Плоская антенная решетка с дискретным фазированием.

Исходные данные:

1. Частота f, ГГц;
2. Ширина ДН по уровню половины мощности в градусах;
3. Уровень боковых лепестков -δ дБ;
4. Максимальный угол отклонения луча при сканировании в конусе θ _m, в градусах;
5. Мощность передатчика в импульсе Р, кВт;
6. Тип излучателя.

Таблица 6.1

Выбрать и рассчитать:

1. Параметры одиночного излучателя;
2. Количество элементов и шаг решетки;
3. Распределение возбуждения по элементам решетки;
4. Схему питания и фазирования решетки, дискрет фазирования;
5. Параметры линии передачи;
6. Схему фазовращателя, тип диодов, основные конструктивные размеры фазовращателя;

7. Диаграмму направленности в главных плоскостях и диагональной плоскости для нормального и отклоненного луча при полученном алгоритме управления лучом.

Вычертить:

1. Топологию или конструкцию фазовращателя с установленными диодами;
2. Ячейку решетки с излучателем и фазовращателем.

Методические указания:

1. Параметры одиночного излучателя нужно выбирать таким образом, чтобы ширина его диаграммы направленности по уровню -3 дБ превышала максимальный угол отклонения луча θ _mº;
2. Шаг решетки (расстояние между соседними излучателями) выбирается с таким расчетом, чтобы побочный главный максимум решетки не выходил в главный лепесток одиночного излучателя при максимально отклоненном луче:

, (6.1)

где 2 -ширина по нулям ДН одиночного элемента;

1. Исходя из заданного уровня боковых лепестков, можно, пользуясь табл. 3.1, выбрать закон распределения возбуждения (тока) по элементам решетки и размеры решетки, а следовательно, и количество элементов в строке или столбце. Следует отметить, что данные табл. 3.1 приведены для расрыва с непрерывным возбуждением. Однако антенная решетка (дискретно возбужденный раскрыв) обладает такими же свойствами в отношении ширины луча и уровня боковых лепестков, если межэлементные расстояния выбраны в соответствии с формулой (6.1);
2. Схема питания должна включать в себя систему делителей мощности, обеспечивающих выбранное амплитудное распределение вдоль строк и столбцов. Если используются простейшие двоичные делители (см. раздел 5.2), то число элементов в строке или столбце должно составлять целую степень числа 2.
3. Дискрет фазирования выбирается исходя из минимума каскадов фазовращателя и с учетом допустимого ухудшения направленных свойств решетки. На определение Δ ψ влияют три основных фактора [3]:

а) снижение коэффициента направленного действия антенны в соответствии с соотношением:

, (6.2)

где D₀- КНД антенны без ошибок дискретизации;

б) появление коммутационных боковых лепестков из-за отличия фазы элементов от линейной. Максимальный уровень таких лепестков определяется соотношением:

, (6.3)

в) дискретное перемещение луча в пределах сектора сканирования. Точность установки луча снижается пропорционально дискрету фазирования. Помимо него на точность влияет начало отсчета фазы. Если за начало отсчета принять один из крайних элементов, то неточность установки луча из-за дискретности фазы определяется формулой:

, (6.4)

где Δ θ _{0, 5} – ширина диаграммы направленности решетки по уровню половинной мощности.

n - число элементов решетки.

Обычно допустимая неточность составляет:

, (6, 5)

Дискрет фазирования выбирается с учетом (6, 3)-(6, 5), а пределы переключения фазы можно определить из рис. 6.1. Необходимое изменение фазы элемента зависит от его расстояния до начального элемента и требуемого перемещения луча диаграммы

направленности Δ θ. Значение Δ θ допустимо брать равным Δ θ _{0, 5}/2, что бы при сканировании не было «необлучаемых» направлений. При этом дополнительный фазовый набег второго элемента составляет kdsin Δ θ, а последнего

k(n-1)dsinΔ θ.