Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 95

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

| к  А 0 с кУ  чк У

После несложных преобразований получаем Р0

і—і \

1+1 _ к=1

.,   ра—)       .,     а р

где I - индекс итерации, |чк|егфк = --0(, д,       егфк =--к-0

11  Ч'к

А к

 0  Р1°кі'

еЩк+ =      Ак   _ Р Ч'+1 = а_р

Й0  р0 \ук\ А0 

0

Процесс заканчивается при выполнении условия Р0+1 -Р0'<е,   (8~ 10 3... 1 -10 13).

На рис. 1 приведены полученные тремя методами оценки модуля (рис. 1 а) и фазы ККП (рис. 1 б) 5-ти разрядного ФВ с погрешностью установки заданного фазового сдвига ± 5° и изменением вносимых потерь ± 1 дБ при переключении дискретов. Кривые 1 получены при обработке измеренных данных в соответствии с методикой, изложенной в [4], кривые 2 по методу, предложенному в [5], кривые 3 по алгоритму, учитывающему априорную информацию, рассмотренному в данной работе.

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 1 23

Рис. 1а. Ошибки оценки амплитуды ЮСП ФВ     Рис. 1 б. Ошибки оценки фазы KKl ФВ

Результаты моделирования и экспериментальной проверки предложенного алго­ритма для контроля, диагностики технического состояния и калибровки ФAР показали, что учет априорной информации, полученной при входном контроле фазовращателей, позволяет существенно повысить точность калибровки и получить несмещенные оценки

юсгас.

Следует отметить, что проблемы, возникающие при диагностике технического со­стояния, измерении параметров, настройке, калибровке и поддержании технических па­раметров AФAР в заданных пределах могут быть решены только при реализации ВСЮС, которая во многом определяется технологическими особенностями контролируемой AФAР.

Заключение. Для своевременного обнаружения возникающих неисправностей и их устранения или алгоритмической компенсации влияния на характеристики антенны ис­пользуется процедура калибровки KKraK, которую необходимо проводить как в режиме ПРИЕМ, так и режиме ПЕРЕДAЧA с использованием ВСЮС. Необходимое качество на­стройки и калибровки AФAР обеспечивается комплексным подходом, включающим в себя входной контроль элементов, учет их характеристик при изготовлении и сборке мо­дулей, соответствующими методиками выполнения измерений и программами корректи­ровки систематических ошибок, вносимых аппаратурой измерительного стенда и BCKK.

Литература

1. Aктивные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского, A.H Kанащенкoва. - М.: Радиотехника, 2004, - 488 с.

2. Markov V.I. Built-In Performance Monitoring System For Active Phased-Array An­tennas // Proc. of the 6-th International Conference on Antenna Theory and Techniques, 17-21 September, 2007, Sevastopol, Ukraine, - pp. 483-485.

3. Марков В.И. Встроенная система контроля AФAР // Вісник KиЇвськoгo Національного університету імені Тараса Шевченка. - Kine.: Kиївський університет -

2006 - випуск 2, стор. 94-100.

4. Koммyтациoнный метод измерения характеристик ФAР /Г.Г.Бубнов, С.М. Нику­лин, Ю.Н. Серяков, C.A. Фурсов.- М.: Радио и связь, 1988, - 120с.

5. Markov V. I., Kozlov A.F. 2003-16-06 - A03-063- Built-In Performance Monitoring Systems for Phased-Array Antennas with Binary Phase Shifters. AMTA 2003, - pp. 560-565.

СРРСН'2008

I-ч. 2 - 1 24

ЛИННЕЙНАЯ МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА И ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ТИПА «КОСЕКАНС»

Москалев Д.В., Юрцев О.А., Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Республика Беларусь , 220013, Минск, ул. П.Бровки, д.6, кафедра антенн и устройств СВЧ, тел.: +375(17) 2938927; Е-mail: dima-merlin@yandex.ru The given work is devoted to the synthesis of cosecant directional diagram. It was inves­tigated the substitution of phase distribution which was synthesized by partial diagram method by simpler "stepped" phase distribution. It was shown by the example of microstrip linear ar­ray that the substitution doesn't make the parameters of directional diagram greatly worse. At the same time it allows noticeably to simplify the construction and increase the manufacturabil-ity of microstrip arrays.

Введение. Рассматривается линейная микрополосковая антенная решетки, в кото­рой излучатели возбуждаются с помощью последовательной схемы питания. Диаграмма направленности (ДН) типа «косеканс» реализуется, как известно, с помощью достаточно сложного амплитудно-фазового распределения [1], которое трудно реализовать с помо­щью последовательной схемы питания. Цель работы - исследовать упрощенный способ питания, обеспечивающий реализацию приближенного АФР, и отличие диаграммы на­правленности от косекансной. Синтез АФР, обеспечивающего диаграмму направленно­сти типа «косеканс» и приближенного АФР производится с помощью разработанной программы. Моделирование микрополосковой решетки производится с помощью про­грамм MWO (Microwave Office).

Результаты расчета и эксперимента. Для примера далее рассматривается антен­ная решетка на средней частоте 9,4 ГГц с числом излучателей N=16. Синтез АФР, обес­печивающего косекансную диаграмму направленности, произведен методом парциаль­ных диаграмм [1]. На последующих рисунках показано: рис. 1 и рис. 2 - амплитудное распределение A(n) и фазовое распределение Ф(п), обеспечивающие косекансную ДН.

Амплитудное распределение возбуждения 1

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

1   2 3 4 5 6 7 8  9 10 11 12 13 14 15 16 Номер излучателя

Рис. 1. Оптимальное амплитудное распределение

Фазовое распределение возбуждения

с у д а р

е

350 3GG 25G

2GG

15G 1GG 5G G

G

\

 

 

 

 

 

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

1 1 ii 1 1 ii 1 1 ii 1 iii 1 1 ii 1 1 ii 1 1 ii 1 1 ii 1 1 ii 1 1 ii 1 1 ii 1 iii 1 1 ii 1 1 ii 1 1 ii 1

Номер излучателя

Рис. 2. Оптимальное фазовое распределение

На рис. З показана синтезированная ДН (тонкой линией) и ДН, описываемая фор­мулой Г(0)=1/зіп0 (толстой линией), где () - угол наблюдения, отсчитываемый от нор­мали к линии расположения излучателей (на всех последующих рисунках толстой линий показа ДН, описываемая формулой Г(0)=1^іп0).

СРРСН'2008

I-ч. 2 - 1 25

С целью упрощения реализации фазовое распределение, показанное на рис.2, заме­нено на ступенчатое фазовое распределение, в котором излучатели в каждой из двух по­лови решетки возбуждены синфазно, но между двумя половинами решетки сдвиг по фазе равен Ф 0 . Исследовано влияние Ф 0 на ДН. Близость полученной при оптимальном ам­плитудном распределении и указанном фазовом распределении и ДН, описываемой фор­мулой Б((3)=1/8т(3, зависит от числа излучателей N в решетке. В частности при N=16 оптимальное значение Ф0 =55°. На рис.4 показана ДН при таком Ф0 .

Диаграмма направленности

Диаграмма направленности

О |_|_

-80 -60 -40 -20    0    20   40   60 80 О, градус

Рис. 3. Оптимальная ДН (токая линия) фазовом распределении

-80 -60 -40 -20    0    20   40   60 80 О, градус

Рис. 4. ДН при ступенчатом

0

0

Как видно, в области углов (2 >0 полученная ДН и ДН типа Б(С()=1/8тС( близки друг к другу, но по сравнению с оптимальной ДН (рис.3) возрастает уровень боковых ле­пестков при2 < 0. Синфазность возбуждения излучателей в каждой из двух половин ре­шетки может быть обеспечена выбором расстояния между соседними излучателями рав­ным длине волны в системе питания. На рис.5 схематически показана разработанная ли­нейная антенная решетка микрополосковых излучателей прямоугольной формы с после­довательной схемой питания. Для возбуждения каждого излучателя используется нена­правленный ответвитель. Расстояние между излучателями Б=^у, где )ц, - длина волны в питающей линии.

.    Е> Вход решетки

Ш!Ш!\!Ш!Ш

 

 

и-

>\ —

<-

Рис. 5. Схема решетки

В качестве подложки использован фторопласт с относительной диэлектрической проницаемостью 8 =2. При Б=^у выполняется условие единственности главного макси­мума множителя системы решетки. Если условие Б=)ч, выполнено на средней частоте 9,4 ГГц, то при изменении частоты это условие не выполняется, но, как показываю расчеты,

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 1 26разность фаз между соседними излучателя при условии обеспечения в питающей линии режима бегущей волны меняется незначительно. Так, в диапазоне частот 9-9,8 ГГц раз­ность фаз между соседними излучателями отклоняется от 360° на ± 15°. Диаграммы на­правленности решетки на частотах 9 ГГц и 9,8 ГГц показаны на рис. 6.

Диаграмма направленности

Диаграмма направленности

а

Т| " I | I I

-80 -60 -40 -20    0    20   40   60 80

а

О, градус Частота 9 ГГц

-80  -60  -40  -20    0    20   40   60 80 О, градус

Частота 9,8 ГГц

Рис. 6. Диаграммы направленности решетки в диапазоне частот

Необходимый фазовый сдвиг между двумя половинами решетки Ф 0 обеспечивает­ся выбором величин Ь1 и Ь2 на рис. 5. При Ф0 =55° на частоте 9,4 ГГц в диапазоне 9-9,8 ГГц величина Ф0 меняется на 5°, что не приводит к заметному изменению ДН.

При моделировании решетки в программе М\¥0 выбором геометрии излучателя и возбуждающей его полосковой линии обеспечено согласование каждого излучателя с ко­роткой полосковой линией и входное сопротивление на входе решетки (рис.5), близкое к значению 50 Ом. На рис. 7 показана зависимость коэффициент стоячей волны (КСВ) от частоты для одного из вариантов решетки - расчетная в программе М\¥0 и эксперимен­тальная. Вход решетки выполнен на коаксиальном волноводе с волновым сопротивлени­ем 50 Ом, поэтому измерения проводились с использованием перехода с прямоугольного волновода на коаксиальный, что ухудшает согласование. Но не только с этим связано расхождение между расчетными и экспериментальными значениями КСВ. Влияет ряд факторов - ошибки в заготовлении экспериментальной модели решетки, ошибки в чис­ленном моделировании в программе М\0, погрешности измерения.

На рис. 8 показана экспериментальная диаграмма направленности той же решетки на частоте 9,4 ГГц. Как видно, в области углов 0<0 наблюдается повышенный уровень бокового излучения. Это наблюдается и в расчетных ДН. Это связано, прежде всего, с неточностью реализации оптимального амплитудного распределения возбуждения излу­чателей с помощью ненаправленных ответвителей (рис. 5), во вторую очередь, с заменой оптимального фазового распределения излучателей на ступенчатое фазовое распределе­ние. Имеющиеся различия расчетных и экспериментальных ДН связаны с выше указан­ными факторами.

1

0

0

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 1 27ксв

9.0 9.1 9.2 9,3 9,4 9,5 9.6 9.7 9.8

Частота, ГТц

Рис. 7. Зависимость КСВ от частоты на входе решетки

I

0.9­0.8­0.7­0.6­0.5­0.4­0.3­0.2-

 

 

 

1______

 

\

 

1______

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

......

.....

 

 

.....

-----

-

......

 

 

.....

.....

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа