Проектирование антенны для организации связи в Ка диапазоне частот на линии «Спутник-Земля» (Разработка структурной схемы антенно-фидерного устройства), страница 2

 счет суммарного фазового сдвига вносимого НО и ФВ на излучателях создаются линейные фазовые распределения возбуждения, приведенные в таблице 2.1, для поочередного возбуждения четырех правых входов ДОС. Распределения фаз для левых входов легко устанавливаются из условия симметрии  правой и левой половины  ДОС.  Положение  лучей  восьмиэлементной решетки схематично показано на рисунке 2.8.

Таблица 2.1 – Фазовые распределения

Номер входа m	Номер излучателя n
	1	2	3	4	5	6	7	8
1
2
3
4

Разработанная выше схема МАР является линейной и обеспечивает формирование фиксированного веера ДН притом, что отдельные ДН каждого канала получаются узкими только в одно плоскости, а в другой они достаточно широкие. Для получения набора узких ДН в двух ортогональных плоскостях нужно сформировать плоский раскрыв АР и разработать соответствующую ему структурную схему.

Разработанную выше схему линейной восьмилучевой АР примем за основу при формировании будущего плоского раскрыва в виде линейной подрешетки. Схема возможной ФАР с подрешетками на основе ДОС Батлера и  схемой питания, формирующей пространственные сдвиги на основе ДОС Бласса с одним излучающим раскрывом и восемью независимыми лучами приведена на рисунке 2.9, где:  1- излучатели; 2 - восьмилучевая линейная ФАР на основе ДОС  Батлера; 3  -управляемые ФВ;   4 - 3дБ НО; 5 - линии связи;   6 - поглощающие нагрузки. Значения фазового сдвига ФВ вносятся при конкретном расположении лучей в пространстве.

2.2 Разработка системы излучателей

В качестве излучателей ФАР используют вибраторы, открытые концы волноводов, диэлектрические стержни, спирали, щели и др. В последние годы большое внимание уделяется печатным излучателям. Выбор типа излучателей определяется рабочим диапазоном частот, требованиями к форме ДН отдельного элемента, излучаемой мощностью, поляризационными характеристиками и широкополосностью.

Рассмотрим особенности некоторых из них. Излучатели в виде открытых концов волноводов широко применяют в ФАР сантиметрового диапазона благодаря простому способу возбуждения излучающих элементов питающей линией, удобству сопряжения с волноводами, фазовращателями и делителями мощности, малыми потерями в фидерном тракте, относительной широкополосностью.

К недостаткам волноводных ФАР следует отнести сравнительно большую массу и высокую стоимость отдельных ее элементов и конструкций, связанных со значительной долей механической обработки высокой точности в технологическом цикле изготовления антенной решетки.

В волноводных ФАР с линейной поляризацией поля излучения, наибольшее применение получили излучатели в виде открытых концов прямоугольных волноводов (рисунок 2.10,а). В том случае, когда требуется обеспечить круговую поляризацию поля излучения ФАР или работу на двух независимых поляризациях, используются волноводы квадратного или круглого сечения (рисунок 2.10,б,в).с двумя рабочими типами волн ортогональной поляризации. Дополнительными модификациями являются волноводы изображенные на рисунке 2.10,г,д,е, которые служат для увеличения сектора сканирования ФАР.

Спиральные антенны применяются в АР благодаря своей слабой направленности. Плоские спирали, имеющие небольшие предельно-габаритные размеры, применяются для невыступающих конструкций и используются в диапазоне частот 0,2÷18 ГГц. Для частот более 2 ГГц их изготовляют по интегральной технологии СВЧ. Это позволяет миниатюризировать антенны и унифицировать их основные узлы.

Когда к ФАР предъявляются жесткие требования по габаритам и массе, в качестве излучателей решетки используют печатные элементы. Печатный излучатель представляет собой прямоугольную пластинку, возбуждаемую одним или несколькими штырями (рисунок 2.11). Несмотря на простоту конструкции, этот многофункциональный элемент, он может создавать поле излучения как с линейной, так и с круговой поляризацией, а также работать на одной или двух частотах с взаимно ортогональным расположением плоскостей поляризации излучаемых волн.

Вибраторные излучатели широко используются как элементы ФАР в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. Широкое применение вибраторных ФАР обусловлено рядом их достоинств: относительно малой массой, устойчивостью к атмосферным внешним воздействиям, возможностями складывания и быстрого разворачивания в мобильных радиотехнических системах, получение произвольной поляризации и управления поляризационной характеристикой излученного поля, управления ДН отдельных излучателей. Вибраторные излучатели, как элементы ФАР при соответствующем выборе конструкции позволяют обеспечить работу в широкой полосе частот.