21915

Антенные решетки

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Размещение излучателей в самой решетки может быть эквидистантное у которого шаг расстояние между излучателями величина постоянная и неэквидистантное у которого шаг меняется по определенному закону или случайным образом. По способу возбуждения питания излучателей различают решетки с последовательным и параллельным питанием. В больших антенных решетках применяют комбинации последовательнопараллельного питания излучателей особенно в случае разделения всей антенной решетки на подрешетки модули меньших размеров.

Русский

2013-08-04

122.5 KB

17 чел.

Лекция 6 а)

Антенные решетки могут быть классифицированы по основным признакам: геометрии расположения излучателей в пространстве, способу их возбуждения, закономерности размещения излучающих элементов в самой решетке, способу обработки сигнала в решетке, амплитудно-фазовому распределению токов (поля) по решетки и типу излучателей. В зависимости от геометрии расположения излучателей АР подразделяются на линейные, дуговые, кольцевые, плоские, выпуклые (цилиндрические, конические, сферические и др.) и пространственные (трехмерные) – рис. 1. Пространственная решетка в простейшем случае представляет собой систему из двух плоских решеток, параллельно расположенных в пространстве.

Размещение излучателей в самой решетки может быть эквидистантное, у которого шаг (расстояние между излучателями) величина постоянная и неэквидистантное, у которого шаг меняется по определенному закону или случайным образом. В плоской АР излучатели могут быть расположены в узлах прямоугольной или косоугольной координатной системы .

Если косоугольная сетка состоит из равносторонних треугольников, то такая структура образует правильные шестиугольники и называется гексагональной .

По способу возбуждения (питания) излучателей различают решетки с последовательным и параллельным питанием. Возможен также пространственный способ возбуждения, который называют иногда оптическим или "эфирным".

В больших антенных решетках применяют комбинации последовательно-параллельного питания излучателей, особенно в случае разделения всей антенной решетки на подрешетки (модули) меньших размеров. При последовательном питании элементы решетки возбуждаются падающей волной последовательно друг за другом , а при параллельном - независимо .

Частным случаем параллельного питания является схема типа "елочка", образующаяся за счет каскадного деления подводимой мощности на две части. В случае пространственного возбуждения элементы решетки возбуждаются падающей волной от первичного облучателя.

В питающем антенную решетку тракте (фидере) возможна различная пространственно-временная обработка сигнала. Изменение фазового распределения в решетке с помощью системы фазовращателей в питающем тракте позволяет управлять максимумом диаграммы направленности. Такие решетки называются фазированными антенными решетками (ФАР). Если к каждому излучателю ФАР иди к их группе подключается усилитель мощности, генератор или преобразователь частоты, то такие решетки называются активными фазированными антенными решетками (АФАР). Приемные АР с саморегулируемым амплитудно-фазовым распределением в зависимости от помеховой обстановки называются адаптивными. Приемные АР с обработкой сигнала методами когерентной оптики называются радиооптическими. Приемные АР, в которых вся обработка ведется цифровыми процессами, называются цифровыми АР.

Совмещенные антенные решетки имеют в своем излучающем раскрыве два (или более) типа излучателей, каждый из которых работает в своем рабочем диапазоне.

Антенные решетки, формирующие с одного излучающего раскрыва несколько независимых (ортогональных) лучей и имеющие соответствующее число выходов, называются многолучевыми.

В зависимости от соотношения амплитуд токов возбуждения различают решетки с равномерным, экспоненциальным и симметрично спадающим амплитудными распределениями относительно центра решетки. Если фазы токов излучателей изменяются вдоль линии их размещения по линейному закону, то такие решетки называют решетками с линейным фазовым распределением. Частный случай таких решеток – синфазные решетки, у которых фазы тока всех элементов одинаковы.

Антенные решетки:
а - линейная решетка; б - дуговая решетка
в - кольцевая решетка; г - плоская решетка
д - цилиндрическая решетка; е - коническая решетка
ж - сферическая решетка; з - неэквидистантная решетка

Синфазная антенная решетка cstd sn 380 вертикальной поляризации

Антенная решетка для использования телефона на границе зоны негарантированного покрытия

Антенная решетка TAR-200

Технические характеристики 

Канал (заказ)

21-69

КСВ

<1.5

Вид поляризации

горизонтальная/
вертикальная

Коэффициент усиления

19-21 дБ

Отношение уровня основного лепестка к боковому

20 дБ

Рис 12 14 Согласование антенных решеток с фидером

Рис 2 Приемо-передающая антенная решетка

http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1169516

Антенная решетка

Антенная решетка - совокупность дискретных элементов, каждый из которых осуществляет когерентно по отношению к остальным излучение или прием электромагнитных волн. Простейшими элементами антенной решетки служат отдельные, обычно слабонаправленные, антенны (вибраторы, щели, спирали, открытые концы волноводов, рупоры и т. п.). Иногда отдельные элементы решетки также являются составными, содержащими несколько одинаковых или разнотипных излучателей. В передающей антенной решетке элементы подсоединяются к источнику электромагнитных колебаний с помощью системы, осуществляющей возбуждение волн. В режиме приема элементы антенной решетки соединяются с приемным устройством системой суммирования принимаемых сигналов. Система возбуждения может быть многоканальной, причем ее различным каналам соответствуют различные распределения поля на элементах, а следовательно, и различные диаграммы направленности (ДН) антенной решетки. В антенных решетках используется фидерный или пространственный способ возбуждения элементов. В первом случае элементы соединяются с передатчиком через линии передачи, во втором - через пространство по схемам линзовой и зеркальной антенн. Аналогично выполняются системы суммирования принимаемых сигналов.

ДН формируется в результате интерференции волн, излучаемых элементами. Если излучатели идентичны и одинаково ориентированы, то ДН можно представить в виде произведения ДН элемента на т. н. множитель решетки, который имеет смысл ДН решетки, образованной изотропными излучателями.

Принципиальная особенность антенной решетки – возможность управления ее ДН при изменении комплексных амплитуд и поляризации волн, излучаемых элементами. Для формирования узкого луча в заданном направлении фазовые сдвиги между элементами должны соответствовать распределению фаз, создаваемому на антенной решетке плоской волной, приходящей в этом направлении. Для изменения ориентации луча достаточно изменить сдвиги фаз. Управление ДН можно осуществлять, изменяя частоту излучаемых колебаний (частотное сканирование) либо применяя в элементах антенной решетки перестраиваемые фазовращатели (фазовый способ управления). И в том, и в другом случае изменяется сдвиг фаз; возможно сочетание этих способов управления.

Если элементы антенной решетки (или группы элементов) не содержат усилительных устройств, решетка называется пассивной. Элементы активной решетки содержат усилители мощности (передающая антенная решетка) или малошумящие усилители (приемная антенная решетка). Если регулируются не только фазовращатели, но и усилители, то обеспечивается наиболее эффективное управление ДН - одновременно за счет изменения фазовых сдвигов и амплитуд.

В приемных активных решетках могут использоваться преобразователи частоты, электронно-оптические, аналого-цифровые и другие преобразователи радиосигналов. В этих случаях операции когерентного суммирования и управления комплексными амплитудами выполняет соответствующая система обработки информации на промежуточной частоте (оптическая или цифровая). Если система обработки является многоканальной, антенная решетка может осуществлять одновременный обзор некоторого сектора пространства. Иногда прибегают к специальной обработке принятых сигналов, чтобы улучшить разрешающую способность или снизить уровень боковых лепестков (см. Антенна с обработкой сигналов и Адаптивная антенна).

Перестраиваемые фазовращатели, поляризаторы, усилители, а также преобразователи антенной решетки являются электрически управляемыми устройствами; поэтому антенные решетки приобретают еще одно важное качество - быстродействие. По такому показателю антенные решетки на несколько порядков превосходят поворотные и механически сканирующие антенны.

Излучатели антенной решетки можно располагать на поверхностях различной конфигурации, периодически, неэквидистантно, квазислучайно по отношению друг к другу. Антенным решеткам свойственна пространственная дискретность, что ухудшает ДН, в первую очередь, из-за появления в пространстве дифракционных лепестков. Их возникновение можно предотвратить, уменьшая междуэлементные расстояния в периодической решетке или располагая элементы непериодически (неэквидистантно). Фазированной антенной решетке свойственна также дискретность изменения фазового распределения поля на излучателях при управлении ДН, поскольку обычно перестраиваемые фазовращатели осуществляют регулировку фаз дискретно. Вследствие этого возникают искажения ДН решетки. Поскольку требуемые дискретные значения фаз и амплитуд воспроизводятся со случайными отклонениями, ДН решетки приобретает паразитную, фоновую составляющую.

Функциональные способности антенной решетки обеспечили их эффективное использование в радиолокации, технике связи, радиоастрономии. Однако применение антенных решеток вместо поворотных и механически сканирующих антенн в каждом случае требует обоснования, поскольку антенные решетки являются более дорогостоящими. При решении простых задач используют антенны, сочетающие функциональные достоинства антенных решеток и простоту поворотных антенн. Примером могут служить зеркальные антенны с управляемыми облучателями в виде решеток с относительно малым числом элементов.

4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13595. Слово «кризис», написанное по-китайски, состоит из двух иероглифов» один означает «опасность», другой – благоприятная возможность (Дж. Кеннеди) 15.73 KB
  Слово кризис написанное покитайски состоит из двух иероглифов один означает опасность другой – благоприятная возможность. Дж. Кеннеди В выбранном мною высказывании автор американский президент Джон Кеннеди обращается к проблеме противоречивости роли и ...
13596. Если свободное общество не сможет помочь многим бедным, оно не сможет защитить немногих богатых 16.4 KB
  Если свободное общество не сможет помочь многим бедным оно не сможет защитить немногих богатых. Д. Рокфеллер В выбранном мною высказывании автор американский предприниматель и филантроп Джон Рокфеллер обращается к проблеме зависимости стабильности общества от
13597. Цена монеты – пульс государства и довольно верный способ узнать его силы 17.08 KB
  Цена монеты – пульс государства и довольно верный способ узнать его силы. Вольтер Выбранное мною высказывание связано с позициями национальной валюты и соотношением устойчивости и стабильности валюты с общими показателями устойчивости и стабильности государства...
13598. Эссе по курсу обществознания, Цены монополии во всех случаях являются самыми высокими из тех, которые можно выжать из покупателей 15.26 KB
  Цены монополии во всех случаях являются самыми высокими из тех которые можно выжать из покупателей. А. Смит Данное высказывание затрагивает экономическую проблему негативных последствий наличия в обществе монополий. На рубеже XIX-XX вв. произошел широкомасштабный ...
13599. Эссе по курсу обществознания, Экономическая конкуренция – это не война, а соперничество в интересах друг друга 17.05 KB
  Экономическая конкуренция – это не война а соперничество в интересах друг друга. Э. Каннан Выбранное мною высказывание раскрывает сущность значение такого важного регулятора в рыночной экономике как экономическая конкуренция. Ни одна рыночная система многих
13600. Экономическая свобода – эта свобода любой деятельности, включающей право выбора и сопряженные с этим риск и ответственность 14.53 KB
  Экономическая свобода – эта свобода любой деятельности включающей право выбора и сопряженные с этим риск и ответственность. Ф. фон Хайек Выбранное мной высказывание раскрывает сущность экономической свободы и ее роль как основы хозяйственной деятельности. Эконом
13601. О будущем демократического общества не нужно узнавать по звездам, его можно прочесть в лицах избирателей В. Швебель 16.94 KB
  О будущем демократического общества не нужно узнавать по звездам его можно прочесть в лицах избирателей. В. Швебель В выбранном мною высказывании автор обращается к проблеме позиции электората в демократическом обществе. Эта проблема несомненно важна и актуальна...
13602. Государство растит людей: прекрасное – хороших, противоположное – дурных 19.45 KB
  Государство растит людей: прекрасное – хороших противоположное – дурных Сократ Выбранное мною высказывание затрагивает проблему связанную с пониманием того как государственный строй политическая система связаны с воспитанием нравственных гражданских качеств....
13603. Прекращение юридического лица 158 KB
  В данной работе акцентируется внимание на прекращение юридического лица, а именно её реорганизацию и ликвидацию. Если человек умирает, то после его смерти, остаются о нем только воспоминания, и его смерть ни как не причиняет имущественного вреда посторонним лицам.