Моделирование полотна АФАР моноимпульсной БРЛС (стр. 2 из 2)
Сигналы обеспечивают разворот антенны в сторону, противоположную колебаниям фюзеляжа, удерживая луч антенны неподвижно по отношению к направлению на цель.
Для создания диаграммы направленности определенной ширины зеркало антенны необходимо изготавливать с высокой точностью.
Кроме того, зеркало должно иметь достаточно высокую механическую прочность, чтобы сохранять постоянство формы поверхности при движении антенны и перегрузках во время маневра летательного аппарата.
Поворот оси диаграммы направленности в классической бортовой РЛС осуществляется механическим поворотом всего зеркала антенны.
Инженерный облик бортовой РЛС коренным образом меняется, если в качестве антенны использовать плоскую активную фазированную решетку (АФАР).В этом случае большая часть устройств, входящих в состав РЛС, размещается с одной стороны такой АФАР
Для формирования синфазного поля в раскрыве АФАР необходимо синфазно управлять отдельными усилителями, каждый из которых работает на свой излучатель. Такую возможность обеспечивает схема разводки, которую можно размещать как на обратной, так и на передней стороне АФАР. Поворот диаграммы направленности на определенный угол, а также стабилизация луча в пространстве производится не путем поворота всей антенны, а изменением фазового распределения в раскрыве АФАР с помощью фазовращателей.
Целью данной работы является моделирование полотна АФАРмоноимпульсной бортовой РЛС.
6. Моделирование полотна АФАР
1.Условия поставленной задачи.
Задачей работы является моделирование полотна АФАР авиационной бортовой РЛС со следующими параметрами:
- Длина волны БРЛС: …….………..λ=3 см.
- Диаметр антенны:…………………D=70 см.
- Расстояние между излучателями:..d=0,6λ
- Тип излучателя: открытый конец круглого волновода.
2.Расчет множителя АФАР
Из условия задачи, максимальное количество излучателей по горизонтальной (М) и вертикальной (N) осям АФАР равно:
M=21
N=21
Множитель АФАР в горизонтальной плоскости представляется в виде:
График множителя АФАР в горизонтальной плоскости представлен на рисунке 1 (а,б):
Рисунок 1 а
Рисунок 1 б
Множитель АФАР в вертикальной плоскости представляется в виде:
График множителя АФАР в горизонтальной плоскости представлен на рисунке 2(а,б):
Рисунок 2 а
Рисунок 2,б
3.Расчет амплитудного распределения АФАР
Амплитудное распределение по раскрыву решетки – равномерное, и представлено в виде:
-в горизонтальной плоскости:
График амплитудного распределения в горизонтальной плоскости представлен на рисунке 3:
Рисунок 3
в вертикальной плоскости:
График амплитудного распределения в горизонтальной плоскости представлен на рисунке 4:
Рисунок 4
Общее амплитудное распределение антенны представлено на рисунке 5:
Рисунок 5
Размещение излучателей в плоскости АФАР представлено на рисунке 6
Рисунок 6
4.Рассчет диаграммы направленности АФАР.
Диаграмма направленности в горизонтальной и вертикальной плоскости представлена в виде:
-в горизонтальной плоскости:
График диаграммы направленности в горизонтальной плоскости представлен на рисунке 7
Рисунок 7
Параметры диаграммы направленности представлены в таблице 1
Таблица 1
| Параметры диаграммы направленности | |||
| 2 Θ 0.5 (град.) | 2 Θ 0 (град.) | УБЛ 1 (дб) | УБЛ 6 (дб) |
| 6 | 10 | -16 | -27 |
-в вертикальной плоскости:
Параметры диаграммы направленности представлены в таблице 2
Таблица 2
| Параметры диаграммы направленности | |||
| 2 Θ 0.5 (град.) | 2 Θ 0 (град.) | УБЛ 1 (дб) | УБЛ 6 (дб) |
| 6 | 10 | -15 | -27 |
Общая диаграмма направленности АФАР представляется в виде:
График общей диаграммы направленности АФАР представлен на рисунке 9:
рисунок 9
Параметры диаграммы направленности представлены в таблице 3
Таблица 3
| Параметры диаграммы направленности | |||
| 2 Θ 0.5 (град.) | 2 Θ 0 (град.) | УБЛ 1 (дб) | УБЛ 6 (дб) |
| 6 | 10 | -15 | -27 |
Анализ результатов моделирования
В результате моделирования получена математическая модель АФАР бортовой РЛС.
Необходимо проанализировать её параметры при сканировании пространства.
1.При Θ=0 диаграмма направленности имеет вид отображенный на рисунке 9
При Θ=30 градусов диаграмма направленности имеет вид отображенный на рисунке 10
Рисунок 10
Параметры диаграммы направленности представлены в таблице 4
Таблица 4
| Параметры диаграммы направленности | |||
| 2 Θ 0.5 (град.) | 2 Θ 0 (град.) | УБЛ 1 (дб) | УБЛ 6 (дб) |
| 6 | 12 | -15 | -27 |
При Θ=45 градусов диаграмма направленности имеет вид отображенный на рисунке 11
Рисунок 11
Параметры диаграммы направленности представлены в таблице 5
Таблица 5
| Параметры диаграммы направленности | |||
| 2 Θ 0.5 (град.) | 2 Θ 0 (град.) | УБЛ 1 (дб) | УБЛ 6 (дб) |
| 8 | 15 | -15 | -27 |
При Θ=90 градусов диаграмма направленности имеет вид отображенный на рисунке 12
Рисунок 12
Параметры диаграммы направленности представлены в таблице 6
Таблица 6
| Параметры диаграммы направленности | |||
| 2 Θ 0.5 (град.) | 2 Θ 0 (град.) | УБЛ 1 (дб) | УБЛ 6 (дб) |
| 10 | 20 | -15 | -27 |
Видно что при больших углах отклонения главного лепестка диаграммы направленности АФАР наблюдается расширение главного лепестка диаграммы направленности АФАР и выброс интерференционных максимумов излучения и следовательно присутствует неоднозначность при определении параметров цели, но эти недостатки необходимо компенсировать путем цифровой обработки принимаемой информации о цели.
Заключение
В процессе выполнения работы по моделированию АФАР авиационной бортовой РЛС видно, что АФАР является более эффективной антенной системой, по сравнению с зеркальной антенной, позволяющей осуществлять быстрый обзор пространства, путем электронного сканирования, разрешение АФАР по угловым координатам превышает аналогичные зеркальные антенны. При этом существенно уменьшается масса и габаритные размеры бортовой РЛС, повышается надежность работы РЛС по причине отсутствия большого количества механических деталей и механизмов.
В заключение можно сказать, что бортовые РЛС с АФАР намного превосходят аналогичные РЛС с зеркальными антеннами с механическим сканированием пространства. РЛС с АФАР на один-два порядка меньше объема РЛС с зеркальной антенной. В конструкции АФАР можно размещать очень большое число маломощных генераторов. В результате при больших значениях суммарной излучаемой мощности существенно снижается вероятность пробоя воздуха, и так же снижается потребление энергии РЛС, что не маловажно в условиях ограниченности энергоресурсов летательного аппарата.
Используемая литература
1. Д.И. Воскресенский Проектирование фазированных антенных решеток.
2. И.Н. Корбанский Антенны.
3. М.А. Еськин Курсовое и дипломное пректирование по профилю факультета авиационного радиоэлектронного оборудования.
4. В.А. Конуркин Оформление текстовых документов.