.

Разработка диэлектрической стержневой ФАР

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
0 776
Скачать документ

Московский Авиационный Институт

Пояснительная записка
к курсовому проекту
на тему:
“Разработка диэлектрической стержневой ФАР”

Выполнил:
Vanish588
Проверил:
Степаненко В.И.

Москва 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
РАСЧЕТ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТЕРЖНЕВОЙ АНТЕННЫ
РАСЧЕТ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
ВЫБОР И РАСЧЕТ СХЕМЫ ПИТАНИЯ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
ВЫБОР ФАЗОВРАЩАТЕЛЯ
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

Тип решётки: Диэлектрическая стержневая ФАР бортовой РЛС.
Рабочая длина волны: λ=5 см.
Ширина ДН в обеих плоскостях .
УБЛ в обеих плоскостях: УБЛ = – 13 дБ.

Сектор сканирования в обоих плоскостях: ±60

ВВЕДЕНИЕ

Для получения остронаправленного излучения широко применяются антенные решетки (АР), состоящие из совокупности отдельных, как правило, идентичных излучателей. В качестве элементов АР могут использоваться направленные и слабонаправленные излучатели (симметричные вибраторы, щели, открытые концы волноводов, рупора, диэлектрические стержни, спирали). Использование АР позволяет существенно повысить эффективность современных бортовых и наземных радиосистем за счет осуществления быстрого безинерционного обзора пространства путем сканирования луча АР электрическими методами (электрическое сканирование); увеличения коэффициента усиления (КУ) антенны; формирования диаграммы направленности (ДН) с требуемыми шириной и уровнем боковых лепестков путем создания соответствующего амплитудно-фазового распределения по раскрыву решетки; увеличения излучаемой мощности и снижения потерь в фидерном тракте за счет размещения в каналах излучателей решетки независимых генераторов или усилителей высокочастотной энергии; осуществления многофункциональной работы радиосистемы, т.е. совмещение в ней нескольких функций, например: поиска, обнаружения и сопровождения цели; увеличения помехозащищенности путем пространственной обработки сигналов (адаптивные АР) и т.д. При этом антенная решетка может служить первичным звеном обработки (в общем случае пространственно – временной) сигнала и в силу этого в значительной мере определяет основные характеристики всей системы. Для получения предельных характеристик радиосистем могут предъявляться повышенные требования к характеристикам направленности АР: величине КНД, уровню боковых лепестков, форме ДН и т.п. Решетки, обеспечивающие необходимые параметры этих характеристик называют оптимальными. Антенные решетки принято классифицировать в зависимости от расположения излучателей в пространстве, характеру их размещения в решетке, шага решетки, способа их возбуждения и сканирования, типа применяемого излучателя и т.д. В данном курсовом проекте будет проведен расчет параметров плоской антенной решетки с электрическим типом сканирования.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

Одним из наиболее распространенных типов ФАР являются линейные и плоские решетки. Большинство плоских ФАР состоит из идентичных излучателей, расположенных в узлах плоской координатной сетки с двойной периодичностью. Наиболее употребительными являются прямоугольная и треугольная (или гексагональная) сетки. Выбираем прямоугольную сетку рис.3.1 При элементарном рассмотрении предполагается, что ДН излучателя в решетке не отличается от ДН изолированного излучателя. Далее определим параметры прямоугольной сетки по заданному значению ширины главного лепестка диаграммы направленности, уровню боковых лепестков и сектору сканирования для каждой плоскости в отдельности.
В плоскости Х:
Длина антенной решетки:

,

где k – коэффициент определяемый по уровню боковых лепестков (УБЛ), согласно (Л 4, стр.24, табл.2.1) для УБЛ λкр, а значит, волна типа Н30 в волноводе не распространяется.
Воспользовавшись энергетическим методом расчета, рассчитаем возбуждение решетки в плоскости X:
Рассчитаем относительную мощность щелей по формуле (Л4, стр.119):

где f (Zn) – амплитудное распределение;

отношение мощности, поглощаемой в нагрузке РL, к мощности на входе антенны Р0
для резонансной антенны,
для нерезонансной антенны.
Примем

;

где А (n) – амплитудное распределение (рис.5.1)

Рассчитаем нормированные проводимости по формуле (Л4, стр.120, формула 5.17):

где αn – коэффициенты связи щели с волноводом:

Угол поворота щели δ определим, воспользовавшись выражением (Л4, стр.110, табл.5.1):

ВЫБОР ФАЗОВРАЩАТЕЛЯ

В качестве схемы фазовращателя будем использовать электрически управляемый дискретно-коммутационный фазовращатель. Электрически управляемые фазовращатели могут быть построены с применением разнообразных управляемых элементов. В качестве управляемого элемента удобно использовать p-i-n диод, т.к он обладает свойством резкого изменения своего полного сопротивления под действием управляющего напряжения. Принцип действия дискретно-коммутационного фазовращателя основан на подключении или отключении дополнительных участков полосковой линии, которые удлиняют путь прохождения волны по микрополосковой линии, обеспечивая, таким образом, необходимый фазовый сдвиг.
Длина дополнительного участка линии определяет дискретное значение фазового сдвига, а количество таких дополнительно включаемых линий определяет максимальный сдвиг фазы. Одна из возможных реализаций конструкции вышеописанного фазовращателя приведена на (рис.7.1). В нашем случае будем применять дискретно-коммутационный ферритовый фазовращатель на прямоугольной петле гистерезиса с дискретом фазы равным 22,5°.

При отклонении луча от нормали с плоской решеткой на угол Ɵск.
необходим фазовый сдвиг φ между двумя произвольными излучателями, отстоящими друг от друга на d в плоскости сканирования, который определяется по формуле (Л5, стр.441):

Но при этом необходимо учитывать и набег фаз, возникающий при использовании последовательной схемы питания. Оценим возникающий набег фазы по формуле:

Чтобы компенсировать фазовый набег, возникающий в схеме питания, определим фазовое распределение в решетке как разность φx (n) – φ`x (n), тогда фазовое распределение будет иметь вид:

Так как выбранный тип фазовращателя способен обеспечить только дискретный шаг фазы равный 22,5°, то фазовое распределение будет иметь вид:

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Учитывая особенность конструкции схемы возбуждения диэлектрического стержня с помощью волновода, следует учесть, что расстояние между щелями, прорезанными в стенке волновода равно , при =64мм, то d=32мм в Y плоскости антенной решётки, а рассчитанное расстояние между стержнями в плоскости Y dy=27мм. Учитывая эти особенности, рассчитаем новую диаграмму направленности антенной решётки в плоскости Y.
Диаграмма направленности антенной решетки в плоскости Y:

При этом вид ДН АР в плоскости X останется неизменным, т.к. расстояние между стержнями АР соответствует расчёту и равно dx=27 мм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток. Под ред.Д.И. Воскресенского. – 2 – е изд., доп. и перераб. – М.: Радио и связь, 1994 г.
2. Оптимальные антенные решетки. Автор: Степаненко В.И., Учебное пособие – М.: АМИ, 2001 г.
3. Антенно-фидерные устройства. Авторы: Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. – 2 – ое изд., доп. и перераб. – М.: “Советское радио”, 1974г.
4. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток. Под ред.Д.И. Воскресенского. – М.: Радио и связь, 1981г.
5. Антенны и устройства СВЧ. Под ред.Д.И. Воскресенского. – М.: Изд-во МАИ, 1999 г
6. Справочник по элементам волноводной техники. Авторы: Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. – 2-ое изд., доп. и перераб. – М.: Советское радио, 1967 г

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019