Preview

Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей»

Расширенный поиск

Диаграммообразующая схема моноимпульсной частотно-сканирующей антенной решетки

Полный текст:

Аннотация

Разработана волноводная диаграммообразующая схема для моноимпульсной частотно-сканирующей антенной решетки. Исследованы особенности предлагаемой суммарно-разностной схемы, приведены способы устранения характерных для нее недостатков. Предложены методики численного анализа и оптимизации параметров электродинамической модели схемы. Рассмотрены вопросы конструктивнотехнологической реализации.

Для цитирования:


Сучков А.В. Диаграммообразующая схема моноимпульсной частотно-сканирующей антенной решетки. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2016;(1):76-88.

For citation:


Suchkov A.V. Beamforming arrangement for a monopulse frequency scanning antenna array. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2016;(1):76-88. (In Russ.)

Введение

В связи с ростом требований, предъявляемых к современным наземным радиолокационным системам (РЛС) обнаружения в части точно­сти измерения высоты, исключается возмож­ность применения в их составе ранее разра­ботанных и серийно освоенных волноводно­щелевых антенных решеток (АР) с частотным управлением положения луча в вертикальной плоскости [1, 2]. Причина состоит в том, что одноканальное построение таких антенн, обе­спечивающее при частотном сканировании формирование многолучевой диаграммы на­правленности (ДН) в вертикальной плоско­сти, позволяет измерять высоту методом ин­терполяции углов места при одновременном сравнении амплитуд эхо-сигналов, принятых независимыми каналами смежных лучей. Из­вестный недостаток данного метода в РЛС с частотным сканированием - ограничение воз­можности увеличения точности измерения высоты из-за декорреляции сравниваемых эхо-сигналов в смежных лучах, формируемых на разнесенных частотах. Наряду с этим уро­вень боковых лепестков ДН в плоскости ча­стотного сканирования (порядка 20 дБ), обе­спечиваемый неразвязанной распределитель­ной системой, на практике не соответствует требованиям по защите от пассивных помех.

Устранить недочеты, сохранив при этом все основные достоинства предыдущих на­работанных технических решений для одно­канальных антенн в части волноводно-ще­левых линейных излучателей и технологии производства волноводных замедляющих си­стем, можно за счет кардинальной переработки структуры вертикального делителя мощности, позволяющей реализовать в нем суммарно-раз­ностную диаграммообразующую схему (ДОС) и соответственно моноимпульсный метод из­мерения высоты в пределах каждого луча на фиксированной частоте эхо-сигнала [3, 4].

Вариант построения ДОС

На основе анализа требований к характери­стикам разрабатываемой АР, имеющихся на­работок по техническим, конструктивным и технологическим решениям, а также известных вариантов построения ДОС (последова­тельного [1, 3] или параллельного [3]) к ре­ализации в ^-диапазоне частот предложена усовершенствованная последовательная сум­марно-разностная ДОС (рис. 1).

 

Рис. 1. Структурная схема 54-канальной суммарно-разностной ДОС

 

Предлагаемая ДОС представляет собой 54-канальную волноводную распределитель­ную систему, спроектированную так, чтобы обеспечить при работе в составе антенны:

  1. формирование в раскрыве АР фазо­вого распределения (ФР), необходимого для управления положением луча ДН рабочем сек­торе 45° в вертикальной плоскости методом частотного сканирования;
  2. возможность синфазной и противо­фазной запитки половин раскрыва АР (по 27 элементов каждая) для формирования в вер­тикальной плоскости требуемых суммарной и разностной ДН;
  3. формирование в вертикальной плоско­сти оптимизированного амплитудного распре­деления Тейлора при заданном максимальном уровне боковых лепестков, теоретически обе­спечивающего по сравнению с другими требу­емую ширину ДН при наименьшем вертикаль­ном размере раскрыва;
  4. минимизацию искажений амплитудно­фазового распределения (АФР) в рабочем диа­пазоне частот в излучающем раскрыве АР;
  5. минимизацию потерь мощности в схе­ме деления;
  6. необходимый уровень развязки между суммарным и разностным каналами;
  7. необходимый уровень согласования между составными элементами схемы.

Структурно суммарно-разностная ДОС состоит из двух 27-канальных волноводных делителей мощности (ДМ-27-1 и ДМ-27-2). Каждый из них построен на базе 26 направ­ленных ответвителей (НО), включенных с регулярным интервалом между изогнутыми волноводными участками специальной кон­фигурации (петлями). Петли соединены последовательно и образуют свернутую в Е- плоскости линию задержки, формирующую необходимый фазовый фронт (рис. 2, б, тон­кие линии,) на входах излучателей антенны. Переходные ослабления НО (рис. 3, S13, дБ, сплошные линии) рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить формирование требуемого амплитудного распределения на выходах ДОС (рис. 2, а, сплошная линия). К баланс­ным плечам НО подключены волноводные поглощающие нагрузки (ВПН). Перед вто­рым делителем мощности (ДМ-27-2) вклю­чена волноводная линия задержки (ЛЗ), соз­дающая дополнительный фазовый набег на выходах с 28 по 54 для обеспечения равно­мерного нарастания фазового фронта на вы­ходах ДОС с 1 по 54. Волноводное мосто­вое устройство (ВМУ) запитывает с выходов фазовращателя (ФВ) делители ДМ-27-1 и ДМ-27-2 синфазно при подаче сигнала на сум­марный вход (Σ) или в противофазе при подаче сигнала на разностный вход (Δ). В составе ДОС также имеются двухканальные волноводные фазовращатели (ФВ, ФВ26, ФВ52) и секции ам­плитудной и фазовой регулировки (САР и СФР).

 

Рис. 2. Восстановленные характеристики ДОС: а - АмР; б - ФР; в - отклонение восстановленного ФР от теоретического линейного; г - отклонение восстановленного ФР от теоретического линейного после коррекции длин петель линии задержки в соответствии с формулой (2)

 

 

Рис. 3. Амплитудные и фазовые характеристики проходящей и ответвленной волн в НО ДОС: 1 – ƒн; 2 – ƒнорм; 3 – ƒв

 

Расчет параметров конструкции и электрических характеристик ДОС

Расчет основных параметров замедляющей волноводной системы (линии задержки) произ­водился исходя из требуемых ширины луча ДН в вертикальной плоскости, рабочего диапазона частот и сектора сканирования в соответствии с известным уравнением, связывающим угло­вое положение луча и частоту [3]:

где θ = -19,1°.. .+26,1° - угловое положение луча ДН в вертикальной плоскости, соответ­ствующее изменению частоты f в интервале от fн до fв S-диапазона, при относительной ширине полосы около 4,4 %;

S = 719,5 мм - длина волноводной петли линии задержки между двумя соседними НО;

a = 64,7 мм - размер широкой стенки вол­новода линии задержки;

d = 70 мм - интервал между выходами НО (шаг между излучателями антенны);

n = 4,5 - количество длин волн на частоте нормали fнорм, образующих длину S витка за­медляющей системы.

Применение направленных ответвителей при построении ДОС обусловлено необходимо­стью минимизации искажений АФР, возникаю­щих из-за конечного согласования излучателей АР и изгибов волновода линии задержки. Окна связи НО также имеют конечный уровень согла­сования, что может привести к так называемому «эффекту нормали» (синфазному сложению ам­плитуд, отраженных от неоднородностей волн, на входах системы деления вблизи рабочей ча­стоты луча, расположенного по нормали к раскрыву АР). Для компенсации переотражений окна связи четных направленных ответвителей смещены на четверть длины волны на частоте нормали fнорм к входам излучателей АР. Набор недостающей фазовой длины происходит на прямолинейных волноводных участках вторич­ных линий нечетных НО. Таким образом, про­изводится компенсация отражений от четной и нечетной групп НО, что позволяет существенно снизить вероятность возникновения «эффек­та нормали» и обеспечить требуемый уровень коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) суммарного и разностного входов ДОС во всей полосе частот рабочего диапазона.

Исходя из соображений обеспечения приемлемой конструктивной реализации вол­новодной замедляющей системы, а также для снижения потерь мощности в ДОС при фор­мировании требуемого спадающего ампли­тудного распределения (АмР) в качес-тве ти­пового распределительного элемента схемы предлагается использовать волноводный НО с Т-образным элементом связи [6]. Конструк­ция данного НО представляет собой два парал­лельных прямоугольных волновода, связанных с помощью двух щелей, одна из них располо­жена параллельно, а другая - перпендикулярно продольной оси волноводов. Щели прореза­ются в общей широкой стенке волноводов [7].

По рассчитанным значениям переходных ослаблений НО и графиков [7] произведено определение размеров поперечной и продоль­ной щелей L1 и L2, в соответствии с которыми вычислены амплитудные и фазовые характе­ристики проходящей (S12) и ответвленной (S13) волн в каждом НО ДОС (см. рис. 3).

На основании результатов электродина­мического расчета характеристик НО в про­граммной среде MathCAD составлен алгоритм, позволяющий по известным амплитудным и фазовым характеристикам каждого НО восста­новить электрические характеристики ДОС в рабочем диапазоне частот (см. рис. 2).

Анализ характеристик и методы компенсации ошибок

Одним из факторов, влияющих на качество ди­аграммных характеристик антенного устрой­ства, является фазовая поправка, которая воз­никает в окнах связи направленных ответвите­лей ДОС, имеющих различные коэффициенты связи с питающей линией (см. рис. 2). Для фор­мирования в вертикальной плоскости спадаю­щего амплитудного распределения выбранно­го типа необходимо реализовать переходные ослабления направленных ответвителей в диапазоне -27... -3 дБ. Соответственно фазо­вая поправка, возникающая в окнах связи при реализации необходимых переходных ослабле­ний, ориентировочно составит от 0° до 45° как для проходящей, так и для ответвленной волн. Это в свою очередь при последовательной схеме включения НО приведет к нелинейно­му нарастанию фазовой ошибки на половинах диаграммообразующей схемы до нескольких сотен градусов (рис. 2, в). Поэтому для полу­чения требуемого уровня боковых лепестков ДН в вертикальной плоскости итерационным способом производилась коррекция длин ре­гулярных участков волноводных петель замед­ляющей системы, которая позволила скомпен­сировать фазовые ошибки на половинах ДОС в диапазоне рабочих частот до приемлемого уровня. Коррекция выполнена в соответствии с формулой:

где Δφn = φn - φln - разность фаз между вос­становленным фазовым распределением (ФР) φn и теоретическим линейным ФР φln на ча­стоте нормали (рис. 2, б); λ - длина волны на частоте нормали; n = 1, 2 ... 53.

Отклонение восстановленного ФР от те­оретического линейного после коррекции длин петель линии задержки показано на рис. 2, г. По результатам восстановления ДН в вертикаль­ной плоскости по АФР (рис. 2) и известным ДН излучателей АР установлено, что «пило­образный» характер фазовой ошибки (рис. 2, г), а также выбросы на элементах 27 и 54 в ра­бочем диапазоне частот приводят к искаже­нию формы разностной ДН (перепаду между максимумами главных лепестков до 1-2 дБ и ухудшению «глубины нуля» ДН разностного канала) и увеличению до 2-3 дБ ближних бо­ковых лепестков суммарной ДН. Рассмотрим методы компенсации фазовых ошибок.

Из-за проблем, связанных с реализацией больших переходных ослаблений направлен­ных ответвителей (от -3 дБ и более), для умень­шения потерь мощности в ДОС последние элементы делителей, выполненные на НО 26 и НО 52, построены по схеме с полным вы­водом мощности на два излучателя каждый. Добор фазовой поправки для выходов 27 и 54 ДОС, которая обусловлена изменением фазы ответвляемой волны в НО и составляет при­мерно +90°, происходит на последнем витке замедляющей системы каждого из делителей мощности. Для устранения частотной неравно­мерности фазы в схеме ДОС применен двух­канальный волноводный фазовращатель ФВ26 (ФВ52), обеспечивающий постоянство раз­ности фаз проходящей и ответвленной волн в НО между выходами 26 и 27 (53 и 54) в ра­бочем диапазоне частот, без применения в со­ставе его конструкции диэлектрических фазо­сдвигающих клиньев. Принцип работы такого фазовращателя основан на предположении, что два прямоугольных волновода с сечения­ми каналов a1×b и a2×b и длинами L1 и L2 со­ответственно могут обеспечить постоянство разности фаз Δφ в диапазоне длин волн от fн до fв. Тогда, принимая известными значения a1, a2, b, fв, fн и Δφ, величины L1 и L2 могут быть определены исходя из следующих соотношений:

где Λн1, Λв1, Λн2, Λв2 - длина волны в волново­де с соответствующим поперечным сечением a1×b (a2×b) для нижней (fн) и верхней (fв) ча­стот рабочего диапазона.

Очевидно, что в соответствии с выраже­ниями (3) и (4) длину фазовращателя можно определить соотношением размеров широких стенок волноводных каналов a1 и a2. При этом для упрощения реализации топологии ДОС значение al лучше всего выбрать равным ве­личине широкой стенки волноводной замед­ляющей системы. Для согласования канала фазовращателя, имеющего сечение a2×b, с под­водящими волноводными линиями с сечени­ем a1×b (при a2 - a1 > 4...5 мм) в конструкции могут быть предусмотрены четвертьволновые трансформаторы.

Волноводная линия задержки, создающая дополнительный фазовый набег на элементах с 28 по 54, из-за частотной зависимости фазовой поправки, вносимой НО (см. рис. 2, 3), не мо­жет обеспечить равномерность нарастания фа­зового фронта на выходах ДОС во всей полосе частот рабочего диапазона. Для устранения это­го недостатка, приводящего к росту уровня бо­ковых лепестков суммарной ДН и искажению формы разностной ДН при сканировании в за­данном секторе на выходах мостового устрой­ства, применен двухканальный волноводный фазовращатель, рассчитанный в соответствии с формулами (3) и (4). Его исполнение аналогич­но фазовращателям ФВ26 и ФВ52, установлен­ным на выходах НО26 и НО52. После фазиров- ки ДОС с помощью фазовращателей ФВ, ФВ26 и ФВ52 нелинейность фазового фронта на вы­ходах с 1 по 54 не превысила в рабочем диа­пазоне частот значения ±2° (рис. 4).

 

Рис. 4. Отклонение восстановленного ФР от теоретического линейного после коррекции длин петель линии задержки: а - с учетом включения в схему фазовращателя ФВ; б - с учетом включения в схему фазовращателей ФВ, ФВ26 и ФВ52

 

Для устранения скачка фазового фрон­та между половинами излучающего раскрыва антенны, который связан с неидентичностью фазовых характеристик ДМ-27-1, ДМ-27-2 и волноводной линии задержки и обусловлен влиянием допусков изготовления на размер широкой стенки волновода, на входе второй половины ДОС включена волноводная секция фазовой регулировки (СФР), обеспечиваю­щая необходимую регулировку при изменении электрической длины.

В волноводном мостовом устройстве, предназначенном для синфазно-противофаз­ной запитки 27-канальных делителей ДОС, существует возможность перестройки коэффи­циента деления [8]. Для получения требуемой «глубины нуля» разностной ДН необходима балансировка амплитуд СВЧ-сигналов, пода­ваемых на ДМ-27-1 и ДМ-27-2 с точностью порядка ±0,1 дБ. Для этого в составе ВМУ предусмотрена волноводная секция амплитуд­ной регулировки (САР), которая при измене­нии электрической длины позволяет получить нужное соотношение амплитуд сигналов на выходах устройства с заданной точностью во всем рабочем диапазоне частот.

На основании проведенных расчетов, а также рассмотренных методов компенсации фазовых ошибок и балансировки амплитуд сигналов, подаваемых на ДМ-27-1 и ДМ-27-2, определены основные геометрические разме­ры ДОС (рис. 5, сплошные линии).

 

Рис. 5. Основные геометрические размеры конфигурации ДОС: а - размеры поперечной и продольной щелей НО: 1 - поперечные щели НО ДМ-27-1; 2 - продольные щели НО ДМ-27-1; 3 - продольные щели НО ДМ-27-2; 4 - поперечные щели НО ДМ-27-2; б - приращения длин (dS) регулярных участков волноводных петель замедляющей системы: 1 - петли ДМ-27-1; 2 - петли ДМ 27-2

 

Электродинамическое моделирование

В соответствии с рассчитанной конфигураци­ей основных элементов (петель ЛЗ, НО, ФВ, ВМУ, САР, СФР и типовых волноводных уз­лов) для анализа и оптимизации характеристик схемы методом конечных элементов в специализированном программном пакете [9] разработана трехмерная электродинамиче­ская модель ДОС (рис. 6).

 

Рис. 6. Электродинамическая модель ДОС

 

Структура электродинамической модели полностью соответствует предложенной схеме (см. рис. 1) и представляет собой воздушную полость волноводной топологии ДОС с задан­ными граничными условиями для имитации материала волноводных стенок (алюминие­вый сплав ВД-95 с шероховатостью 0,8 мкм), а также волноводных входов и выходов, воз­буждаемых основным типом колебаний H10).

Для нахождения оптимального положе­ния сектора сканирования относительно рас­четного положения луча, ориентированного по нормали к раскрыву, а также компенса­ции случайных фазовых ошибок, связанных с конечным уровнем согласования отдельных элементов схемы, итерационным способом произведена дополнительная коррекция длин регулярных участков волноводных петель за­медляющей системы в соответствии с форму­лой (2). Геометрические размеры поперечных и продольных щелей НО также подвергались корректировке при каждом повторном пере­счете длин петель для устранения искажений амплитудного распределения, связанных с взаимным влиянием НО по основной волне.

Критерием сходимости процесса явля­лось приближение с заданной точностью рас­считываемого при моделировании АФР на вы­ходах ДОС к теоретическому амплитудному распределению, выбранному для реализации. Это позволило минимизировать значения ам­плитудных и фазовых ошибок в излучающем раскрыве антенны до величин, обеспечиваю­щих требуемые характеристики ДН. Результа­ты расчета размеров поперечной и продольной щелей НО и приращений длин (dS) регулярных участков волноводных петель замедляющей системы, полученные при оптимизации элек­тродинамической модели на последней итера­ции, показаны на рис. 5 точками.

Характеристики ДОС, достигнутые при оптимизации электродинамической модели, а также восстановленные по ним ДН представ­лены на рис. 7 и 8 соответственно. Расчетный уровень КСВН суммарного и разностного вхо­дов в рабочем диапазоне частот при анализе электродинамической модели ДОС не превы­сил величины 1,27.

 

Рис. 7. Характеристики ДОС, полученные по результатам электродинамического моделирования: а - АмР суммарного канала (точками обозначено теоретическое АмР);

б - ФР суммарного канала; в - АмР разностного канала (точками обозначено теоретическое АмР); г - ФР разностного канала; д - ФР;

е - отклонение ФР от теоретического линейного;

1 – fн; 2 – fнорм; 3 – fв

 

 

Рис. 8. ДН в вертикальной плоскости, восстановленные на основании АФР ДОС, полученного по результатам электродинамического моделирования:

1 - суммарная ДН на частоте fн; 2 - разностная ДН на частоте fн,

3 - суммарная ДН на частоте fнорм, 4 - разностная ДН на частоте fнорм;

5 - суммарная ДН на частоте fв; 6 - разностная ДН на частоте fв

 

Данные, полученные по результатам электродинамического анализа суммарно-раз­ностной ДОС, и практический опыт создания антенны 125АС01 [1] позволяют сделать вывод о том, что характеристики ДН разрабатывае­мого антенного устройства в главном сечении в вертикальной плоскости будут практически идентичны характеристикам, восстановленным на основании АФР ДОС, полученного при элек­тродинамическом моделировании (см. рис. 8).

Конструктивно-технологическое исполнение

Конструктивно 54-канальная ДОС состоит из двух последовательно соединенных 27-ка­нальных секций, максимальные размеры ко­торых зависят от возможностей технологиче­ского оборудования. Каждая секция состоит из двух зеркально-симметричных алюминие­вых плит, в которых на станках с ЧПУ профрезерована волноводная топология устройства: профиль волновода, окна связи НО и прочие составные элементы схемы (рис. 9).

 

Рис. 9. Конструкция ДОС:

1 - тыльная сторона; 2 - сливной клапан; 3 - система слива конденсата; 4 - дополнительная линия задержки; 5, 7 - фрезерованная плита; 6 - выход; 8 - фронтальная сторона; 9 - ДМ-27-2; 10 - ДМ-27-1; 11 - САР; 12 - СФР; 13 - силовой фланец

 

Стыковка плит производится вдоль по­верхности, являющейся плоскостью симметрии внутренних волноводных каналов и перпен­дикулярной их широкой стенке. После сборки двух плит образуется свернутый синусоидаль­ный волновод, состыкованный по линии нуле­вых токов. Внутри секций расположены вол­новодное мостовое устройство, волноводная линия задержки змейкового типа (магистраль­ная линия), которая связана через щелевые Т-образные окна связи с вторичными волно­водными линиями и образует 52 направленных ответвителя мощности (рис. 10), а также допол­нительная волноводная линия задержки, равно­мерно распределенная по двум секциям ДОС.

 

Рис. 10. Волноводная топология ДОС:

1 - дополнительная линия задержки; 2 - поглощающий клин; 3 - ВМУ; 4 - Т-образное окно связи НО; 5 - вторичная линия НО; 6 - линия задержки (первичная линия НО)

 

В балансных плечах направленных ответ­вителей установлены 52 клина, выполненные из поглощающего состава на основе карбонильного железа и разрезанных для удобства сборки блока по линии стыковки алюминиевых плит.

ДОС имеет два волноводных входа на тор­цевой стороне (суммарный Σ и разностный Δ), 54 волноводных выхода, расположенных на фронтальной стороне с шагом 70 мм, межсекционную волноводную перемычку (СФР), предназначенную для соединения 27-каналь­ных секций и подстройки фазового фронта, а также регулировочную перемычку (САР), обе­спечивающую балансировку амплитуд СВЧ- сигналов, подаваемых на 27-канальные секции.

Волноводная топология ДОС создана на базе волновода с сечением 64,7×17 мм. Входы и выходы устройства выполнены на основе волновода стандартного сечения 72×34 мм. На узкой стенке волноводных каналов маги­стральной и дополнительной линий задерж­ки блока имеются отверстия диаметром 3 мм, через которые производится отвод конденса­та в систему слива. Система слива конденса­та располагается на тыльной стороне ДОС и представляет собой шесть продольных трубок, распределенных по поверхности блока и соб­ранных в нижних частях каждой из 27-каналь­ных секций в единый канал. На выходе систе­мы установлен сливной клапан. Секции ДОС соединены изогнутым волноводом, который отсоединяется перед транспортировкой антен­ны. Стыки плит после сборки герметизируют­ся анаэробным герметиком, а стыки секций - контактными и резиновыми прокладками.

Фрезеровка волноводной топологии и поперечных щелей Т-образных окон связи НО производится с помощью стандартных торце­вых фрез. Продольные щели Т-образных окон связи в процессе фрезеровки плит блока проре­заются отработанной специальной оснасткой - грибковой фрезой диаметром 16 мм и толщиной 5 мм. Заход фрезы осуществляется с каждой стороны общей стенки магистрального и вто­ричного волноводов на глубину 3,5 мм (рис. 11).

 

Рис. 11. Фрезеровка продольных щелей НО: 1 - магистральный волновод; 2 - вторичная волноводная линия; 3 - грибковая фреза; 4 - общая стенка волноводов

 

Изготовление деталей ДОС на станках с ЧПУ [1] обеспечивает высокую точность и повторяемость расчетных размеров и выход­ных параметров антенн, что подтверждается многократным изготовлением и измерениями электрических характеристик АР 125АС01 ТРЛК «Сопка-2». Фотографии изготовленных на станках с ЧПУ фрезерованных плит, входя­щих в состав ДМ-27-1 опытного образца ДОС, представлены на рис. 12.

 

Рис. 12. Изготовленные фрезерованные плиты ДМ-27-1

 

Заключение

Анализ полученных результатов показал, что предложенные усовершенствования известной суммарно-разностной схемы с последователь­ным питанием излучателей [1] (организация полного вывода мощности на крайние элементы ДМ-27-1 и ДМ-27-2, применение двухканаль­ных фазовращателей и волноводного мостово­го устройства с регулируемым коэффициентом деления) позволили реализовать на практике плоскую конструкцию волноводной суммарно­разностной ДОС на базе двух фрезерованых по­ловин и устранить необходимость использова­ния в ней оконечных нагрузок. При этом сохра- наняется эффективный коэффициент усиления антенны (за счет снижения потерь в схеме) и обеспечивается требуемое качество ДН в секто­ре сканирования.

Рекомендации по устранению недостатков моноимпульсной ДОС последовательного типа, рассмотренные в [3] и [5], носят теоретический характер и не затрагивают проблемы изготовле­ния конструкции антенны, оценку ее габарит­ных размеров, а также особенности устранения фазовых ошибок и амплитудной балансировки половин ДОС с точки зрения технологических процессов. Однако именно эти вопросы необхо­димо учитывать при применении любых извест­ных типов ответвителей мощности в подобных схемах для обеспечения требуемых выходных характеристик.

На основании проведенных исследова­ний разработана конструкторская докумен­тация волноводной суммарно-разностной диаграммообразующей схемы 124АС01, из­готовлен работающий в дециметровом диапа­зоне длин волн опытный образец, испытания которого подтвердили корректность проведенных расчетов и показали хорошее совпадение экспериментально измеренных характеристик с данными, полученными при электродинами­ческом моделировании.

Измеренное с помощью векторного ана­лизатора цепей Agilent E5071B АФР на выхо­дах ДОС (при запитке суммарного и разност­ного входов) соответствует АФР, полученному при моделировании (см. рис. 7), с точностью порядка ± 0,3 дБ и ± 5°. Восстановленные по измеренному АФР характеристики ДН (форма, уровни бокового излучения, ширина и угловые положения) не имеют принципиальных отли­чий от характеристик ДН (см. рис. 8).

Список литературы

1. Трассовый радиолокационный комплекс (ТРЛК) «Сопка-2» [Электронный ресурс]/ URL: http://www.lemz.ru/views/solutions/orvd/trlkp/sopka (дата обращения 25.11.2015).

2. Бородин Н. Д., Ковалев В. Т., Ленци Ю. И., Немоляев А. И. Волноводно-щелевые антенные решетки с частотным сканированием // Докл. XVII науч.-техн. конф. ВНИИРТ. М.: ОАО «ВНИИРТ», 2007. С. 312–317.

3. Справочник по радиолокации / под ред. М. Сколника. Т. 2. Радиолокационные антенные устройства. М.: Советское радио, 1977. 408 с.

4. Леонов А. И., Фомичев К. И. Моноимпульсная радиолокация. М.: Радио и связь, 1984. 312 с.

5. Моноимпульсная антенна с частотным сканированием: патент № 2490760 Российская Федерация / Н. Д. Бородин, М. В. Исаков. Опубл.: 27.08.2013. Бюлл. № 23. 7 с.

6. Сосунов В. А., Шибаев А. А. Направленные ответвители сверхвысоких частот. Саратов: Приволжское книжное издательство, 1964. 136 с.

7. Сучков А. В. Волноводный направленный ответвитель с Т-образным элементом связи // Мат. 25-й Междунар. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо’15. Севастополь, 2015. С. 558–559.

8. Сучков А. В. Волноводное мостовое устройство с регулируемым коэффициентом деления // Мат. 25-й Междунар. конф. «СВЧтехника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо’15. Севастополь, 2015. С. 566–568.

9. Гринев А. Ю. Численные методы решения прикладных задач электродинамики: учебное пособие. М.: Радиотехника, 2012. 336 с.


Об авторе

А. В. Сучков
АО «Научно-производственное объединение «Лианозовский электромеханический завод»
Россия

Сучков Александр Владимирович – ведущий инженер

Область научных интересов: радиолокация, антенны, СВЧ-устройства.

г. Москва



Для цитирования:


Сучков А.В. Диаграммообразующая схема моноимпульсной частотно-сканирующей антенной решетки. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2016;(1):76-88.

For citation:


Suchkov A.V. Beamforming arrangement for a monopulse frequency scanning antenna array. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2016;(1):76-88. (In Russ.)

Просмотров: 45


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2542-0542 (Print)