Захранващи (възбуждащи) системи за фазирани решетки
Изображение 1: Радар, монтиран на носа на самолет «Торнадо»
Активна антена
Активните фазирани антенни решетки са антени, при които излъчваната мощност се генерира от множество приемо-предавателни модули с ниска мощност, разположени директно в антената. Примери за това са радарът на носа на изтребителя «Торнадо», радарът за противовъздушна отбрана AN/FPS-117 и военноморският радар APAR .
Активните антени обикновено са фазирани антенни решетки, при които вместо един мощен генератор или усилвател на мощност всеки излъчващ елемент има свой собствен малък усилвател директно в антената. Подобна схема има предимството, че фазорегулаторите в този случай обработват сигнали с ниска мощност.
Например, антената, показана на изображение 1, се състои от 428 активни излъчващи елемента. По-задълбочено описание на активните антени може да се намери в раздела за предавателни модули с активни антени.
Пасивна антена
Пасивните фазирани антенни решетки се разделят на:
възбуждане
възбуждане
тип
тип
възбуждане
възбуждане
възбуждане
възбуждане
възбуждане
възбуждане
Вълноводното възбуждане е най-използваният метод за захранване на пасивни фазирани антенни решетки. За вълноводното възбуждане са необходими вълноводни трасета, вълноводни линии (коаксиални вълноводи) или лентови линии за насочване на мощността (напр. радар за точен подход PAR-80 ).
Пространственият (оптичен) метод на възбуждане е много по-рядко срещан. В този случай елементите на антенната решетка се възбуждат от вълна, падаща върху тях от първичен рупорен излъчвател. Мощността на предавателя се приема от елементите на антенната решетка, преобразува се фазово във всеки от тях и се излъчва отново (напр. радарът на зенитно-ракетната система «Patriot» ).
Изображение 2: Фазирана решетка с последователно възбуждане и крайно захранване
Изображение 2: Фазирана решетка с последователно възбуждане и крайно захранване (интерактивно изображение)
Серийно възбуждане
Във фазирана антенна решетка със серийно възбуждане излъчващите елементи са свързани последователно и са разположени на нарастващи разстояния от точката на захранване. Мрежа с последователно възбуждане с крайно (крайно) захранване е показана на изображение 2. Една решетка с централно захранване може да се разглежда като две решетки с крайно захранване. Решетките със серийно възбуждане са честотно чувствителни, което води до ограничаване на честотната им лента. С промяната на честотата на излъчване фазата на сигналите на входа на излъчващите елементи се променя пропорционално на дължината на захранващата линия, така че фазовият фронт в апертурата се завърта и по този начин лъчът на антената се сканира. Този ефект е полезен за честотно сканиращи решетки, но в други случаи е нежелан. Увеличената дължина на електрическия път до всеки излъчващ елемент трябва да се изчисли като функция на честотата и да се вземе предвид при управлението на фазовите превключватели.
При промяна на честотата трябва да се преизчисли фазовото изместване на всеки фазорегулатор (или, както е по-често в практиката, да се включи различна таблица за фазово изместване).
Изображение 3: Паралелно възбуждане на фазирана решетка
Паралелно възбуждане на пасивната антена
При паралелно възбуждане захранващите линии на всички излъчващи елементи са идентични, така че излъчената мощност се подава към тях с една и съща фаза. В този случай излъчваната мощност се разделя наполовина каскада по каскада.
Промяната в честотата не влияе върху големината на фазовата разлика на сигнала между излъчващите елементи. Това има предимството, че дължината на захранващите линии може да не се взема предвид при изчисляване на стойностите на фазовото изместване. Това предимство е важно за прескачането на честоти, а също така дава възможност за реализиране на честотно разнообразие и вътрешноимпулсна модулация и импулсна компресия.
Фазирана антенна решетка с пространствено възбуждане от пропускливият тип
на разпространение
Изображение 4: Пространствено възбуждане от пропускливият тип
на разпространение
Изображение 4: Пространствено възбуждане от пропускливият тип (интерактивно изображение)
Пространственото (оптично) възбуждане може да се разглежда като нещо средно между паралелното възбуждане и централно захранваното серийно възбуждане. При много голямо фокусно разстояние пространственото възбуждане се доближава до паралелното възбуждане. Когато фокусното разстояние е много късо, пространственото възбуждане се доближава до централно захранваното серийно възбуждане, тъй като в този случай разстоянията от осветителя до отделните излъчващи елементи на решетката са значително различни. При решетките от излъчващ тип осветителят (рупорният излъчвател) се поставя зад решетката, която в този случай играе ролята на оптична леща. По този начин осветителят не засенчва мрежата на антенната решетка.
Фазирана антенна решетка с пространствено възбуждане от излъчващ тип се използва в радара на ракетната система земя-въздух «Patriot» .
Фазирана антенна решетка с пространствено възбуждане от отразяващ тип
равнина
Изображение 5. Пространствено възбуждане от отразяващ тип
равнина
Изображение 5. Пространствено възбуждане от отразяващ тип (интерактивно изображение)
При пространственото възбуждане от отразяващ тип пространството зад антената може да се използва за разполагане на модули на оборудването (напр. модули за фазово управление и захранващи устройства). При този тип възбуждане обаче излъчвателят се поставя пред антенната решетка, което води до нежелани ефекти. Той засенчва антенната решетка точно в основното направление на нейната диаграмата на насоченост и освен това приема отново свръхизлъчената енергия на решетката. Това води до появата на стояща вълна в системата за захранване на антената!
Това не може да бъде избегнато, излъчвателят трябва да бъде разположен някъде в центъра на антенната решетка, защото в противен случай, поради различните пътища на разпространение, ще има различни фазови превишения на вълната, попадаща върху различните излъчващи елементи.