CC BY
47
граммы, на которых в низкочастотной части выделяется ряд дискретных частотных составляющих. Эти частотные составляющие идентифицируются как принадлежащие отдельным волнам, обнаружить которые в составе сигнала удалось благодаря применению дифференциального метода, повышающего разрешающую способность по частоте.
Библиографический список
1. Голдзицкий В.А., Засенко В.Е. Дифференциальный метод исследования случайных процессов II Вестник ИрГТУ. 2007.- № 2.-
2. Бардаков В.М., Вугмейстер Б.О., Петров A.B., Храмцов А.А, Возбуждение ОНЧ-сигналов при подготовке землетрясения. Препринт. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ. - 2004. - 16 с.
Статья принята к публикации 21.05,07
Д.П.Громов
Экспериментальная реализация способа управления двухлучевой диаграммой направленности активной фа-зированной антенной решётки__
Введение. В настоящее время вопросу разработки многолучевых активных фазированных антенных решеток уделяется большое значение, Наибольший интерес при этом представляет разработка электронной системы фазирования независимых лучей в пространстве)!],
Актуальным, с точки зрения независимого управление многолучевой диаграммой направленности, является метод дифракционного сканирования [2]. При реализации этого метода управление фазой в тракте каждого излучателя осуществляется в результате изменения фазы гетеродинного колебания, формируемого специальным образом. Создавая необходимое количество гетеродинных колебаний, можно обеспечить формирование заданного количества независимых лучей. В статье предлагается экспериментальная реализация способа управления двулучевой диаграммой направленности активной фазированной антенной решетки.
На рисунке 1 показан принцип управления лучами для двулучевой антенной решётки, сканирование в которой производится с помощью управляющих смесителей. Поворот лучей определяется амплитудно-фазовым рас-
пределением в плоскости решётки. На гетеродинный вход смесителей подаётся информация о фазе для каждого луча на своей частоте. Значения фаз гетеродинных колебаний линейно изменяются на величину Лср по мере роста номера смесителя, Одновременно на второй вход смесителей подаются колебания на промежуточной частоте, фаза которых является постоянной во времени. На выходе смесителей образуются колебания, фаза каждого из которых определяет угол поворота фазовой плоскости для каждого луча в раскрыве антенного полотна, При этом закон фазового распределения полезного сигнала совпадает с законом фазового распределения управляющего сигнала.
На рис. 2 показана структурная схема активной фазированной антенной решётки, все элементы которой сфазированы гетеродинными колебаниями таким образом, что обеспечивают отклонение фазовой плоскости каждого луча в раскрыве решётки на требуемый угол [3], На формирующий смеситель поступают частоты с опорного генератора, имеющего постоянную частоту, и с генератора плавного диапазона. В результате чего на
со..,, ю,
CMN
со, а.
СО,,,,,
ы>,.
о со,,.,„
Сйда(/ф,+д<р,л со^/ф^иДф^
Рис. I Схема принципа управления лучами
х.
Усилитель Усилитель
* Ф
Подстраи- Подстраи-
ваемый фа- ваемый фа-
зовращатель зовращатель
Т Т
Управляю- Управляю-
щий щий
смеситель смеситель
Л
Усилитель
Подстраиваемый фазовращатель
Управляющий смеситель
сог1,сог2
Гетеродин- X. Гетеродинный
ный
смеситель смеситель
Генератор промежуточной частоты
и,
упр2
Генератор плавного ди- Формирующий Опорный •V Преобразователь Формирующий * Генератор плавного ди-
апазона генератор V апазона
1 луча смеситель частоты смеситель 2 луча
А
2,
Рис. 2. Структурная схема активной фазированной антенной решетки
выходе образуются суммарные и разностные составляющие, которые являются первичными частотами для формирования гетеродинного колебания в гетеродинном смесителе. Поскольку частота опорного генератора одновременно используется для формирования двух лучей, то для обеспечения частотного разноса между ними частота, используемая для фазирования второго луча, переносится вверх по диапазону. Функцию переноса выполняет преобразователь частоты, состоящий из умножителя и делителя частоты. Сформированные в гетеродинном смесителе колебания поступают на один из входов управляющего смесителя. На второй вход этого смесителя поступают частоты с генераторов промежуточных частот. В процессе преобразования осуществляется перенос спектра полезного сигнала на рабочую частоту каждого из лучей. После управляющих смесителей включены подстраиваемые фазовращатели и усилители с регулируемым коэффициентом усиления.
Перед реализацией описанной выше системы фазирования была рассчитана её математическая модель. Спектры сигналов, полученные после применения прямого преобразования Фурье и действующие на выходе формирующих смесителей, представлены на рисунке 3. Анализируя представленное, видно, что около частот опорного генератора присутствуют первичные суммарные и разностные составляющие. В процессе сканиро-
вания эти составляющие изменяют свои значения вверх и вниз относительно частот опорного генератора.
Фильтром, входящим в состав смесителей, можно выделить составляющую выходного сигнала с любой комбинационной частотой. Первичные частоты после фильтрации, проходя по линиям передачи, поступают на гетеродинный смеситель. Спектр сигнала, действующего на выходе гетеродинного смесителя, представлен на рисунке 4. Видно, что присутствует большое количество спектральных составляющих около частот необходимых гетеродинных колебаний. Для их выделения необходимо использовать высококачественные фильтры с узкой полосой пропускания сигнала. После преобразования первичных колебаний в гетеродинном смесителе фильтром на его выходе будут выделяться гетеродинные колебания с фазой, изменяющейся в пространстве и времени по волноподобному закону.
При технической реализации описанного способа фазирования использовались устройства, изготовленные промышленным способом. В качестве источников гармонических сигналов использованы генераторы Г4-158. Смесители выполнены на базе микросхемы К174ПС1. В качестве фильтров на выходах смесителей применены параллельные колебательные контуры. Фильтры на выходе гетеродинного смесителя промышленного типа ФП2П. Для отображения спектра формируемых колебаний использовался анализатор спектра С4-60.
а) 6)
Рис. 3. Спектры сигналов: а ■ на выходе формирующего смесителя; 6 - на выходе гетеродинного смесителя
а) 6)
Рис. 4. Внешний вид элементов предлагаемой системы фазирования: а - смеситель на базе микросхемы К174ПС1; 6 ■ фильтры формирующих смесителей на основе параллельных колебательных контуров
Выводы:
• Фазовая плоскость для каждого луча в раскрыве антенной решетки определяется законом фазового распределения управляющего (гетеродинного) сигнала.
• Математическая модель подтверждает возможность технической реализации предлагаемого способа фазирования.
• Полученные спектры сигналов на выходе технически реализованных узлов системы фазирования совпадают с полученными ранее математическими результатами.
Библиографический список
1. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решёток / Под ред. Воскресенского. -М.: Радио и связь, 1994.
2. Бахрах Л.Д., Степаненко С.Н., Поваренкин Н.В. Использование квазиволн для фазирования антенных решеток с произвольным расположением модулей II Электромагнитные волны & электронные системы. -М., 1997. - Т. 2, № 6.- С. 32-39.
3. Поваренкин Н.В., Бахрах Л.Д., Степаненко С.Н. Новый способ фазирования линейных крупноапертурных АФАР. Науч-но-методические материалы, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. -М., 1997. - С 57-69.
Статья принята к публикации 21.05.07
