Проектирование устройства антенного моноимпульсного вторичного радиолокатора использующегося в активной радиолокации с активным ответом

Рис. 2.1 Вариации мостовых устройств применяемых в делителе

Размеры трансформаторов данных мостов можно расчитать по схеме изображенной на рис. 5.2.2 с помощью следующих уравнений:

	Рис. 5.2.2 Схема строения моста

где R- баллансное сопротивление, z - сопротивление полосковой линии на различных участках, n - отношение мощностей .

Результаты расчетов представлены в таблице 5.2.1.

Таблица 5.2.1

Расчитанные размеры и переходные ослабления мостов

	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	1	w1	7.87	8.46	8.68	№	6	w1	5.3	10.57	10.64
Деление	w2	8.64	8.06	7.82	Деление	w2	10.66	5.44	5.33
2.9	3.1	w3	13.32	13.74	13.9	4	2,2	w3	11.64	15.3	15.35
		w4	13.87	13.46	13.29			w4	15.37	11.73	11.66
		lt1	67.5	67	68			lt1	67.3	67	67
		lt2	68	68	67			lt2	68	68	67
		dl0	-12	-12	0			dl0	-15	-9	4
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	2	w1	6.36	9.52	6.48	№	7	w1	5.97	10.1	10.17
Деление	w2	9.91	6.86	9.82	Деление	w2	10.2	6.11	6.01
3,6	2,5	w3	12.31	14.51	12.39	2,4	3,8	w3	12.06	14.95	15
		w4	14.8	12.64	14.74			w4	15.02	12.15	12.09
		lt1	66.8	68	68			lt1	67	67	67
		lt2	68	68	67			lt2	68	68	67
		dl0	-14	-10	-2			dl0	-14	-10	4
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	3	w1	6.94	9.33	9.41	№	8	w1	5.3	10.57	10.64
Деление	w2	9.46	7.09	7	Деление	w2	10.66	5.44	5.33
2,6	3,4	w3	12.69	14.37	14.43	4	2,2	w3	11.64	15.3	15.35
		w4	14.47	12.79	12.73			w4	15.37	11.73	11.66
		lt1	67.2	66.8	67			lt1	67.3	67	67
		lt2	68	68	68			lt2	68	68	67
		dl0	-13	-10.5	2			dl0	-15	-9	4
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	4	w1	5.77	10.2	10.32	№	9	w1	5.08	10.68	10.74
Деление	w2	10.34	5.96	5.79	Деление	w2	10.8	5.26	5.17
3,8	2,3	w3	11.93	15.02	15.11	2,2	4,1	w3	11.51	15.39	15.43
		w4	15.13	12.06	11.95			w4	15.47	11.62	11.56
		lt1	66.8	66.5	67			lt1	67	67	67
		lt2	68	68	67			lt2	67	68	67
		dl0	-14	-9	4			dl0	-15	-9	4
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	5	w1	6.15	9.97	10.07	№	10	w1	7.72	8.55	8.7
Деление	w2	10.07	6.29	6.15	Деление	w2	8.78	7.96	7.81
2,4	3,7	w3	12.18	14.84	14.92	3,2	2,9	w3	13.22	13.81	13.91
		w4	14.92	12.26	12.18			w4	13.97	13.39	13.28
		lt1	67	67	67			lt1	67	67	67
		lt2	68	68	67			lt2	68	68	67
		dl0	-14	-10	4			dl0	-12	-11	0
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	1сум	w1	7	9.18	9.28	№	1разн	w1	5.3	10.57	10.64
Деление	w2	9.18	7.27	7.15	Деление	w2	10.66	5.44	5.33
2,7	3,4	w3	12.37	14.26	14.33	4	2,2	w3	11.64	15.3	15.35
		w4	14.26	12.91	12.84			w4	15.37	11.73	11.66
		lt1	67	67	67			lt1	67.3	67	67
		lt2	67	67	67			lt2	68	68	67
		dl0	-13	-11	2			dl0	-15	-9	4
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	2сум	w1	7.87	8.46	8.68	№	2разн	w1	8.25	8.13	8.25
Деление	w2	8.64	8.06	7.82	Деление	w2	8.25	8.39	8.25
3,1	2,9	w3	13.32	13.74	13.9	3	3	w3	13.54	13.51	13.53
		w4	13.87	13.46	13.29			w4	13.51	13.69	13.53
		lt1	67.5	67	68			lt1	67	68	68
		lt2	68	68	67			lt2	67	68	68
		dl0	-12	-12	0			dl0	-12	-12.5	0
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	3сум	w1	4.73	10.87	10.94	№	3разн	w1	5.08	10.67	10.74
Деление	w2	11.01	4.97	4.85	Деление	w2	10.8	5.28	5.17
2,1	4,2	w3	11.3	15.53	15.58	2,2	4,1	w3	11.51	15.38	15.43
		w4	15.64	11.44	11.37			w4	15.47	11.63	11.56
		lt1	67	67	67			lt1	67	67	67
		lt2	67	67	68			lt2	67	67	67
		dl0	-15	-9	5			dl0	-15	-9	4
	Ugol>	Ugol<	Symmetry				Ugol>	Ugol<	Symmetry
№	4сум	w1	7	9.18	9.28	№	4разн	w1	2.72	12.03	12.07
Деление	w2	9.18	7.27	7.15	Деление	w2	12.05	2.76	2.67
3,4	2,7	w3	12.37	14.26	14.33	1,6	5,1	w3	10.21	16.44	16.47
		w4	14.26	12.91	12.84			w4	16.45	10.23	10.19
		lt1	67	67	67			lt1	67	67	67
		lt2	67	67	67			lt2	67	67	67
		dl0	-13	-11	2			dl0	-17	-6	9
	Ugol>	Ugol<	Symmetry
№		w1	2.72	12.03	12.07
Деление	w2	12.05	2.76	2.67
1,6	5,1	w3	10.21	16.44	16.47
		w4	16.45	10.23	10.19
		lt1	67	67	67
		lt2	67	67	67
		dl0	-17	-6	9

Размеры указанные в таблице иллюстрирует Рис.5.2.1. Здесьw1-w4 -ширины полосковых линий,It1 - внутренняя длина кольцевой полосковой линии, It2 - длина внутреннего радиусаскругления полосковой линии, dl - фазировочная вставка.Таблица составлена с учером требований к развязке в -30dB (и -20 для больших переходных ослаблений).

Каждый из мостов был просчитан в трех различных моделяхдля каждого из переходных ослаблений. В таблице, таким образом, отмечены модели: Ugol> - относительно первичной линии, выходы 2 и 3 расположены под углом в 90 градусов, а большая часть мощности ответвляется в выход 2; Ugol< - геометрически похожая модель, но в ней большая часть мощности в выход 3; Symmetry - симметричная модель, где выходы 2 и 3 расположенны под углом в 90 и -90 градусов.

Широкое использование квадратурных мостов в технике СВЧ обуславливаютширокополсоность и наличие сдвига по фазе между выходными сигналами моста, равного р/2 (90o). Квадратурные мостовые устройства обладают активным входным сопротивлением плеч 1 и 2 при условии равенства сопротивлений нагрузок плеч 3 и 4, даже если они при этом являются комплексными.

Квадратурныймост(рис.5.2.3) представляет собой комбинацию двух направленных ответвителейНО-1 и НО-2 и обладает тем свойством, что при величинах переходного затухания каждого из ответвителей, равного 8,34 дБ, в общей схеме моста реализуется режим 3дБ делителя, при котором сигналы на выходах 2 и 3 равны, составляют по уровню мощности 0,5 от мощности входного сигнала, подаваемого на вход 1, и находятся в квадратуре.

Рис.5.2.3 Квадратурный мост

В отличии от квадратурных мостов, использованные в построении топологии двойные мосты (Рис.5.2.4) имеют фазовый сдвиг в 180 градусов, и используются для того, чтобы запитать излучатели 6-12, 7-11 и 8-10 в противофазном сигнале для составления основного лепестка.

Рис.5.2.4 Двойной мост



Таким образом схему деленя можно представить в виде, показанном на рис.5.2.5. В данной схеме использованы все виды мостов, просчитанных в данном пункте.

Рис. 5.2.5. Схема расположения коэффициентов деления мостов в системе распределения мощности

3.4 Разработка топологии схемы деления УА

С учетом разработанной в предыдущем пункте схемы деления устройства была проработана топология схемы деления мощности (рис. 5.3.1). Длины волн полосков в данном случае просчитывались в специализированном программном обеспечении таким образом, чтобы длины всех дорожек были равны.

Рис. 5.3.1. Топология делителя мощности



В программном комплексеHFSS был произведен расчет данной топологии и получены основные характеристики, такие как амплитудное (Рис.5.3.2), фазовое распределения (Рис.5.3.3), а также было проведено сравнение теоретической диаграммы направленности МВРЛ (Рис.5.3.4), и диаграммы направленности, полученной в результате моделирования топологии (Рис.5.3.5)

Рис. 5.3.2Амплитудное распределение а - суммарного, б - разностного и в - канала подавления.

Рис. 5.3.3Фазовое распределение а - суммарного, б - разностного и в - канала подавления.



Рис. 5.3.4 Теоретическая диаграммы направленности МВРЛ

Рис. 5.3.5 Диаграммы направленности МВРЛ, полученная в результате электродинамического моделирования.

Как видно из сравнения рис. 5.3.4 и 5.3.5, полученная диаграмма направленности полностью перекрывает теоретическую, что говорит о правильной работоспособности системы деления.



Заключение

На основании найденных коэффициентов деления мощности и длин петель фазосдвигающих секций суммарно-разностных мостов, был разработан вариант конфигурации топологии системы распределения мощности горизонтального излучателя в азимутальной плоскости.

На основании результатов электродинамического моделирования параметров печатных излучателей и схемы распределения мощности на базе мостовых соединений, отличающихся простотой и технологичностью конструкции, малыми габаритами и массой, высокой воспроизводимостью при серийном изготовлении и, как следствие, экономической эффективностью, и предварительной проработки конструктива УА можно с высокой степенью достоверности сделать вывод, о том что его реализация на производстве, удовлетворяющая требованиям ТЗ, не должна вызвать серьезных затруднений.

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе решена задача разработки моноимпульсного вторичного радиолокатора.

В соответствии с заданными техническими требованиями, указанными в главе постановки задачи, был проведен анализ данных для определения варианта построения устройства. Была выбрана и построена ДОС в вертикальной и азимутальной плоскости антенного устройства, просчитано множество схем деления мощности.

Реализация ДОС в азимутальной плоскости в виде параллельно-последовательной схемы обусловлена реализацией высоких требований пунктов ТЗ в части уровня бокового излучения.

В работе были достигнуты заданные требования, поставленные в главе постановки задачи.Проведено численное проектирование, включающее расчет в программном пакете MathCad переходных ослаблений. По полученным характеристикам переходных ослаблений был проведен подбор размеров мостовых устройств, которые на этапе электродинамического моделирования в программном комплексе Ansoft HFSS, были оптимизированы для построенияДОС, и учтены при проектировании блока МВРЛ.



Размещено на Allbest.ru