Основные схемы распределения мощности и включения фазовращателей

Распределение высокочастотной мощности между излучателями, а также включение коммутационных фазовращателей может осуществляться по последовательной и параллельной схемам (рис. 3.2).

При последовательной схеме распределения мощности в питающей линии поддерживается режим бегущей

Рис. 3.2. Схемы распределения мощности СВЧ: а - последовательная схема с параллельным включением фазовращателей; б - последовательная схема с последовательным включением фазовращателей; в - параллельная схема.

 

волны и излучатели слабо связаны с линией. Фазовращатели в данном случае могут быть в свою очередь включены по параллельной или последовательной схеме (рис. 3.3, а, б). Последовательное включение обычно не используется из-за высоких потерь, вносимых

 

Рис. 3.3. Распределители волноводного типа: а - с щелевыми элементами связи; б - на направленных ответвителях, выполненных в виде круглого отверстия.

 

фазовращателями, ограничения уровня подводимой мощности и жестких требований к точности установки фазы каждым фазовращателем. Кроме того, последовательное включение фазовращателей при коммутационном методе управления лучом не обладает основным преимуществом последовательного включения, имеющим место в антеннах с фазовращателями непрерывного действия и заключающимся в том, что при отклонении луча все фазовращатели изменяют свою электрическую длину на одну и ту же величину. В коммутационных антеннах в случае последовательного включения фазовращателей переключение фазы в каждом из них при движении луча происходит по разным законам.

При последовательном распределении мощности и параллельном включении фазовращателей потери в антенне в основном складываются из потерь в одном фазовращателе и мощности, рассеиваемой в нагрузке питающего фидера. Последняя величина обычно составляет 5-10%. Распределение мощности может производиться в зависимости от типа используемой фидерной линии с помощью направленных ответвителей, резонансных щелей (рис. 3.3), коаксиальных тройников, волноводно-вибраторных элементов и т. д.

К. п. д. антенны с последовательной схемой распределения мощности и параллельным включением фазовращателей равен

 

 ,                                                 (3.1)

 

где  - соответственно мощность излучения, мощность, поглощаемая в нагрузке фидера, и мощность потерь фазовращателя.

При параллельной схеме распределения мощности через каждый фазовращатель проходит только лишь часть излучаемой мощности, потери в линиях передачи уменьшаются и к. п. д. антенны примерно равен к. п. д. одного фазовращателя.

Параллельное питание может быть осуществлено различными способами, из которых некоторые могут быть пояснены с помощью схем, изображенных на рис. 3.4. В первой схеме постоянное деление мощности осуществляется с помощью волноводных тройников или кольцевых мостов. Другой разновидностью параллельной схемы распределения мощности является так называемая

 

 

схема «эфирного» питания или схема квазиоптического типа, когда система фазовращателей устанавливается в раскрыве антенны оптического типа (рупорно-параболической, зеркальной и т. д.). При этом каждый фазовращатель с обеих сторон соединен с излучателями, которые, с одной стороны, служат для приема, а с другой — для передачи электромагнитной энергии. Такие схемы намного упрощают распределение мощности, особенно при большом числе излучающих

Рис. 3.4. Виды параллельных схем распределения мощности СВЧ: а – «ветвистая» схема; б, в - схема квазиоптического типа.

элементов, из которых составлена антенна. В данном случае система фазовращателей с соответствующими излучателями представляет собой управляемую линзу.

 В последовательной схеме распределения мощности величина связи излучателей с питающим фидером характеризуется коэффициентом связи [ЛО 9]:

                                                   (3.2)

где  — мощность, излучаемая n -м излучателем;  — мощность, проходящая дальше по линии.

Характер изменения величины  в решетке зависит от требуемого амплитудного распределения . Методы расчета величины коэффициента связи даны в гл. 5.

Зная коэффициент связи , можно рассчитать элементы связи. Необходимые соотношения для элементов связи различных типов приводятся в справочной литературе [ЛО 17].