированием является его нагрузочная характеристика (зависимость выходной мощности и фазы выходных колебаний от полного входного сопротивления излучателя zвх ). При сканировании входное сопротивление излучателя изменяется в широких пределах из-за их взаимодействия, причем законы изменении zвх оказываются различными для центральных и периферийных излучателей. Изменение входного сопротивления излучателя вызывает изменение выходного сопротивления генератора, что вызывает изменение амплитуды, фазы и режима работы генератора. Таким образом, изменение входного сопротивления излучателя при сканировании приводит к появлению амплитудных и фазовых ошибок на выходе модули, снижению КПД и смещению (диаграммы направленности.
Одним из радикальных способов уменьшения влияния входного сопротивления излучателя на параметры модуля является использование ферритовых вентилей и циркуляторов, включенных на выходе генераторов ФАР,
Структурная схема варианта передатчика с активной ФАР изображена на рис. 8.14. Она содержит n2 активных модулей, в которых могут быть использованы электровакуумные или полупроводниковые генераторные приборы. Управление лучом в горизонтальной плоскости осуществляется фазовращателями на высокой
частоте, а в вертикальной плоскости — фазовращателями на промежуточной частоте. В возбудителе используется кварцевая стабилизация и умножители частоты. Формирование сигнала осуществляется путем смешения ЛЧМ сигнала промежуточной частоты и высокочастотного сигнала с выхода умножителя частоты.
Передатчик комбинированной ФАР РЛС Cobra Dane представлен на рис. 8.15. Антенная решетка состоит из 34768 элементов, 15360 из которых являются приемно-передающими. Остальные элементы способствуют формированию диаграммы направленности антенны. Всего ФАР содержит 96 подрешеток. Питание каждой подрешетки производится отдельной ЛБВ (выходной усилитель) с импульсной мощностью 160 кВт. Общая мощность передатчика составляет примерно 15,4 МВт. В общий фидер каждой подрешетки после предварительного усилителя включены шестисекционные схемы временной задержки и пятиразрядные маломощные фазовращатели. Мгновенная ширина полосы пропускания ФАР может достигать 200 МГц. В РЛС используется боль-
ой набор зондирующих сигналов, применяемых в различных режимах работы станции (поиск, сопровождение цели, распознава-
|
|
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
