Современные ФАР состоят из нескольких тысяч или даже десятков тысяч элементов, каждый из которых содержит фазовращатель. Поэтому характеристики и стоимость РЛС в значительной степени зависят от параметров и стоимости фазовращателей.
В настоящее время в основном используются ферритовые и полупроводниковые ФВ. Фазовращатели на основе сегнетоэлектриков, электронных пучков и плазмы еще не столь совершенны и области их применения весьма ограниченны.
К ФВ, предназначенным для
использования в многоэлементных ФАР, предъявляются многообразные и
жесткие требования. Основными среди них являются: минимальное время переключения (изменение фазового состояния) при
возможно меньшей мощности управляющего
сигнала; достаточная точность
установки фазового сдвига, необходимая для выполнения требований к ДН по КНД,
уровню боковых лепестков, точности
ориентации главного максимума; электрическая прочность, которая должна быть
достаточной для пропускания требуемой
импульсной мощности; поперечные габариты ФВ, которые, как правило, не должны превышать 0,50,5
с учетом
возможности размещения их в полотнах
с периодом не более (0,7÷0,8)
; минимальные
потери СВЧ энергии в волноводных
элементах ФВ; система охлаждения, которая должна обеспечивать работу на заданной средней мощности.
Снижение потерь СВЧ мощности и
энергии, затрачиваемой на переключение фазы,
обеспечивает решение одной из сложнейших проблем в конструировании передающих ФАР - отвод тепла от
фазовращающих элементов и стабилизацию
их температуры.
Такие ФВ, как ферритовые применяются на частотах 1÷2 ГГц и выше. На более низких частотах требуется намагничивать ферритовые элементы до значений, превышающих точку резонанса, что приводит к неизбежности применения весьма мощных и громоздких управляемых магнитных систем.
Наиболее экономичными, по затратам энергии на управление, являются фазовращатели с замкнутой магнитной цепью, обладающие магнитной памятью. В таких ФВ изменение намагниченности феррита, а следовательно, и вносимого фазового сдвига осуществляется короткими импульсами тока, по окончанию которых фазовый сдвиг остается неизменным в течение длительного времени.
Фазовращатели с незамкнутой магнитной цепью применяются лишь в ряде специальных устройств, например когда требуется непрерывно изменять фазу волны в очень широких пределах или если по условиям технологии производства сформировать замкнутую магнитную цепь невозможно.
Ферритовые ФВ подразделяют на два класса: невзаимные, которые создают фазовый сдвиг, зависящий от направления распространения волны, и взаимные. В невзаимных ФВ феррит подмагничивается поперечно относительно направления распространения волны, во взаимных -продольно (за исключением «синхронных»).
Взаимные ФВ подразделяются на проходные и отражательные. Последние, как правило, имеют более простую конструкцию, меньший продольный размер. При их использовании в полотне отражательной ФАР проще разместить электронные блоки системы управления, что особенно важно при создании антенн миллиметрового диапазона волн. К недостаткам отражательных ФВ следует отнести меньшую точность установки фазовых сдвигов по сравнению с проходными при одинаковом уровне согласования.
Наибольшее распространение по сравнению с коаксиальными, полосковыми и микрополосковыми ФВ к настоящему времени получили волноводные ФВ, характеризующиеся значительно меньшими потерями и лучшим согласованием. Данный тип ФВ нужно использовать в нашей схеме так как в качестве линий связи используются волноводы прямоугольного сечения.
В качестве полупроводниковых приборов в ФВ широко используются варикапы, pin-диоды и сегнетоэлектрики. При включении полупроводникового прибора в линии передачи параллельно ли последовательно (рисунок 3.12), происходит некоторая потеря СВЧ мощности из-за рассогласования в месте включения и поглощения в активной части полупроводника (оммические потери).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.