Совмещенные двухчастотные ФАР

При совмещении в наиболее неблагоприятных условиях оказывается ФАР ВЧ диапазона. На ее первоначальное поле излучения накладывается поле, рассеянное излучателями НЧ ФАР. Это приводит к появлению дополнительных боковых лепестков в ВЧ диапазоне, изменению коэффициента усиления (КУ), рассогласованию излучателей и уменьшению сектора сканирования. Аналогичные эффекты имеют место и в НЧ диапазоне, однако они проявляются, как правило, в гораздо меньшей степени [0.3].

Рассмотрим два основных подхода к расчету характеристик совмещенных ФАР. Первый подход является приближенным и заключается в следующем. Сначала находят поле излучения уединенной (несовмещенной) ФАР в ВЧ диапазоне. Затем это поле суммируют с полем, рассеиваемым в ВЧ диапазоне НЧ излучателями, причем последнее определяют приближенным методом. В НЧ диапазоне характеристики совмещенной ФАР рассчитывают по алгоритмам для несовмещенных ФАР, но с учетом дополнительного экранирующего влияния излучателей ВЧ ФАР.

sitednl.narod.ru/1.zip - база сотовых по Петербургу

Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, а также удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами.

acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip

Второй подход более строгий и связан с нахождением характеристик блочно-периодических ФАР. В ВЧ и НЧ диапазонах в качестве отдельного излучающего элемента рассматривают минимальную периодическую ячейку (блок), включающую активно возбужденные излучатели определенного диапазона и пассивные излучатели соседнего, нагруженные на комплексную нагрузку, учитывающую реакцию фидерного тракта. С использованием современных численных методов электродинамики определяют ДН ячейки в составе бесконечной периодической ФАР ( q0, φ0 - сферические угловые координаты, см. рис. 4.2, в), определяющие направление главного лепестка ДН ФАР, а q, φ - текущие угловые координаты). Затем находят множитель направленности решетки и определяют ДН и КУ всей ФАР.

Приведем конкретные соотношения и оценки, полученные в рамках первого подхода, для расчета характеристик вибраторно-волноводных и вибраторно-вибраторных ФАР, схемы которых изображены на рис. 4.2, а, б. Эти выражения справедливы при сканировании ВЧ ФАР в плоскости, перпендикулярной осям вибраторов НЧ ФАР, в секторе углов q, не превышающих ±60° относительно нормали (оси 0Z) при отношении частот f1/f2≥5 и при больших размерах L апертуры ВЧ ФАР в плоскости сканирования (L>>10 λ1). При выполнении последних условий вибраторные излучатели НЧ диапазона, оказывая затеняющее воздействие, приводят в первом приближении к уменьшению КУ ВЧ ФАР по следующему закону:

(4.1)

гдеG0 — КУ несовмещенной ВЧ ФАР, а также к появлению дополнительных боковых лепестков в направлениях

(4.2)

где λ1 — длина волны в диапазоне f1, dx - расстояние между НЧ вибраторами в плоскости H.

Уровень этих лепестков по полю

(4.3)

В (4.1) - (4.3) b0(q) -коэффициент прохождения плоской волны при ее падении под углом q0 на периодическую систему параллельных проводников в плоскости, перпендикулярной осям проводников, а bn(q0) - комплексная амплитуда n-й плоской волны (n-й пространственной гармоники), возникающей при дифракции плоской волны с единичной амплитудой на периодической структуре и распространяющейся в направлении qn.

Для совмещенных ФАР достаточно большого размера (L>>10l1) уровень дополнительных боковых лепестков и уменьшение КУ практически не зависят от амплитудного распределения в ВЧ диапазоне, но существенно зависят от направления q0 основного лепестка ДН. Соотношения (4.1), (4.3) справедливы, если поверхность раскрывая s1 ВЧ ФАР полностью перекрывается поверхностью раскрывая s2 НЧ ФАР. Если же коэффициент перекрытия поверхности , то снижение КУ и уровень дополнительных боковых лепестков будут

(4.4)

(4.5)

Анализ рис. 4.4 показывает, что с увеличением расстояния dx/l1 между соседними вибраторами в НЧ ФАР по сравнению с длиной волны ВЧ ФАР, что эквивалентно увеличению отношения рабочих часто f1/f2, уровень дополнительных боковых лепестков и снижение КУ уменьшаются, а с увеличением электрической толщины вибраторов k1r2 - увеличиваются. Кроме того, искажения, вносимые излучателями НЧ ФАР в поле ВЧ ФАР, гораздо меньше при взаимно ортогональной линейной поляризации излучателей ВЧ и НЧ ФАР. Следует отметить, что (4.1), (4.3) - (4.5) не учитывают влияния системы питания и крепления НЧ вибраторов на рассеяние поля ВЧ ФАР. Последнее особенно заметно проявляется при взаимно ортогональной поляризации в диапазонах f1 и f2. При этом (4.1), (4.3) - (4.5) могут давать несколько заниженные оценки искажений в ВЧ диапазоне.

Для оценивания максимальных искажений в секторе сканирования ВЧ ФАР |q0|≤60° и при 0,05≤k1r2≤0,5, dx/l≥2 можно воспользоваться следующими экстремальными значениями амплитуд гармоник для случаев совпадающей линейной поляризации ВЧ и НЧ ФАР:

(4.6)

С учетом (4.6) получаем следующие простейшие оценки огибающих наибольшего снижения КУ (G/G0)min в разах и максимального уровня дополнительных боковых лепестков (Δn)max в децибелах для линейной совпадающей поляризации ВЧ и НЧ ФАР:

(4.7)

(4.8)

Необходимо подчеркнуть, что оценки (4.7), (4.8) дают границы наихудших ситуаций, возникающих в секторе сканирования, а получены они без учета повторных переотражений между апертурами ВЧ и НЧ ФАР. Зависимости этих оценок сплошной и штриховой линиями соответственно для ряда значений dx/l1 и q0=0 показаны на рис. 4.5. Учет повторных переотражений между апертурами ВЧ и НЧ ФАР приводит к дополнительным изменениям характеристик совмещенных ФАР. Так, при совмещении

(4.9)

где - коэффициенты отражения от апертуры ВЧ и НЧ ФАР при падении на них плоской волны под углом q0.

Максимальные дополнительные боковые лепестки в децибелах

1	2	3	4