ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ СКАНИРУЮЩИЕ АНТЕННЫ С ШИРОКОУГОЛЬНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ

April 5, 2012 by admin Комментировать »

Воскресенский Д. И., Овчинникова Е. В. Московский авиационный институт (государственный технический университет) МАИ Волоколамское шоссе д.4, Москва -125871, Россия Тел.: +7(095) 1584740; e-mail: voskr@mai.ru

Fig. 1. Wavelength dependences of beamwidth, directive gain, and side lobe level of planar array

Как известно из теории антенн оптического типа (зеркал, линз) имеется возможность работы в широкой полосе, которая ограничивается лишь облучающим устройством. Известны зеркальные антенны, которые при неподвижном формирующем зеркале позволяют электрически перемещать луч в пространстве [9]. Простейшей поверхностью при формировании лучей от зеркальной поверхности, возбуждаемой N облучателями является поверхность сферы рис. 2.

 

Рис. 1. Зависимость AF от угла сканирования в при различных геометрических параметрах ФАР.

Диапазонные свойства излучающей части ФАР и её внутренней области (распределительная, согласующая и фазирующая системы) могут выбираться разработчиком, но внешняя интерференционная область, где складываются поля отдельных излучателей, не подчиняется воле конструктора и диапазонные свойства этой области неуправляемы. Именно частотная зависимость интерференции во внешней области является определяющей причиной сужения рабочей полосы остронаправленных ФАР. При этом основным количественным соотношением диапазонных свойств плоских ФАР ориентировочно может служить формула: мгновенная рабочая полоса (в процентах) приблизительно равна ширине луча (в градусах). Одной из возможностей увеличить мгновенную рабочую полосу частот является размещение излучателей на выпуклых криволинейных поверхностях (сферической , цилиндрической, конической и т. д.).

В докладе приводятся зависимости параметров таких ФАР (КНД, AF) от размеров решётки, позволяющие их использовать при проектировании.

III. Заключение

Рассмотрены критерии оценки широкополосное™ сканирующих волноводных ФАР, позволяющие сравнить различные их схемы построения по широкополосное™ и диапазонное™.

Приведены конкретные значения рабочей полосы частот волноводных ФАР для различных сеток расположения излучателей в решётке и поперечного сечения волноводов.

IV. Список литературы

[1]    Воскресенский Д. И. Проблемы теории и техники антенн. -Антенны, вып. 1 (40), 1998, с. 3-8.

[2]    Воскресенский Д. И., Кременецкий С. Д., Гоинёв А. Ю. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. Уч. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1988.

CRITERIA FOR BROADBANDNESS ESTIMATION IN SCANNING WAVEGUIDE ANTENNA ARRAYS

Bukharev Y. V., Kotov Y. V.

Moscow State Aviation Institute (Technical University) MAI, 4, Volokolamskoe shosse,

Moscow – 125871, Russia phone: (095) 1584740 e-mail: buharev_yurii@mail.ru

Abstract – The broadbandness estimation of scanning waveguide antenna arrays under the criteria of given relative operation frequency bandwidth, frequency band and engagement factor is presented. Dependencies of maximum operation frequency bandwidth on arrangement geometry of radiators with complex cross-section are obtained for single waveguide and single beamwidth mode of antenna operation. Design equations for the estimation of operation frequency bandwidth are presented for chosen radiator sizes and geometry of phased antenna array (array spacing, angle of radiator arrangement in the oblique coordinates).

I.  Introduction

The design of broad-band phase antenna arrays (PAR) with electrical scanning is one of the challenges faced in modern antenna engineering.

II.  Main part

The broadbandness for communication systems is estimated by the criterion of the given overlapping coefficient Kf (ratio of maximum and minimum working frequencies) and for radar systems by the criterion of desired relative frequency band AF (ratio of maximum and minimum frequency difference to their sum). To compute AF, it is more convenient to use the relation (1), where A0 is the average wavelength in free space within frequency band and a is the oblique angle grid having radiators in its nodes. The terms Tx=sin0CK ■cos0CK, and Ty=sineCK ■sin0CK, 6CK, (pCK are the maximum angles of the scanning sector in angular and azimuthal planes. AF is the operation frequency band [%]. And the terms n= -1, (0), 1; m= -1, (0), 7; (0) show that the case where m=0 и n=0 (I.e., the main beam of antenna array) is not studied.

Solutions of inequity (1) for different angles a and for the antenna array geometry described with a, Dx, Dy, is shown graphically in Fig. 1. One could see that for density packing of waveguide cruciform radiators with two polarizations operation frequency band within steering sector 0ck > 90° Is limited by the angles of first diffraction maximum appearance.

Formula (1) defines the geometrical characteristics of the phased antenna array (a, Dx,Dy) and the overall dimensions of the radiating waveguide for given AF and scanning sector вск To increase the instantaneous operation frequency band, it is possible to arrange radiators on the convex curvilinear surface (spherical, cylindrical, conical etc.). The main parameters of these phased antenna arrays (directive gain and AF) as a function of antenna array geometry are also reported in the paper.

III.  Conclusion

In conclusion, criteria for the broadbandness estimation of the scanning waveguide phased antenna arrays are considered in the paper. These criteria allow the comparison of different antenna configurations designs by broadbandness and band- ness. The concrete values of operation frequency band for waveguide phased antenna array are indicated for different grid distributions in array and different waveguide cross-sections.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты