Система формированиядиаграммы направленности (ДН) создает распределение амплитуд и фаз сигнала в излучателях решетки. Система содержит комплект усилителей мощности, комплект фазовращателей, а также комплект согласующих цепей. Каждый излучатель соединяется последовательно с согласующей цепью, усилителем мощности и фазовращателем и образует один канал АФАР. Обычно все элементы канала объединяются в единую конструкцию, которая называется модулем. Усилитель мощности располагается по возможности ближе к излучателю, чтобы уменьшить потери при передаче мощности. В качестве активных приборов этих генераторов, во многих практических случаях, используются полупроводниковые СВЧ-приборы, позволяющие повысить надежность и долговечность модулей АФАР, по сравнению с модулями на электровакуумных СВЧ-приборах, при обеспечении средней выходной мощности модуля до десятков и сотен ватт (при использовании схем сложения СВЧ-мощностей) в дециметровом диапазоне и до десяти ватт в сантиметровом диапазоне.
В том случае, когда частота колебаний на выходе модуля в целое число раз больше, чем на его входе, один из генераторных каскадов модуля должен быть умножителем частоты. Функциональная схема передающей АФАР, в модулях которой применены умножители частоты, приведена на рис. 2.
Введение умножителя частоты в модуль АФАР позволяет на выходе модуля получить колебания с определенной мощностью на тех частотах, на которых полупроводниковый усилитель уже неработоспособен. Сказанное в наибольшей степени относится к мощным усилителям на транзисторах, предельные рабочие частоты которых в настоящее время не превышают 6-7 ГГц. Поэтому малогабаритные модули АФАР дециметрового диапазона волн на полупроводниковых приборах, построенные на основе транзисторного усилителя мощности и последующего умножителя частоты, имеют генераторную часть.
Схема модуля зависит от диапазона частот РЛС и излучаемой мощности. Идентичность и стабильность амплитудных и фазовых характеристик модулей обеспечивается за счет применения элементов с высокой стабильностью параметров и специальных схемных решений. Кроме того, регулируется коэффициент передачи (фаза и коэффициент усиления) каждого модуля перед установкой в АФАР.
Делитель мощности обеспечивает передачу сигнала от одного источника (общего возбудителя) ко всем каналам АФАР.
Управление фазой сигнала в каналах АФАР имеет некоторые особенности. Обычно для управления фазой сигнала в каждом канале используются ферритовые или полупроводниковые фазовращатели, изменяющие фазовый сдвиг СВЧ-сигнала в пределах от 0 до 2π. Такой фазовый сдвиг ограничивает полосу частот антенны, поскольку максимум ДН смещается при изменении частоты сигнала (узкополосная АФАР). Этого явления можно избежать, если при изменении частоты сигнала перестраивать фазовращатели в каналах (широкодиапазонная АФАР). Можно избежать этой перестройки, если заменить фазовращатели линиями задержки, которые независимо от частоты сигнала обеспечивают постоянный фазовый сдвиг между каналами (широкополосная АФАР). При больших размерах антенной решетки управляемые линии задержки становятся сложными устройствами и вносят большие потери в каналы антенны. Но для АФАР это не имеет большого значения, потому что усилители мощности, имеющиеся в каждом канале, уменьшают влияние этих потерь на потенциал РЛС.
Кроме перечисленных выше основных систем, в составе любой АФАР имеются системы управления лучом, электропитания, контроля функционирования, охлаждения.
1. Исходя из заданной рабочей частоты анализируем, элементную базу АМ (активный модуль) и состояние разработок усилителей СВЧ-мощности для определения выходной мощности АМ.
Исходными величинами для
определения параметров усилителя СВЧ-мощности, входящего в состав АМ, являются
мощность на выходе АМ
и
граничная рабочая частота fг.
В нашем случае:
·
·
На основании имеющихся данных выбираем транзистор 2Т643А-2 с параметрами [2]:
· Схема включения: ОБ (общая база).
· Максимально допустимая частота: f=7ГГц.
· Выходная мощность: Pвых=0,5 Вт.
· Коэффициент усиления по мощности: Кр=4 дБ.
· КПД: η=37%.
Также заданной является полная излучаемая мощность АФАР:
·
2. Ориентировочно рассчитываем излучающее полотно АФАР. Для этого предварительно определяем примерное число излучателей [2].
(1)
где Пмин =120 Вт – заданное минимально допустимое значение потенциала в секторе сканирования и полосе частот, Don – КНД одного излучателя, обычно Don=3…5 [2].
Следовательно, получаем:
КНД излучающего полотна [2]:
, (2)
Потенциал предающей АФАР [2]:
(3)
3. Выбираем амплитудное распределение токов возбуждения излучателей и определяем КИП излучающего полотна.
Т.к. к ДН АФАР не предъявляются специальные требования, то выбираем
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.