Презентация на тему "Фазированные антенные решетки (ФАР)"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Фазированные антенные решетки (ФАР)

• 
  Слайд 2

  ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЁТКА

  антенная решётка с управляемыми фазами или разностями фаз (фазовыми сдвигами) волн, излучаемых (или принятых) её элементами. Фазирование позволяет, напр., формировать необходимую диаграмму направленности, управлять её положением и формой. Используется в наземных и космических устройствах радиосвязи, радиолокации, радиоастрономии и т. д.

• 
  Слайд 3
  

  Классификация.Антенные решётки могут быть классифицированы по следующим основным признакам:

  геометрия расположения излучателей в пространстве Линейные (а) Дуговые (б)

• 
  Слайд 4
  

  Кольцевые (в) Плоские (г)

• 
  Слайд 5
  

  с прямоугольной сеткой размещения с косоугольной сеткой размещения выпуклые Цилиндрические (д) Конические (е) Сферические (ж)

• 
  Слайд 6
  

  пространственные способ возбуждения с последовательным питанием с параллельным питанием с комбинированным (последовательно-параллельным) с пространственным (оптическим, «эфирным») способом возбуждения закономерность размещения излучающих элементов в самой решётке эквидистантное размещение

• 
  Слайд 7
  

  неэквидистантное размещение (з) способ обработки сигнала амплитудо-фазовое распределение токов (поля) по решётке тип излучателей

• 
  Слайд 8
  

  Обработка сигнала:В питающем антенную решётку тракте (фидере) возможна различная пространственно-временная обработка сигнала. Изменение фазового распределения в решётке с помощью системы фазовращателей в питающем тракте позволяет управлять максимумом диаграммы направленности. Такие решётки называют фазированными антенными решётками (ФАР). Если к каждому излучателю ФАР, или к группе подключается усилитель мощности, генератор, или преобразователь частоты, то такие решётки называются активными фазированными антенными решётками (АФАР).

• 
  Слайд 9
  

  Адаптивные АР: Приёмные антенные решётки с саморегулируемым амплитудно-фазовым распределением в зависимости от помеховой обстановки называют адаптивными. Приёмные антенные решётки с обработкой сигнала методами когерентной оптики называются радиооптическими. Приёмные антенные решётки, в которых обработка ведётся цифровыми процессорами, называются цифровыми антенными решётками.

• 
  Слайд 10
  

  Совмещённые антенные решётки: Совмещённые антенные решётки имеют в своём раскрыве два, или более типа излучателей, каждый из которых работает в своём частотном диапазоне. Многолучевые антенные решётки : Антенные решётки, формирующие с одного излучающего раскрыва несколько независимых (ортогональных) лучей и имеющие соответствующее число входов, называются многолучевыми.

• 
  Слайд 11
  

  По виду амплитудного распределенияВ зависимости от соотношения амплитуд токов возбуждения различают решётки с:

  равномерным экспоненциальным симметрично спадающим относительно центра амплитудным распределением. Если фазы токов излучателей изменяются вдоль линии их размещения по линейному закону, то такие решётки называют решётками с линейным фазовым распределением. Частным случаем таких решёток являются синфазные решётки, у которых фазы тока всех элементов одинаковы.

• 
  Слайд 12
  

  Структура ФАР: Структурные схемы некоторых фазированных антенных решеток (ФАР) — линейной эквидистантной с симметричными вибраторами и общим зеркалом (а)

  В — вибраторы; Ф — линии возбуждения (фидеры); З — токопроводящее зеркало (рефлектор) L0 — расстояние между В

• 
  Слайд 13
  

  линейной неэквидистантной с полноповоротными зеркальными параболическими антеннами (б)

  А — зеркальные антенны l1, l 2, l3 — расстояния между А

• 
  Слайд 14

  плоской с прямоугольным расположением рупорных излучателей (в)

  Р — рупоры; ВР — возбуждающие радиоволны

• 
  Слайд 15
  

  плоской с гексагональным расположением диэлектрических стержневых излучателей (г)

  Э — металлический экран

• 
  Слайд 16

  конформной с щелевыми излучателями (д)

  Щ — щелевые излучатели; К — коническая ФАР; Ц — цилиндрическая ФАР

• 
  Слайд 17

  сферической со спиральными излучателями (е)

  С — спиральные излучатели; СЭ — сферический экран

• 
  Слайд 18

  системы плоских фазированных антенных решеток (ж)

  П — плоские фазированные антенные решетки (точками обозначены излучатели)

• 
  Слайд 19

  Примеры фазированных антенных решёток с электромеханическим (а)

  Щ, — щелевые излучатели; В — прямоугольный возбуждающий волновод; Н — продольная пластина (нож) с управляемой глубиной погружения в волновод (служит для изменения фазовой скорости волны в волноводе); Д — дроссельные канавки

• 
  Слайд 20

  частотным (б)

  Р — рупоры; СВ — спиральный волновод

• 
  Слайд 21

  электрическим (в) сканированием

  ДА — диэлектрические стержневые антенны; Ф — ферритовый стержень фазовращателя; ВВ — возбуждающие волноводы; О — управляющая обмотка фазовращателя; Ш — диэлектрическая шайба.

• 
  Слайд 22
  

  Типовые схемы возбуждения фазированных антенных решёток (ФАР) с последовательных возбуждением (а)

  В — возбуждающий фидер; И — излучатели; ПН — поглощающая нагрузка; Л — диаграмма направленности (луч)

• 
  Слайд 23

  параллельным возбуждением (б)

• 
  Слайд 24

  многолучевой ФАР (в)

  B1 — B4 входы ФАР; ДС — диаграммообразующая схема

• 
  Слайд 25

  квазиоптических ФАР — проходного (г)

  ОИ — основные излучатели; ВИ — вспомогательные излучатели

• 
  Слайд 26

  отражательного (д)

  СИ — совмещенные излучатели; О — облучатель; От — отражатель; φ — фазовращатель; пунктиром изображена электромагнитная волна с плоским фазовым фронтом, излучаемая ФАР, штрих-пунктиром — со сферическим фазовым фронтом, излучаемая облучателем.

• 
  Слайд 27
  

  Структурные схемы некоторых активных фазированных антенных решёток — передающей (а)

  И — излучатель; УМ — усилитель мощности

• 
  Слайд 28

  приёмной с фазированием в цепях гетеродина (б)

  В — возбудитель; С — смеситель; Г — гетеродин; УПЧ — усилитель промежуточной частоты; СУ — суммирующее устройство; φ — фазовращатель.

• 
  Слайд 29

  приёмной с фазированием в трактах промежуточной частоты (в)

  В — возбудитель; С — смеситель; Г — гетеродин; УПЧ — усилитель промежуточной частоты; СУ — суммирующее устройство; φ — фазовращатель.

• 
  Слайд 30
  

  Фазированные антенные решетки оказались слишком дороги, поэтому сегодня в спутниковом телевидении они применяются мало. Редкий пример управляемой фазированной антенной решетки для спутникового телевидения — автомобильная спутниковая система А5 американской фирмы KVH.

• 
  Слайд 31
  

  Это плоская антенна высотой всего около 14 см, которая устанавливается горизонтально на крыше автомобиля, на место верхнего багажника, и обеспечивает непрерывный прием спутникового сигнала в движении. К сожалению, система работоспособна только в низких широтах (спутник должен иметь угол места не менее 31 градуса) и только в том случае, если спутник не заслоняют какие-либо препятствия, например, лес. В нашей северной лесной стране смотреть спутниковое телевидение в автомобиле пока проблематично.

• 
  Слайд 32

  Корабль проекта 11356 "Talvar"

• 
  Слайд 33
  

  Фазированная антенная решетка представляет собой множество излучателей (антенн) с идентичными параметрами, каждый из которых запитан через собственный фазовращатель. Благодаря этому, выставляя каждому излучателю собственный фазовый сдвиг, можно практически мгновенно изменять диаграмму направленности всей системы. Это выражается в том, что нет необходимости вращать антенну для наведения на цель. Она сама, оставаясь неподвижной, найдет цель и будет сопровождать ее. Т.к. диаграмма направленности ФАР изменяется практически мгновенно, то становится возможным сопровождать одновременно несколько целей.

• 
  Слайд 34
  

  Впервые фазированные антенные решетки были применены на истребителях МИГ-16. Благодаря этому самолет мог одновременно вести до 16 целей, благодаря чему стал лучшим истребителем своего времени.Фазированные антенные решетки чрезвычайно сложны в изготовлении. Качество системы напрямую зависит от качества исполнения излучателей. Необходимо получить максимально идентичные параметры у всех излучателей, а это очень трудно технологически. Вследствие этого ФАР до сих пор остаются самыми дорогими, но самыми эффективными в системах наведения, антеннами.

• 
  Слайд 35
  

  В перспективе, при удешевлении производства ФАР, они найдут применение и в не военных областях деятельности человека. Например, в наших домах. ФАР - эта следующая ступень развития приемных антенн спутникового телевидения. Такую антенну не надо направлять на спутник, ее можно размещать и под значительным углом к источнику сигнала. Антенна самостоятельно обнаружит все интересующие спутники, запомнит направления на них и с легкостью сможет между ними переключаться.

• 
  Слайд 36
  

  Пользователь даже не заметит момент переключения между спутниками. Так же будет устранена проблема вибраций приемной антенны. В настоящее время, сильный ветер может отклонить параболическую антенну в сторону. Из-за этого произойдет ухудшение качества телевизионного изображения, или полная потеря сигнала. Фазированная антенная решетка самостоятельно обнаружит смещение источника сигнала и подкорректирует свою диаграмму направленности. В результате чего ухудшения качества принимаемого сигнала не произойдет.

• 
  Слайд 37
  

  ЗАКЛЮЧЕНИЕ.Появление и развитие ФАР - одна из ветвей триумфального шествия радиоэлектроники XX века. Техника ФАР объединила в себе решение проблем электродинамики, физики твердого тела и способов обработки информации. Развитие техники ФАР оказалось серьезным стимулом решения проблем СВЧ-микроэлектроники как основы микроминиатюризации СВЧ-компонентов и обеспечения их массового производства. Напомним, что в состав ФАР может входить до 10 000 элементов, каждый из которых представляет собой законченное, достаточно сложное устройство. Только широкое освоение производственных приемов микроэлектроники смогло технически и экономически обеспечить приемлемую стоимость больших ФАР.