Фазированные антенные решетки. Требования к шагу решетки. Излучающие элементы ФАР. Взаимное влияние элементов ФАР, страница 7

Рис. 9.9

Для управления каждым фазовращателем требуется р сигналов, принимающих условные значения 0 или 1. Так, при р З (д = 7/4) сигналу (000) соответствует нулевой фазовый сдвиг, сигналу (001) — фазовый сдвиг, равный п/4, и т.д. Для отражательных схем ФАР оптического типа можно использовать фазовращатель, рассмотренный выше (если он обладает свойством взаимности, т. е. величина фазового сдвига не зависит от направления движения волны). Для этого необходимо закоротить его выход и уменьшить в 2 раза фазовый сдвиг, вносимый каждым каскадом, поскольку волна после отражения проходит все каскады еще раз. Конкретный выбор управляющих сигналов осуществляется так, чтобы значение фазового сдвига, реализуемого в тракте каждого излучателя, минимально отличалось от АУф. Для этого округлепие до ближайшего дискретного значения ЧЈд осуществляется по формуле

       (9.13) где Е[х] — операция выделения целой части числа х, при этом максимальная фазовая ошибка не превосходит

Наличие фазовых ошибок при дискретно-коммугационном способе приводит к уменьшению КНД и дополнительному росту боковых лепестков; движение луча может осуществляться только скачками, причем величина скачка зависит от дискрета д, начала отсчета фазы (относительно середины решетки или относительно крайнего элемента) и положения максимума ДН относительно нормали к плоскости решетки. Коэффициент направленного действия решетки с дискретно-коммутационным фазированием определяется формулой

sinA/2

(9.14)

где D0 — КНД решетки с точным значением фазы. Уменьшение КНД связано с возникновением дополнительного паразитного излучения каждого элемента из-за ошибок в фазовом распределении. Уровень дополнительного бокового излучения особенно высок в случае, когда начальное фазовое распределение носит линейный характер (в фидерных схемах питания или в оптических схемах при наличии фазовых компенсаторов), поскольку в данном случае фазовая погрешность вдоль решетки носит характер, близкий к периодическому. В результате образуются условия синфазного сложения паразитных излучений в определенных направлениях, в которых и наблюдается рост лепестков. Для уменьшения УБЛ делаются попытки нарушить указанную периодичность с помощью специальных фиксированных фазовращателей, включаемых в тракт каждого излучателя (так называемые фазовые подставки) и соответствующего изменения алгоритма (9. В), однако достичь при этом полезного эффекта во всем секторе углов сканирования не удается.

Фазовращатсли современных ФАР выполняются либо на рй1-диодах, либо на основе ферритов [8, 49]. Основными требованиями к фазовращателям являются: малые потери, достаточно большая пропускная мощность, точность установки фазовых сдвигов, быстродсйствие, стабильность характеристик, надежность, малая стоимость (определяющая в значительной степени стоимость всей ФАР). Кроме того, размеры фазовращателей должны быть достаточно малыми (не превосходить допустимые расстояния между излучателями).

Ферритовые фазовращатели, реализуемые на волноводных линиях передачи, выдерживают большую мощность и обладают «внутренней памятью», что устраняет необходимость непрерывной подачи управляющих сигналов; перевод фазовращателя из одного состояния в другое осуществляется с помощью коротких импульсов. Достоинствами фазовращателей на основе рй1-диодов являются малые размеры и масса, большая скорость переключений, стабильность, взаимный характер фазовых сдвигов, возможность использования печатной технологии производства. При укорочении длины волны электрические параметры фазовращателей на основе рй1-диодов ухудшаются и на волнах менее 5 см начинают уступать по потерям ферритовым фазовращателям.