Совмещенные двухчастотные ФАР (стр. 1 из 3)
4.1. СХЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ
Для повышения эффективности работы во все большем числебортовых и наземных радиокомплексов используют сканирующие АР. Обладаязначительным преимуществом перед другими антеннами в скорости управления лучоми многофункциональности работы, эти АР имеют существенный недостаток, связанныйс ограниченностью рабочей полосы частот. Как правило, ФАР работают в узкомчастотном диапазоне, составляющем несколько процентов от центральной частотыдиапазона.
В настоящее время появился класс совмещенных ФАР, в которых возможнынезависимое формирование ДН и электрическое управление лучом с одной апертуры внескольких частотных диапазонах. Рассчитать и спроектировать совмещенные ФАРнесравнимо сложнее, чем «обычные» ФАР, ибо наряду с решением традиционных задачприходится учитывать пассивное влияние излучателей ФАР одного диапазона частотна ДН и согласование в соседних диапазонах. Изложим методы расчета некоторыхтипов двухчастотных ФАР и проанализируем особенности и закономерности вповедении их электродинамических характеристик.
Рис. 4.1. Структурнаясхема двухчастотной совмещенной ФАР
Совмещенные ФАР представляют совокупность несколькиходночастотных ФАР, излучатели которых расположены в пределах одного излучающегораскрыва (излучающей апертуры) [4.1]. Из структурной схемы (рис. 4.1) видно,что двухчастотная совмещенная ФАР включает общую (совмещенную) апертуру, вкоторой расположены разночастотные излучатели, два независимых тракта питания,состоящих из делителей мощности в диапазонах частот f1и f2, и двух блоков фазовращателей этих диапазонов.Дополнительными элементами в трактах питания являются полосовые фильтры,которые предназначены пропускать электромагнитное поле в заданной полосе частотрабочего диапазона и не пропускать в полосе частот совмещенного диапазона.Таким образом обеспечивается электромагнитная совместимость (ЭМС) вдвухчастотных ФАР. Полосовые фильтры можно включать как на входе делителеймощности разно-частотных диапазонов, так и перед каждым излучателем- Впоследнем случае обеспечиваются лучшие диапазонные свойства, связанные счастотными изменениями переотраженных от фильтров полей.
Рис. 4.2. Характерные примеры построения совмещенных апертур двухчастотных ФАРпри использовании вибраторных (а), волноводных и вибраторных (б) и волноводных(в, г) излучателей
В примерах построения совмещенных апертур двухчастотных ФАР(рис. 4.2} около каждого излучателя обозначена средняя частота f1или частота f2 рабочего диапазона, в котором онпроявляет себя как активный излучатель. В качестве излучателей обоих диапазоновв ФАР, изображенной на рис. 4.2, а, используют резонансные (на рабочейчастоте) вибраторные излучатели, расположенные над отражающим экраном. Причемдля наименьшего затенения, как правило, излучатели более низкочастотногодиапазона располагаются над излучателями более высокочастотного.
В ФАР, схема, которой изображена на рис. 4.2,б, вкачестве излучателей ВЧ диапазона взяты волноводные, которые служат экраном длявибраторных излучателей НЧ диапазона. В вариантах волноводно-волноводныхсовмещенных ФАР, показанных на рис. 4.2, в, излучателями обоих частотныхдиапазонов служат открытые концы волноводов, размещенные в одной апертуре. ВФАР на рис. 4.2, г излучающая апертура образована открытыми концами отрезковНЧ волноводов. Волноводы ВЧ излучают через отрезки НЧ волноводов, а раскрыв ВЧволноводов служит рефлектором для поля НЧ диапазона. Волноводы НЧ возбуждаютсяштырем от коаксиальной или полосковой линии [4.2].
В совмещенных двухчастотных ФАР питание излучателей ивключение фазовращателей в каждом частотном диапазоне, как правило, независимыи реализуются в соответствии с принципами построения фидерного тракта обычныходночастотных ФАР [0.2].
sitednl.narod.ru/1.zip - база сотовых по Петербургу
Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, атакже удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами.
acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip
Особенностью схем питания совмещенных ФАР являются болеежесткие габаритные и конструктивные ограничения, связанные с необходимостьюразмещать два фидерных тракта в ограниченном объеме. Поэтому при выборефидерных линий и делителей мощности в закрытых трактах питания предпочтениеотдается коаксиальным или полосковым линиям. Волноводные линии и делителимощности целесообразно применять лишь в сочетании с волноводными излучателями итолько в одном частотном диапазоне (рис. 4.3, а, б). В волноводныхсовмещенных ФАР можно также применять открытые тракты питания. При этомиспользуют двухчастотный излучатель и двухчастотную проходную или отражательнуюволноводную ФАР (рис. 4.3, в, г). Возможны и комбинированные совмещенныеФАР, например, отражательная в НЧ диапазоне и проходная в ВЧ диапазоне. Припроектировании фидерных трактов в совмещенных ФАР элементы фидерного трактаодного диапазона частот следует располагать так, чтобы они минимально влияли наполе излучения соседнего диапазона. Фазовращатели в совмещенных ФАР нужновключать так, чтобы через фазовращатель одного частотного диапазона не проходиламощность другого. Если по конструктивно-габаритным ограничениям фазовращателинельзя разместить непосредственно перед излучателями, то их можно вынести заполотно антенны, например, как в ФАР, схемы которых изображены на рис. 4.3,а. В ФАР по схеме на рис. 4.3, в, г при использовании совмещенныхапертур, представленных на рис. 4.2, а, в, фазовращатели обоих частотныхдиапазонов можно разместить или непосредственно за вибраторными излучателями,или в волноводных излучателях.
Рис. 4.3. Схемы питания излучателей и включения фазовращателей длядвухчастотных ФАР:
а) - для полноводно-вибраторной (БВИ - блок волноводныхизлучателей, БФЧ f1(f2) - блок фазирования начастоте f1(f2), ВДМ - волноводный делительмощности на частоте f1, ДМ - коаксиальный или полосковыйделитель мощности на частоте f2);
б) - волноводно-волноводной;
в) - отражательной;
г)- проходной.
Известны, например, совмещенные ФАР, в которых в одном илинескольких диапазонах частот используются щелевые и микрополосковые [4.5], атакже другие излучатели. Однако основные закономерности в поведениихарактеристик совмещенных ФАР при сканировании остаются общими для всех типов.Исключение составляют несканирующие совмещенные антенные решетки, в которых дляфиксированного направления ДН излучатели ВЧ диапазона можно сделать почти«невидимыми» для поля в НЧ диапазоне.
4.2. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК
Совмещение разночастотных ФАР в одной апертуре приводит ксущественным линейному и нелинейному взаимодействиям между ними. Первоепроявляется в изменении направленности совмещенных ФАР из-за дифракционныхэффектов на их поверхности. Нелинейное взаимодействие вызывается перекрестнымипомехами из-за просачивания энергии одного частотного канала на активныеэлементы (приемные или передающие) другого.
При совмещении в наиболее неблагоприятных условияхоказывается ФАР ВЧ диапазона. На ее первоначальное поле излучения накладываетсяполе, рассеянное излучателями НЧ ФАР. Это приводит к появлению дополнительныхбоковых лепестков в ВЧ диапазоне, изменению коэффициента усиления (КУ),рассогласованию излучателей и уменьшению сектора сканирования. Аналогичныеэффекты имеют место и в НЧ диапазоне, однако они проявляются, как правило, вгораздо меньшей степени [0.3].
Рассмотрим два основных подхода к расчету характеристиксовмещенных ФАР. Первый подход является приближенным и заключается в следующем.Сначала находят поле излучения уединенной (несовмещенной) ФАР в ВЧ диапазоне.Затем это поле суммируют с полем, рассеиваемым в ВЧ диапазоне НЧ излучателями,причем последнее определяют приближенным методом. В НЧ диапазоне характеристикисовмещенной ФАР рассчитывают по алгоритмам для несовмещенных ФАР, но с учетомдополнительного экранирующего влияния излучателей ВЧ ФАР.
sitednl.narod.ru/1.zip - база сотовых по Петербургу
Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, атакже удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами.
acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip
Второй подход более строгий и связан с нахождениемхарактеристик блочно-периодических ФАР. В ВЧ и НЧ диапазонах в качествеотдельного излучающего элемента рассматривают минимальную периодическую ячейку(блок), включающую активно возбужденные излучатели определенного диапазона ипассивные излучатели соседнего, нагруженные на комплексную нагрузку, учитывающуюреакцию фидерного тракта. С использованием современных численных методовэлектродинамики определяют ДН
ячейкив составе бесконечной периодической ФАР ( q0,φ0 - сферические угловые координаты, см.рис. 4.2, в), определяющие направление главного лепестка ДН ФАР, а q, φ - текущие угловыекоординаты). Затем находят множитель направленности решетки и определяют ДН иКУ всей ФАР.Приведем конкретные соотношения и оценки, полученные врамках первого подхода, для расчета характеристик вибраторно-волноводных ивибраторно-вибраторных ФАР, схемы которых изображены на рис. 4.2, а, б.Эти выражения справедливы при сканировании ВЧ ФАР в плоскости, перпендикулярнойосям вибраторов НЧ ФАР, в секторе углов q,не превышающих ±60° относительно нормали (оси 0Z) при отношениичастот f1/f2≥5 и при больших размерахL апертуры ВЧ ФАР в плоскости сканирования (L>>10 λ1).При выполнении последних условий вибраторные излучатели НЧ диапазона, оказываязатеняющее воздействие, приводят в первом приближении к уменьшению КУ ВЧ ФАР последующему закону: