WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Из полученных результатов следует, что наиболее перспективной с точки зрения нелинейного сканирования является конструкция, выполненная на основе прямоугольного волновода с тонкой диэлектрической пластиной, расположенной параллельно узким стенкам в плоскости симметрии, с высоким значением r. Ее использование позволяет расширить рабочую полосу частот, свободную от высших типов колебаний, за счет смещения критической частоты в более низкочастотную область, что позволяет для ряда конфигураций расширить максимальный сектор сканирования. Так, например, при односторонней запитке волновода при работе на разностной частоте и попеременном расположении излучателей по разные стороны от нейтрали при тщательном подборе параметров волноводной конструкции максимальный сектор сканирования составит (10…85)°. Кроме того, рассматриваемая структура обладает значительно меньшими потерями по сравнению с полностью заполненными диэлектриком волноводами.

В разделе 3.5 проведены также модельные расчеты и исследованы предельные секторы сканирования для конструкций, выполненных на основе ребристых структур.

Интерес к подобным структурам связан с возможностью варьирования в широких пределах дисперсии и рабочей полосы частот.

Из полученных результатов следует:

1. Угол отклонения луча от нормали может быть рассчитан по методике, аналогичной случаю полого прямоугольного волновода с учетом коэффициента замедления фазовой скорости =, (11) 2f cos hr с где h – глубина канавки; r - коэффициент преломления среды, заполняющей канавки.

2. В отличие от волноводных систем, использование ребристых структур позволяет реализовать широкоугольное нелинейное сканирование (вплоть до перекрытия практически полного сектора сканирования) при различных конфигурациях, в частности, при односторонней запитке ребристой структуры и работе на разностной частоте без создания дополнительного фазового набега между соседними излучателями и существенно меньших коэффициентах частотного перекрытия.

3. Особенностью нелинейного сканирования при использовании ребристых структур является наличие нескольких рабочих диапазонов частот, в пределах которых может быть осуществлено качание луча в определенном угловом секторе.

4. Схемы с использованием ребристых структур имеют существенно большие, по сравнению с рассмотренными выше волноводными структурами, потери.

Раздел 3.6 посвящен краткому анализу возможностей нелинейного сканирования для змейковых волноводов и волноводов сложных сечений (П- и Н-волноводов).

В разделе 3.7 проведены модельные расчеты и исследованы предельные секторы сканирования при запитке линейки излучателей колебаниями двух первичных источников, подводимых по различным канализирующим системам (смешанная запитка). Были проанализированы два варианта:

1. Волноводно-коаксиальная запитка, при которой нелинейные элементы (диоды), встроенные в излучатели (щели) эквидистантной линейки, через волновод запитываются по последовательной схеме от одного из первичных генераторов. СВЧ-мощность от другого первичного генератора подводятся к нелинейным элементам по коаксиальной линии.

2. Волноводно-волноводная запитка, при которой СВЧ-мощности от первичных генераторов подводятся по последовательной схеме к нелинейным элементам посредством использования волноводов разных сечений.

Основные результаты моделирования сводятся к следующему:

1. При волноводно-коаксиальной запитке, как правило, не удается добиться существенного расширения максимальных секторов сканирования, однако появляется возможность реализации нелинейного сканирования при работе на разностной частоте и расположении излучателей по одну сторону от нейтрали. Подобная конструкция может найти применение для целей нелинейного сканирования при решении задач, в которых используются значительно отличающиеся рабочие диапазоны частот первичных генераторов, один из которых является запредельным для волновода.

2. Вариант волноводно-волноводной запитки по последовательной схеме не представляет практического интереса, так как в этой схеме нелинейное сканирование реализуется в более узких секторах по сравнению с рассмотренными выше структурами.

Раздел 3.8 посвящен экспериментальным исследованиям возможности реализации нелинейного сканирования.

Для проверки правильности теоретических принципов были проведены экспериментальные исследования нелинейного сканирования в антенной решетке с дисперсионной канализирующей системой.

Конструкция исследованного устройства представляла собой прямоугольный полый волновод сечением 28,512,6 мм с 6 щелями, прорезанными вдоль широкой стенки попеременно по разные стороны от нейтрали (рис. 2), запитываемый СВЧ-мощностями двух генераторов Г1 (Г4-83) и Г2 (Г4-82). Длина каждой щели составляла lщ=10 см, а ширина bщ=5 мм. Расстояние между произвольными соседними щелями (проекциями их геометрических центров на нейтраль) d =12,5 см, а от щелей до нейтрали – 3,5 мм. В середину каждой из щелей были впаяны нелинейные элементы – детекторные СВЧ-диоды 3А206А-6. Поскольку ширина щели больше соответствующего размера используемых диодов, в каждой щели были предусмотрены контактные металлические площадки размером 75 мм (рис. 3).

25 25 100 100 100 100 4 А 28,30,В 5 12,А-А 14,В-В Рис.2. Конструкция щелевого волновода 4 1,Рис. 3. Щель с впаянным СВЧ-диодом 1 – волновод; 2 – щель; 3 – контактные площадки; 4 – диод Колебания генератора Г1 мощностью Р1=15 мВт, и Г2 мощностью Р2=9 мВт, с переменными частотами f1=(9…7,5) ГГц и f2=(7,5…6) ГГц, изменяющимися таким образом, чтобы их разность f1-f2=1,5 ГГц оставалась неизменной, через коаксиально-волноводные переходы (КВП1 и КВП2) и вентили (В1 и В2) запитывали с одной стороны волновод (Вол) (рис. 4). Возникающий в результате нелинейных преобразований сигнал с разностной частотой f=1,5 ГГц, излучаемый в свободное пространство, улавливался приемной антенной, а затем регистрировался с помощью спектрального анализатора (СА). Угол отклонения луча определялся по максимуму показаний анализатора спектра при поворотах антенны.

Г1 КВП1 ВСА Г2 КВП2 В2 Вол Рис.4. Схема эксперимента При синхронном изменении частот генераторов в диапазоне 9…7,5 ГГц (Г1) и 7,5…6 ГГц (Г2) сектор сканирования составил (31…57)° относительно нормали, что согласуется с теоретическими расчетами.

Представленная схема обладает следующими достоинствами:

простотой конструкции (для реализации нелинейного сканирования требуются лишь два генератора, дисперсионная среда (волновод), простейшие нелинейные элементы – диоды и щели в качестве излучателей);

возможностью использования щелевого волновода в качестве фильтра (частота излучаемого колебания f является запредельной для волновода, следовательно, колебание с этой частотой не будет распространяться по волноводу; так как длина щели является резонансной для составляющей с частотой f (lщ=/2), мощность излучения составляющих с частотами, для которых щель не является резонансной, будет значительно ниже).

Эксперимент показал также, что наряду с полезной разностной частотой в спектре излучения присутствуют и составляющие с другими частотами. При этом мощность полезного излучаемого колебания была существенно меньше значений Р1 и Р2. Это может быть объяснено тем, что, во-первых, щелевой волновод и диод являются сложно согласуемой системой. Во-вторых, расположение диодов в центре щелей может быть не оптимальным с точки зрения наличия в этих местах максимальных амплитуд колебаний с частотами f1 и f2.

Для увеличения мощности полезного колебания с разностной частотой, в качестве нелинейных элементов следует использовать не просто диоды, а смесители с усилителем мощности, аналогичные описанным в статье японских авторов. Это приведет к некоторому усложнению конструкции и повышению ее стоимости, но позволит повысить КПД до приемлемых значений.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Проанализированы имеющиеся данные о секторах сканирования в различных канализирующих системах при частотном сканировании, а также предложены новые принципы нелинейного сканирования и исследованы его возможности. Исследованы разные схемы нелинейного сканирования – при последовательной запитке линеек излучателей, расположенных в дисперсионных канализирующих системах, а также при запитке линейки излучателей колебаниями двух первичных источников, подводимых по различным канализирующим системам (смешанная запитка).

2. Проведены модельные расчеты и исследованы предельные возможности нелинейного сканирования (максимальный сектор сканирования, соответствующие ему коэффициенты частотного перекрытия, максимальное количество излучателей в линейке) при пространственной запитке эквидистантных линеек излучателей, расположенных различным образом в свободном пространстве.

3. Проведены модельные расчеты и исследованы предельные возможности нелинейного сканирования при различных схемах запитки эквидистантных линеек излучателей, расположенных в недисперсионных канализирующих системах.

4. Получено экспериментальное подтверждение возможности реализации нелинейного сканирования на примере одной из дисперсионных канализирующих систем.

5. Результаты теоретических исследований и модельных расчетов использованы при проведении работ по экспериментальной проверке нового способа фазирования приемной антенной решетки на двух секциях антенны Восток-Запад радиотелескопа ДКР-1000.

6. Определены перспективы дальнейшего развития нелинейного сканирования:

- разработка эффективных излучателей и оптимизация конструкции (определение точного местоположения нелинейных элементов относительного геометрического центра щели, расчет смесителей и усилителя мощности и т. д.) с целью повышения КПД;

- анализ перспектив нелинейного сканирования в схемах с параллельной запиткой линейки излучателей и использованием волноводов различных длин и сечений, при котором качание луча реализуется как за счет дисперсии, так и за счет особенности систем запитки;

- проведение теоретических расчетов и практическая реализация двумерного сканирования в больших многоэлементных антенных решетках.

4. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Бахрах Л.Д., Малов А.В. Некоторые вопросы частотного сканирования. М., Антенны, 2001 г., №2.

2. Бахрах Л.Д., Лось В.Ф., Малов А.В., Шаманов А.Н. Частотные свойства излучателей и антенн. Всероссийская научно-техническая конференция "Излучение и рассеяние электромагнитных волн". ИРЭМВ. Таганрог, 2001 г.

3. Бахрах Л.Д., Андрианов В.И., Лось В.Ф., Макаров А.Ю., Малов А.В. Нелинейное сканирование на основе использования двух частот. 11-я Международная Крымская Микроволновая Конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии".

КрыМиКо/. Севастополь, 2001 г.

4. Малов А.В. Некоторые возможности двухчастотного сканирования. М., Антенны, 2001 г., №9.

5. Бахрах Л.Д., Малов А.В. Некоторые закономерности двухчастотного сканирования для волноводно-щелевых антенн, выполненных на основе прямоугольных волноводов, частично заполненных диэлектриком. М., Антенны, 2002 г.

6. Бахрах Л.Д., Малов А.В., Макаров А.Ю. Частотное сканирование с помощью двух генераторов с переменными частотами при постоянстве частоты излучения, реализуемое в многощелевой антенне с частично заполненными волноводами. 12-я Международная Крымская Микроволновая Конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии". КрыМиКо/. Севастополь, 2002 г.

7. Бахрах Л.Д., Верба В.С., Костромин В.И., Кутузов С.М., Малов А.В., Степаненко С.М. "О развитии эксперимента по частотному управлению диаграммой направленности линии Восток-Запад радиотелескопа ДКР-1000". М. Антенны, 2006, № 7.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ 1. Бахрах Л. Д. и др. Новый способ управления диаграммой направленности приемной фазируемой антенной решетки. XXVII радиоастрономическая конференция, т.3, СанктПетербург, 1997.

2. Азаренко Ю.И. и др. Экспериментальная проверка нового способа фазирования приемной антенной решетки на двух секциях антенны В-3 радиотелескопа ДКР-1000.

3. T. Nishio, Y. Wang, T. Itoh. A frequency-controlled beam-steering array with mixing frequency compensation for multichannel applications. IEEE Trans. Antennas Propagat., vol., 2004.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»