Схеми збудження ФАР

Схема збудження ФАР призначена для підведення енергії, що виробляється генератором, до випромінювачів (передавальний режим ФАР), підведення енергії, що приймається окремими елементами, до входу приймача (приймальний режим ФАР) і реалізації необхідного амплітудного розподілу.

Використовують схеми збудження як фідерного типу (за допомогою ліній передачі енергії), так і оптичного типу, при якому енергія від опромінювача до окремих елементів поширюється у вільному просторі.

У схемах типу фідера ділення потужності може здійснюватися або послідовним, або паралельним способом.

Класична схема послідовного живлення лінійних еквідистантних решіток показана на рис. 5.59 а. Потужність до кожного випромінювача відгалужується від головного тракту, і однакові прохідні фазообертачі включаються в головний тракт між відведеннями до сусідніх випромінювачів. Як відгалужуючі елементи можуть використовуватися спрямовані відгалужувачі з малим зв'язком, при цьому розв'язане плече відгалужувача замикається на погоджене навантаження. Проте така схема живлення має ряд недоліків. По-перше, відбувається накопичення і зростання фазових помилок і втрат до кінця решіток, у зв'язку з чим допустиме використання тільки точних фазообертачів з малими втратами. По-друге, через найближчий до входу фазообертач проходить майже уся випромінювана потужність, і тому потрібні фазообертачі з підвищеною електричною міцністю. По-третє, електрична довжина шляхів сигналів від загального входу до кожного випромінювача виявляється різною, і це може призводити до небажаного розфазування решіток на краях робочої смуги частот. Для вирівнювання електричних довжин в лінії живлення випромінювачів включені компенсуючі відрізки ліній (штрихові лінії на рис.5.59 а).

Рис. 5.59. Схема послідовного живлення випромінювачів ФАР

Фазообертачі в послідовній схемі можуть включатися у бічні відведення від головного тракту (рис.5.59 б).

Паралельна схема живлення n -элементной решіток показана на рис. 5.60. Схема має ряд переваг. По-перше, можна використати порівняно малопотужні фазообертачі, оскільки через кожен з них проходить тільки 1/n випромінюваної потужності. По-друге, загальні втрати потужності в керуючих пристроях, визначаються послабленням лише одного фазообертача. Важливою перевагою паралельної схеми є відсутність накопичення фазових помилок уздовж раскриву і можливість вирівнювання довжини окремих каналів.

Недоліком паралельної схеми є складність системи управління, оскільки фазові зрушення в кожному фазовращателе різні. Виникають проблеми і в досягненні доброго узгодження входу розподільника при одночасному діленні потужності на n каналів.

Рис. 5.60. Схема паралельного живлення ФАР

Різновидом схеми паралельного живлення є схема типу "ялиночка" (рис. 5.61). В якості дільників потужності у вузлах "ялиночки" можна використати мости, прості трійники. Позитивною властивістю "ялиночки" є рівність електричних довжин усіх каналів, а недоліком – громіздкість. Використовуючи "ялиночку" можна спростити схему управління решітками, якщо включити фазовращатели в кожен поверх (рис. 5.61 б). В цьому випадку для отримання лінійного фазового розподілу з кроком 2Y між сусідніми випромінювачами усі фазообертачі кожного поверху повинні обробляти одне фазове зрушення (з точністю до знаку) і число сигналів, що управляють, зменшується до числа поверхів схеми.

Рис. 5.61 Схема живлення випромінювачів ФАР типу "ялиночка"

Розглянемо схеми оптичного живлення решіток. Розрізняють дві схеми живлення: прохідну і відбивну.

У решітках, виконаних за прохідною схемою (рис. 5.62), опромінювач направляє випромінювану потужність на збираючі антенні решітки приймальних елементів. Прийнята потужність проходить через систему фазообертачів і після фазування випромінюється в потрібному напрямі іншими решітками випромінюючих елементів. За принципом дії прохідна ФАР еквівалентна лінзі.

Рис. 5.62. Прохідна схема оптичного живлення випромінювачів ФАР

ФАР, виконана за відбивною схемою (рис. 5.63), складається з опромінювача і приймально-передавальних решіток, кожен елемент яких забезпечений відбивним фазообертачем. У відбивній ФАР випромінювачі решіток виконують подвійну функцію: 1) збирають потужність, що йде від опромінювача; 2) перевипромінюють її в потрібному напрямі після фазування. За принципом дії відбивна ФАР еквівалентна дзеркальній антені з електричним управлінням фазою коефіцієнта відзеркалення різних ділянок поверхні дзеркала.

Рис. 5.63 Відбивна схема оптичного живлення випромінювачів ФАР

До переваг обох схем оптичного живлення відносяться порівняна простота, можливість управління формою амплітудного розподілу в раскриві шляхом підбору форми ДС опромінювача. Загальним недоліком схем оптичного живлення є збільшення розмірів в порівнянні із закритим трактом, оскільки відношення f/L (рис. 5.62 і рис. 5.63) зазвичай знаходиться в межах 0,5 £ f /L £ 1. Окрім цього, в оптичних схемах частина потужності опромінювача не перехоплюється приймальними решітками, що призводить до зростання фону бічного випромінювання і зниження ККД.