Курсовая работа: Вибраторная антенная решетка

1.2 Способ питания излучателя

Вибраторные ФАР чаще строятся по параллельной схеме питания. В качестве фидерных используются коаксиальные (в метровом и дециметровом диапазонах) или полосковые (в дециметровом и сантиметровом диапазонах) линии.

Для симметрирования и согласования вибраторных излучателей ФАР с фидерными линиями применяются симметрирующие и согласующие устройства. Наиболее широко используемыми типами симметрирующих устройств являются четвертьволновая щель (рис. 2, а) (при жестком коаксиальном фидере) и U-колено (рис. 4,6) (в случае гибких коаксиальных и полосковых линий). Реже используется волноводная линия для возбуждения вибраторов ФАР при последовательной схеме питания. Применяются также вибраторные ФАР с оптическим питанием: отражательные, состоящие из облучателя и приемопередающих вибраторных элементов, нагруженных отражательными фазовращателями, и проходные.

Однако вибраторные ФАР с оптической схемой питания имеют ряд недостатков, связанных с ограниченностью реализуемых законов амплитудного распределения по излучателям и большими потерями из-за наличия неуправляемого излучения. Для получения круговой поляризации используются турникетные или взаимно ортогональные вибраторные излучатели с квадратурным питанием.

В качестве делителей мощности в вибраторных ФАР с параллельным питанием используются кольцевые (на два канала)

…

Рис.3 Рис.4

Рис.2

Рис.2. Схематическое изображение симметрирующих устройств Рис.3. Топология полосковых развязанных делителей мощности Рис.4. К расчету характеристик вибраторных ФАР

и лучевые (на четыре канала) резистивные делители мощности (рис.3), а также неразвязанные делители мощности на два, реже на большее число каналов [0.8]. Согласование плеч 1, 2, 4, 5 лучевого делителя обеспечивается плавным изменением размеров линии 3, а для поглощения отраженной волны используется углеродистая пленка 6 (рис.3,б) или резистор R (рис.3, а). В неразвязанных делителях имеется значительная взаимосвязь каналов, в результате чего отраженная от излучателей энергия, возникающая из-за их рассогласования с фидерным трактом в процессе сканирования лучом, проходит на вход соседних излучателей и изменяет первоначальный закон их возбуждения, что в конечном итоге искажает ДН. Кроме того, часть отраженной энергии проходит на общий вход ФАР, приводя к ее рассогласованию. Схема с резистивными делителями мощности в значительной степени свободна от этих недостатков. Сочетание кольцевых и лучевых делителей мощности позволяет разделить энергию от общего входа ФАР с заданным законом деления на число, излучателей N=2^п 3^т , где n и т—любые положительные целые числа. Кроме того, резистивные делители мощности сохраняют свои характеристики в значительной полосе частот (20... 50%).

1.3 Диаграмма направленности излучателя

Диаграмма направленности одиночного вибратора в общем виде:

Fh(q):=1

Где k=2p/l-волновое число, L-длинна плеча вибратора.

????????? ?????????????? ????????? ?????????????? ??? ????????? ??????????? ?????????? ??????? ? ????? ????:

Где h-высота над экраном.

Для согласования вибратора с нагрузкой выбираем длину плеча: L=0.25*l.

Выбираем высоту над экраном: h=0.25*l.

Тогда диаграмма направленности вибратора расположенного над идеальным бесконечным проводящим экраном имеет вид:

?? ????????? ? E-?????????.
?? ????????? ? H-?????????.

2. Расчет антенной решетки

2.1 Геометрия решетки

Наибольшее распространение получили линейные и плоские ФАР. Большинство плоских ФАР состоит из идентичных излучателей, расположенных в узлах плоской координатной сетки с двойной периодичностью. На рис. 5 показаны прямоугольная и треугольная (или гексагональная) сетки.

При элементарном рассмотрении предполагается, что ДН излучателя, находящегося в решетке, не отличается от ДН изолированного излучателя. Возбуждение излучателей при остронаправленном излучении обеспечивает синфазное сложение полей в заданном направлении и зависит от положения излучателя в решетке:

Ф(q_гл ,j_гл )=-k(x_nq cosj_гл +y_nq sinj_гл )sinq_гл (2.1)

где k=2p/l— волновое число;

x_nq ,y_nq — координаты излучателей;

q_гл ,j_гл — углы сферической системы координат, определяющие направление главного максимума (луча) в пространстве (рис. 6).

Полагая решетку состоящей из одинаковых излучателей, можно представить ее характеристику направленности f(q,j) в виде произведения характеристики направленности изолированного излучателя F(q,j) на множитель решетки F_e (q,j):

f(q,j)=F(q,j)*F(q,j) (2.2)

Рис. 5. Рис. 6.Система координат

Схематическое изображение способов размещения излучателей