Фазированные антенные решетки. Требования к шагу решетки. Излучающие элементы ФАР. Взаимное влияние элементов ФАР, страница 8

Описанные типы фазовращателей, реализующие фазу в интервале от 0 до Ус, обладают, как отмечалось, зависимостью вносимого фазового сдвига от частоты, что сужает полосу рабочих частот ФАР. Для уменьшения этой зависимости вместо фазовращателей можно использовать линии задержки с волной типа Т, фазовая скорость которой не зависит от частоты. Для исключения частотной зависимости сбрасывать целое число 2п с требуемого значения фазы нельзя; это приводит к существенному удлинению линий задержки.

9.2.6. Активные фазированные антенные решетки (АФАР)

Активной антенной решеткой называют такую многоэлементную антенну, в тракт каждого излучателя которой в зависимости от назначения антенны включен активный элемент: генератор, усилитель, преобразователь или умножитель частоты. Активные элементы располагаются в непосредственной близости от излучателя или встраиваются непосредственно в излучатель. В качестве колебательной системы активного прибора возможно использование излучателя или каких-либо его элементов. В этом случае можно говорить об антенне как об интегральном устройстве.

В активном варианте могут быть спроектированы передающие или приемные фазированные антенные решетки, а также переизлучающие системы. Общим преимуществом как передающих, так и приемных АФАР является упрощение схемы разводки высокочастотного сигнала, что уменьшает потери и фазовые ошибки, вносимые высокочастотным трактом. Приемные АФАР имеют меньший уровень шума, чем обычные ФАР. Преимуществом передающих АФАР является отсутствие общего тракта, по которому передается суммарная мощность; сложение мощностей многих передатчиков осуществляется в одном пространственном луче, что снимает проблемы, связанные с возможностью электрического пробоя тракта. Для обеспечения когерентности колебаний во всех передатчиках они должны быть синхронизированы с помощью единого возбудителя. Энергия от возбудителя подводится к модулям АФАР (под модулем понимается излучатель, активный элемент и элементы управления) по схеме фидерного или оптического типа, т.е. принципиально так же, как в обычных ФАР. В случае оптических схем целесообразно использование модулей с преобразованием частоты. В этом случае мощность, «переливающаяся» за края решетки, формирует боковые лепестки на частоте, отличной от рабочей. Управление фазой в передающих АФАР производится фазовращателями, включенными не на выходе, а на входе генератора или в предварительных каскадах усиления, т. е. в местах с малым уровнем мощности. При этом снижаются потери, вносимые фазовращатслями. Аналогичным образом в случае приемной АФАР фазовращатели могут быть помещены не на входе приемника, а на выходе высокочастотного усилителя или, что удобнее, — в тракте промежуточной частоты.

Применение АФАР позволяет реализовывать распределение амплитуд в элементах антенны изменением мощности отдельных передатчиков (передающая АФАР) или регулированием усиления приемника (приемная АФАР).

Конструкция модулей, кроме требуемых электрических характеристик должна обеспечивать хорошую повторяемость, минимальные габаритные размеры и массу, низкую стоимость и др. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют модули на основе полосковых линий [8]. Волноводные конструкции модулей применяются лишь на достаточно высоких частотах; использование коаксиальных линий нежелательно из-за сложностей производства.