АДАПТИВНЫЕ СОГЛАСУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 1 (141), 2018

C.B. Куликов

капитан, преподаватель,

A.B. Зеленков

подполковник, старший преподаватель,

Д.А.Скворцов

старший лейтенант, оперативный дежурный Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского.

АДАПТИВНЫЕ СОГЛАСУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

ФАР состоят из большого количества излучателей, размещенных на сравнительно большом расстоянии друг от друга, что приводит к взаимному влиянию между ними. Взаимодействие между излучателями в решётке проявляется следующим образом:

— входное сопротивление излучающего элемента ФАР отличается от его сопротивления в свободном пространстве и является функцией угла сканирования;

— увеличиваются потери сигнала при сканировании лучом ДНА в пространстве;

— изменяется форма диаграммы направленности излучателя;

— снижается коэффициент усиления антенной решетки.

Поэтому задача разработки адаптивных согласующих устройств СВЧ для РЛС РТВ с ФАР, позволяющих уменьшить влияние факторов, обусловленных изменением входного сопротивления излучающего элемента в ФАР при сканировании и взаимным влиянием излучателей друг на друга в решетке, является актуальной.

Под адаптивным согласующим устройством СВЧ (АдСУ СВЧ) в диссертации понимается устройство, выполненное на отрезках линий передачи, способное подстраивать свою структуру и параметры при изменении комплексного сопротивления нагрузки с целью снижения потерь высокочастотного сигнала.

Известно много реализаций устройств, с помощью которых обеспечивается согласование входного сопротивление антенн. Согласующие устройства на шлейфах (ферритовые вентили, циркуляторы идр.).

Адаптивные согласующие устройства не применялись, поскольку до настоящего времени не было необходимости обеспечивать согласование изменяющейся комплексной нагрузки.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является согласующее устройство на шлейфах, состоящих из отрезков линий, которые обеспечивают согласование для фиксирующего значения комплексного сопротивления нагрузки [3]. Недостаток данного устройства состоит в том, что оно обеспечивает наименьшее значение коэффициента отражения только для одного значения комплексного сопротивления нагрузки.

Цель работы — повысить качество согласования входного комплексного сопротивления антенны с линией передачи при изменении положения луча диаграммы направленности в пространстве. Для достижения цели согласующее устройство СВЧ в полосковом или микрополосковом исполнении разбивается на отдельные отрезки линии передачи с различными параметрами (электрическая длина отрезка и его волновое сопротивление), которые

МБЛН 01? СОММиШСЛТКЖ Б((ШРМБШ: Iss. 1 (141). 2018

Рис. 1. Адаптивное согласующее устройство

коммутируются при помощи полупроводниковых регулируемых элементов (рт-диодов). Управление элементами коммутации адаптивного согласующего устройства осуществляется на основе анализа падающей и отражённой волны поступающей от соответствующего датчика в блок управления (рис.1). Блок управления реализован на основе микроконтроллера с управляющей программой, рассчитывающий изменение коэффициента стоячей волны [4] и формирующий на основе его значения управляющее напряжение, которое подаётся на коммутирующие элементы согласующего устройства, и обеспечивают подстройку его структуры и параметров под изменение входного сопротивления антенны. Учёт изменения входного сопротивления антенны при изменении луча диаграммы направленности в пространстве осуществляется на основе формулы для расчёта взаимного влияния соседних антенн в антенной решётке [5].

Коэффициент стоячей волны рассчитывается в соответствии с формулой:

Ксв =

^под иотр и под +и, '

отр

где ипад — напряжение падающей волны; иотр — напряжение отраженной волны

Разбиение реактивных шлейфов на отрезки линий осуществляется с помощью симметричного деления на равные части. Коммутирующие элементы, установлены между отрезками линий каждого реактивного шлейфа в реактивном четырехполюснике, которые обеспечивают подстройку структуры и параметров согласующего устройства под изменение комплексного сопротивления нагрузки.

Техническим результатом является увеличение функциональных возможностей согласующего устройства СВЧ за счет использования в устройстве коммутирующих элементов и устройства управления ими. Это позволит использовать его в многоканальных антенных системах, где используют электронное управление положения луча в пространстве, для согласования изменяющегося входного сопротивления антенн.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Матей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т., Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи.- М.: Связь, 1971., 1т.-439с.

2. Матей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т., Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. -М.: Связь, 1972., 2т,- 494с.

3. Устройства СВЧ и антенны Д.И. Воскресенский 2008 г.

4. Антенны и устройства СВЧ проектирование фазированных антенных решеток, под редакцией Д.И. Воскресенского 1994 г.

5. Антенны с электрическим сканированием О.Г. Вендик, М.Д. Парнес под редакцией Л.Д. Бахраха 2001 г.