Коммутационный способ сканирования

Управление положением луча остронаправленной антенной решетки осуществляется изменением фазовых соотношений между токами в излучающих элементах. Для этой цели может быть использована система фазовращателей, включенных в фидерную систему, возбуждающую излучатели.

Основными недостатками электрически управляемых антенн с фазовращателями, обеспечивающими непрерывное изменение фазы электромагнитных колебаний (ферритовыми, полупроводниковыми, сегнетоэлектрическими и т. д.), являются нестабильность (особенно температурная) и неидентичность отражений от фазовращателей, сложность управляющих схем и высокие требования к стабильности источников питания фазовращателей. Эти недостатки имеются и в системах дискретного управления, когда на характеристике фазовращателей с непрерывным изменением фазы используется ряд отдельных рабочих точек.

Указанные недостатки в значительной мере устраняются при коммутационном методе управления диаграммой направленности, предложенном проф. Л. Н. Дерюгиным в 1960 г. [ЛО 10]. Сущность коммутационного метода состоит в отказе от проходных фазовращателей с непрерывным изменением фазы и использовании коммутаторов и коммутационных фазовращателей, на выходе которых фаза электромагнитных колебаний принимает определенные фиксированные значения. Управление лучом антенны сводится в этом случае к простейшим операциям включения и выключения излучателей или ветвей фидерной системы.

Стабильность коммутационных антенн определяется тем, что управляющие фазой элементы (полупроводники,

 

ферриты, сегнетоэлектрики) работают в режиме, при котором используются только две крайние области их характеристик.

Кроме того, коммутационные антенны могут иметь более простое управляющее устройство, чем обычная антенна с параллельной схемой включения непрерывных фазовращателей. Последнее связано с тем, что положение луча в пространстве определяется не величиной управляющего напряжения, разной для различных фазовращателей антенны, а лишь наличием его на тех или иных коммутаторах.

Рис. 3.1. Блок-схема коммутационной антенны.

Однако коммутационные антенны имеют и ряд недостатков, важнейшим из которых является наличие фазовых ошибок, определяемых тем, что фазы возбуждения излучателей меняются скачком и могут принимать только определенные значении. Это влечет за собой снижение к. н. д. антенны, увеличение уровня бокового излучения и скачкообразное перемещение луча.

Среди различных способов построения коммутационных антенн можно выделить два наиболее характерных.

При первом способе каждый излучатель имеет определенный набор фаз, из которого производится выбор нужной фазы путем переключения коммутационного фазовращателя.

При втором способе на каждом участке антенны длиной в  размещается несколько излучателей, питаемых с различными фазами, и осуществляется их выборочное включение. Далее будут изложены некоторые аспекты расчета коммутационных антенн первого типа, поскольку реализация антенн с коммутируемыми излучателями встречает серьезные трудности, связанные с необходимостью размещения на малом участке антенны большого числа излучающих элементов и созданием значительного замедления фазовой скорости электромагнитных волн в фидере, возбуждающем излучатели.

Во всякой коммутационной антенне можно выделить три основные части (рис. 3.1): излучающую систему 1, систему фазовращателей 2 и распределитель З.  

 

 

Падающая от генератора электромагнитная энергия делится в распределителе на части, относительная величина которых зависит от требуемого амплитудного распределения. Каждая из этих частей поступает в фазовращатель и соответствующий излучатель решётки.