Фазована антенна решітка (ФАР)
фазированная решітка, Антенна решітка з керованими Фаза ми або різницями фаз (фазовими зрушеннями) хвиль, випромінюваних (або прийнятих) її елементами (випромінювачами). Управління фазами (фазування) дозволяє: формувати (при досить різноманітних розташуваннях випромінювачів) необхідну діаграму спрямованості (ДН) ФАР (наприклад, остронаправленной ДН - промінь); змінювати напрямок променя нерухомої ФАР і т. о. здійснювати швидке, в ряді випадків практично безінерційною, сканування - хитання променя (див. наприклад, Сканування в радіолокації); управляти в певних межах формою ДН - змінювати ширину променя, інтенсивність (рівні) бічних пелюсток і т.п. (Для цього в ФАР іноді здійснюють також управління і амплітудами хвиль окремих випромінювачів). Ці та деякі інші властивості ФАР, а також можливість застосовувати для управління ФАР сучасні засоби автоматики і ЕОМ зумовили їх перспективність і широке використання в радіозв'язку (Див. Радіозв'язок), радіолокації (Див. Радіолокація), радіонавігації (Див. Радіонавігація), радіоастрономії (Див . Радіоастрономія) і т.д. ФАР, що містять велику кількість керованих елементів (іноді 10 4 і більше), входять до складу різних наземних (стаціонарних і рухомих), корабельних, авіаційних і космічних радіопристроїв. Ведуться інтенсивні розробки в напрямку подальшого розвитку теорії і техніки ФАР і розширення області їх застосування.
Структура ФАР. Форми, розміри і конструкції сучасних ФАР вельми різноманітні; їх різноманітність визначається як типом використовуваних випромінювачів, так і характером їх розташування (рис. 1). Сектор сканування ФАР визначається ДН її випромінювачів. У ФАР з швидким ширококутним хитанням променя зазвичай використовуються слабонаправленних випромінювачі: симетричні і несиметричні Вибратор и, часто з одним або декількома рефлекторами (наприклад, у вигляді загального для всієї ФАР дзеркала); відкриті кінці Радіохвилевід ів, щілинні, рупорні, спіральні, діелектричні стрижневі, логоперіодічеськие і ін. Антени. Іноді великі за розмірами ФАР складають з окремих малих ФАР (модулів); ДН останніх орієнтується в напрямку основного променя всій ФАР. У ряді випадків, наприклад коли допустимо повільне відхилення променя, як випромінювачів використовують гостронаправлені антени з механічним поворотом (наприклад, т. Зв. Повноповороті дзеркальні); в таких ФАР відхилення променя на великий кут виконують за допомогою повороту всіх антен і фазирования випромінюваних ними хвиль; фазування цих антен дозволяє також здійснювати в межах їх ДН швидке хитання променя ФАР.
Залежно від необхідної форми ДН і необхідного просторового сектора сканування в ФАР застосовують різне взаємне розташування елементів: уздовж лінії (прямої або дуги); по поверхні (наприклад, плоскою - у т. н. плоских ФАР; циліндричної; сферичної) або в заданому обсязі (об'ємні ФАР). Іноді форма випромінюючої поверхні ФАР - розкриття (см. Випромінювання і прийом радіохвиль), визначається конфігурацією об'єкта, на якому встановлюється ФАР (наприклад, формою ШСЗ). ФАР з формою розкриття, подібній формі об'єкта, іноді називаються конформними. Широко поширені плоскі ФАР; в них промінь може сканувати від напрямку нормалі до розкриву (як в синфазной антени (Див. Синфазна антена)) до напрямку вздовж розкриття (як в біжучої хвилі антени (Див. Що біжить хвилі антена)). Коефіцієнт спрямованої дії (КНД) плоскою ФАР при відхиленні променя від нормалі до розкриву зменшується. Для забезпечення широкого кута сканування (в великих просторових кутах - аж до 4 (стер) без помітного зниження КНД використовують ФАР з неплоским (наприклад, сферичним) розкривом або системи плоских ФАР, орієнтованих в різних напрямках. Сканування в цих системах здійснюється за допомогою порушення відповідно орієнтованих випромінювачів і їх фазирования.
За характером розподілу випромінювачів в розкриві розрізняють еквідистантно і нееквідістантние ФАР. У еквідистантних ФАР відстані між сусідніми елементами однакові по всьому розкриву. У плоских еквідистантних ФАР випромінювачі найчастіше розташовують у вузлах прямокутної решітки (прямокутне розташування) або в вузлах трикутної сітки (гексагональних розташування). Відстані між випромінювачами в еквідистантних ФАР зазвичай вибирають досить малими (часто менше робочої довжини хвилі), що дозволяє формувати в секторі сканування ДН з одним головним пелюсткою (без побічних дифракційних максимумів - т. Зв. Паразитних променів) і низьким рівнем бічних пелюсток; проте для формування вузького променя (т. е. в ФАР з великим розкривом) необхідно використовувати велику кількість елементів. У нееквідістантних ФАР елементи розташовують на неоднакових відстанях один від одного (відстань може бути, наприклад, випадковою величиною). У таких ФАР навіть при великих відстанях між сусідніми випромінювачами можна уникнути утворення паразитних променів і отримувати ДН з одним головним пелюсткою. Це дозволяє в разі великих раськривов сформувати дуже вузький промінь при порівняно невеликому числі елементів; однак такі нееквідістантние ФАР з великим розкривом при малому числі випромінювачів мають більш високий рівень бічних пелюсток і, відповідно, нижчий КНД, ніж ФАР з великим числом елементів. У нееквідістантних ФАР з малими відстанями між випромінювачами при рівних потужностях хвиль, випромінюваних окремими елементами, можна отримувати (в результаті нерівномірного розподілу щільності випромінювання в розкриві антени) ДН з більш низьким рівнем бічних пелюсток, ніж в еквідистантних ФАР з таким же розкривом і таким же числом елементів.
Управління фазовими зрушеннями. За способом зміни фазових зрушень розрізняють ФАР з електромеханічним скануванням, здійснюваним, наприклад, за допомогою зміни геометричної форми збуджуючого радіохвилеводу (рис. 2. А); частотним скануванням, заснованим на використанні залежності фазових зрушень від частоти, наприклад за рахунок довжини Фідер а між сусідніми випромінювачами (рис. 2, б) або дисперсії (Див. Дисперсія) хвиль в радіохвилеводі; з електричним скануванням, реалізованим за допомогою фазосдвигающих ланцюгів (Див. Фазосдвігающая ланцюг) або фазовращателей (Див. Фазовращатель), керованих електричними сигналами (рис. 2. в) з плавним (безперервним) або ступінчастим (дискретним) зміною фазових зрушень.
Найбільшими можливостями мають ФАР з електричним скануванням. Вони забезпечують створення різноманітних фазових зрушень по всьому розкриву і значну швидкість зміни цих зрушень при порівняно невеликих втратах потужності. На СВЧ в сучасних ФАР широко використовують ферритові і напівпровідникові фазовращатели (з швидкодією порядку мксек і втратами потужності Фазовані антенні ґрати 20%). Управління роботою фазовращателей здійснюється за допомогою швидкодіючої електронної системи, яка в найпростіших випадках управляє групами елементів (наприклад, рядками і стовпцями в плоских ФАР з прямокутним розташуванням випромінювачів), а в найбільш складних - кожним фазовращателем окремо. Хитання променя в просторі може проводитися як за наперед заданим законом, так і за програмою, що виробляється в ході роботи всього радиоустройства, в яке входить ФАР.
Особливості побудови ФАР. Порушення випромінювачів ФАР (рис. 3) проводиться або за допомогою фідерних ліній, або за допомогою вільно поширюються хвиль (в т. Н. Квазіоптичних ФАР), фідерні тракти порушення поряд з фазовращателямі іноді містять складні електричні пристрої (т. Н. Діаграммообразующіе схеми), забезпечують збудження всіх випромінювачів від декількох входів, що дозволяє створити в просторі відповідні цим входів одночасно скануючі промені (в багатопроменевих ФАР). Квазіоптичні ФАР в основному бувають двох типів: прохідні (лінзові), в яких фазовращатели і основні випромінювачі збуджуються (за допомогою допоміжних випромінювачів) хвилями, що поширюються від загального опромінювача, і відбивні - основний і допоміжні випромінювачі суміщені, а на виходах фазовращателей встановлені відбивачі. Багатопроменеві квазіоптичні ФАР містять кілька опромінювачів, кожному з яких відповідає свій промінь в просторі. Іноді в ФАР для формування ДН застосовують фокусують пристрої (дзеркала, лінзи). Розглянуті вище ФАР іноді називаються пасивними.
Найбільшими можливостями управління характеристиками володіють активні ФАР, в яких до кожного випромінювача або модулю підключений керований по фазі (іноді і по амплітуді) передавач або приймач (рис. 4). Управління фазою в активних ФАР може проводитися в трактах проміжної частоти або в ланцюгах збудження когерентних передавачів, гетеродинов приймачів і т.п. Таким чином, в активних ФАР фазовращатели можуть працювати в діапазонах хвиль, відмінних від частотного діапазону антени; втрати в фазовращателямі в ряді випадків безпосередньо не впливають на рівень основного сигналу. Передають активні ФАР дозволяють здійснити складання в просторі потужностей когерентних електромагнітних хвиль, що генеруються окремими передавачами. У прийомних активних ФАР спільна обробка сигналів, прийнятих окремими елементами, дозволяє отримувати більш повну інформацію про джерела випромінювання.
В результаті безпосередньої взаємодії випромінювачів між собою характеристики ФАР (Узгодження випромінювачів з збудливими фідерами, КНД і ін.) При хитанні променя змінюються. Для боротьби з шкідливими наслідками взаємного впливу випромінювачів в ФАР іноді застосовують спеціальні методи компенсації взаємного зв'язку між елементами.
Перспективи розвитку ФАР. До найбільш важливих напрямів подальшого розвитку теорії і техніки ФАР відносяться: 1) широке впровадження в радіотехнічні пристрої ФАР з великим числом елементів, розробка елементів нових типів, зокрема для активних ФАР; 2) розвиток методів побудови ФАР з великими розмірами раськривов, в тому числі нееквідістантних ФАР з остронаправленной антенами, розташованими в межах цілого півкулі Землі (глобальний Радіотелескоп), 3) подальша розробка методів і технічних засобів ослаблення шкідливих впливів взаємному зв'язку між елементами ФАР; 4) розвиток теорії синтезу і методів машинного проектування ФАР; 5) розробка теорії і впровадження в практику нових методів обробки інформації, прийнятої елементами ФАР, і використання цієї інформації для управління
ФАР, зокрема для автоматичного фазирования елементів (самофазірующіеся ФАР) і зміни форми ДН, наприклад зниження рівня бічних пелюсток в напрямках на джерела перешкод (адаптивні ФАР); 6) розробка методів управління незалежним рухом окремих променів в багатопроменевих ФАР.
Літ .: Вендік О. Г. Антени з немеханическим рухом променя, М. 1965; Скануючі антенні системи СВЧ, пров. з англ. т. 1-3, М. 1966-71.
Мал. 1. Структурні схеми деяких фазованих антенних решіток (ФАР) - лінійної еквідистантним з симетричними вібраторами і загальним дзеркалом (а); лінійної нееквідістантной з повноповоротними дзеркальними параболічними антенами (б); плоскою з прямокутним розташуванням рупорних випромінювачів (в); плоскою з гексагональних розташуванням діелектричних стрижневих випромінювачів (г); конформной з щілинними випромінювачами (д); сферичної зі спіральними випромінювачами (е); системи плоских фазованих антенних решіток (ж); В - вібратори; Ф - лінії збудження (фідери); З - струмопровідні дзеркало (рефлектор); А - дзеркальні антени; Р - рупори; ВР - збуджуючі радіохвилі; Е - металевий екран; Щ - щілинні випромінювачі; К - конічна ФАР; Ц - циліндрична ФАР; З - спіральні випромінювачі; СЕ - сферичний екран; П - плоскі фазовані антенні решітки (точками позначені випромінювачі); L0 - відстань між В; l1. l 2. l3 - відстані між А.
Мал. 2. Приклади фазованих антенних решіток з електромеханічним (а), частотним (б) і електричним (в) скануванням: Щ, - щілинні випромінювачі; В - прямокутний збудливий хвилевід; Н - поздовжня пластина (ніж) з керованою глибиною занурення в хвилевід (служить для зміни фазової швидкості хвилі в хвилеводі); Д - дросельні канавки; Р - рупори; СВ - спіральний хвилевід; ТАК - діелектричні стрижневі антени; Ф - феритовий стрижень фазовращателя; ВВ - збуджуючі хвилеводи; Про - керуюча обмотка фазовращателя; Ш - діелектрична шайба.
Мал. 3. Типові схеми збудження фазованих антенних решіток (ФАР) з послідовних збудженням (а), паралельним збудженням (б), многолучевой ФАР (в), квазіоптичних ФАР - прохідного (г) і відбивної (д) типів: В - збудливий фідер; І - випромінювачі; ПН - поглинає навантаження; Л - діаграма спрямованості (промінь); B1 - B4 входи ФАР; ДС - діаграммообразующая схема; ОІ - основні випромінювачі; ВІ - допоміжні випромінювачі; СІ - суміщені випромінювачі; Про - опромінювач; Від - відбивач; φ - фазообертач; пунктиром зображена електромагнітна хвиля з плоским фазовим фронтом, яку випромінює ФАР, штрих-пунктиром - зі сферичним фазовим фронтом, яку випромінює опромінювачем.
Мал. 4. Структурні схеми деяких активних фазованих антенних решіток - передавальної (а), приймальні з Фазування в ланцюгах гетеродина (б) і приймальні з Фазування в трактах проміжної частоти (в): І - випромінювач; УМ - підсилювач потужності; В - збудник; З - змішувач; Г - гетеродин; ППЧ - підсилювач проміжної частоти; СУ - пристрій, що підсумовує; φ - фазообертач.
Велика Радянська Енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. 1969-1978.
Дивитися що таке "Фазовані антенні ґрати" в інших словниках:
Фазована антенна решітка - (ФАР), фазированная решітка, спрямована антена з керованими фазами або різницями фаз (фазовими зрушеннями) хвиль, випромінюваних (або прийнятих) її елементами (випромінювачами). Управління фазами (фазування) дозволяє формувати необхідну ... ... Енциклопедія техніки
Фазована антенна решітка - Величезна наземна ФАР системи попередження про ракетний напад на Алясці, США ... Вікіпедія
фазована антенна решітка - fazuotoji gardelinė antena statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. phased antenna array vok. phasierte Antennenanordnung, f rus. фазована антенна решітка, f pranc. réseau d antennes phasées, m ... Radioelektronikos terminų žodynas
Фазована антенна решітка - (фазированная решітка), антенна решітка з керованими фазами або різницями фаз (фазовими зрушеннями) хвиль, випромінюваних (або прийнятих) її елементами. Фазування дозволяє, напр. формувати необхідну діаграму спрямованості, управляти її ... ... Природознавство. енциклопедичний словник
фазована антенна решітка - (фазированная решітка), антенна решітка з керованими фазами або різницями фаз (фазовими зрушеннями) хвиль, випромінюваних (або прийнятих) її елементами. Фазування дозволяє, наприклад, формувати необхідну діаграму спрямованості, управляти її ... ... Енциклопедичний словник
фазована антенна решітка - (ФАР), фазированная решітка, # 151; спрямована антена з керованими фазами або різницями фаз (фазовими зрушеннями) хвиль, випромінюваних (або прийнятих) її елементами (випромінювачами). Управління фазами (фазування) дозволяє формувати необхідну ... ... Енциклопедія «Авіація»
фазована антенна решітка - (ФАР), фазированная решітка, # 151; спрямована антена з керованими фазами або різницями фаз (фазовими зрушеннями) хвиль, випромінюваних (або прийнятих) її елементами (випромінювачами). Управління фазами (фазування) дозволяє формувати необхідну ... ... Енциклопедія «Авіація»
Антенна решітка - Цей термін має також інші значення див. Решітка. Антенна решітка (АР) складна спрямована антена, що складається із сукупності окремих слабонаправленних антен (випромінюючих елементів), розташованих в просторі особливим чином. ... ... Вікіпедія
Фазовані антенні грати - Величезна наземна ФАР системи попередження про ракетний напад на Алясці, США Система управління озброєнням сучасного винищувача Фазовані антенні ґрати в хвильової теорії група антенних випромінювачів, в яких відносна ... ... Вікіпедія
- Активна фазована антенна решітка. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Активна фазована антенна решітка (АФАР) - ... Детальніше Купити за 1125 руб