AnaPico: Формирование луча ДН антенной решетки
Практически все антенные системы современных радиолокаторов – это фазированная антенная решетка (ФАР).
В общем случае ФАР состоит из полотна излучателей и системы распределения фаз и амплитуд. Разработка антенной решетки является трудоемким процессом, который обычно проводится математическими методами. После расчета математической модели и изготовления на ее основе макета, необходимо провести измерения решетки или ее фрагмента. Чтобы подать на каждый антенный элемент сигнал с точно заданным распределением фазы и амплитуды, требуется система питания с фазовращателями. Однако на этапе макетирования антенной решетки можно воспользоваться многоканальным фазовокогерентным генератором, который позволит с высокой точностью установить необходимые значения фазы и амплитуды на каждом канале для формирования диаграммы направленности решетки и управления ею. Благодаря возможности подобрать амплитуду и фазу по каждому каналу можно точно скорректировать параметры системы питания антенной решетки с учетом реальных измерений.
Важными характеристиками многоканальных генераторов является разброс фаз и амплитуд от канала к каналу. Данные соотношения влияют на итоговую диаграмму направленности антенной решетки.
Известно, что за формирование диаграммы направленности отвечают такие факторы как: количество элементов ФАР, их пространственное расположение, а также распределение фаз и амплитуд токов в элементах решетки.
Количество элементов ФАР и их расположение являются факторами, обеспечиваемые конструктивом решетки. Поэтому эти параметры являются стабильными величинами. Однако, фазово-амплитудные распределения токов будут зависеть от качества цепи питания ФАР, а в случае запитывания ФАР от многоканальных генераторов – от точности установки фаз и амплитуд на каждом канале.
Изменение фазовых соотношений на элементах антенной решетки позволяет управлять лучом, то есть проводить сканирование. В зависимости от сектора сканирования фазовое управление лучом антенной решетки позволяет отказаться от механических приводов, необходимых для обзора пространства.
Фазовое сканирование осуществляется с использованием различных фазовращателей, включенных в цепь питания антенной решетки. В случае использования многоканальных генераторов фазовращатели не требуются, так как управлять фазой можно на выходе каждого из каналов генератора. Но, в данном случает должна быть обеспечена фазокогерентность каналов, чтобы избежать случайной фазовой ошибки, что может вызвать искажение диаграммы направленности, например, случайное отклонение главного максимума.
Основной вывод из сказанного выше: при тестировании антенных решеток с помощью многоканальных генераторов предъявляются жесткие требования к фазовой и амплитудной стабильности каналов генерации.
Классическая схема реализации многоканального фазово-когерентного генератора представлена на рисунке 2. Для этого используются несколько одноканальных генераторов, объединенных в единый комплекс
Рисунок 2: Реализация многоканального фазово-когерентного генератора.
После объединения генераторов воедино потребуется калибровка их фаз. Для этого необходимо достаточно дорогостоящее оборудование, например, осциллограф с синхронизированными по времени каналами.
Иной подход в многоканальной генерации предлагает швейцарская компания Anapico. В ассортименте ее продукции есть трех-, четырех- фазово-когерентные генераторы. Каждый генератор представляет собой единый компактный прибор, габаритами не более стандартного одноканального генератора иного производителя.
Так как рассчитывается, что данные генераторы будут работать в системах с большим количеством каналов, то для удобства монтажа их в одну стойку предусмотрена возможность исполнения данных генераторов в стоечном виде (рисунок 3).
Рисунок 3: Исполнение генератора в стоечном виде.
Многоканальные генераторы MCSG-ULN включены в Госреестр СИ.
Использование многоканальных генераторов для тестирования ФАР дает такие преимущества, как:
- максимальная оптимизация времени тестирования;
- оптимизация цены, низкая стоимость владения;
- минимизация человеческого фактора;
- минимизация вероятных отказов в кабельных соединениях
- минимальные сроки разработки и внедрения ФАР;
- высокая эргономика рабочего места;
Многоканальные генераторы сигналов Anapi- co MCSG6, MCSG12, MCSG20, MCSG33, MCSG40 обеспечивают следующие преимущества:
- Неограниченное количество фазово- когерентных каналов;
- Фазово-непрерывный сигналы;
- Сигналы с фазово-когерентной перестройкой частоты;
- Сигналы с памятью фазы.
