www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Действующий макет фазированной решетки

Рисунок 1. Действующий макет фазированной антенной решетки

Рисунок 1. Действующий макет фазированной антенной решетки

Действующий макет фазированной решетки

Действующий макет фазированной решетки (Рисунок 1) представляет собой простое учебное устройство, предназначенное для использования в классе. С помощью этого устройства можно практически продемонстрировать, как работает фазированная антенная решетка.

Генератор излучает небольшую мощность через группу из четырех антенн типа Яги («волновой канал») в свободное пространство. При этом используется разрешенный Industrial, Scientific and Medical Band частотный диапазон. В нем была выбрана частота в пределах 2,4 … 2,48 ГГц. Результирующую плотность потока мощности можно измерить при помощи коммерчески доступного высокочастотного анализатора. Таким образом, можно определить направление максимального излучения.

Электронный фазовращатель, управляемый постоянным напряжением, может менять фазу колебания в каждом излучающем элементе на 45, 90 и 135 градусов (Рисунок 2). В целом это приводит к отклонению максимума излучения примерно на 16 градусов влево или вправо (в зависимости от положения переключателя) от нормали к антенной решетке. Дальняя зона антенны начинается примерно с 3 … 4 метров. Измеряемое здесь излучение еще очень слабое, порядок – микроватты на квадратный метр. Отметим, что принимаемая анализатором мощность уменьшается пропорционально квадрату расстояния от антенны (потери при распространении в свободном пространстве). После того как определено направление излучения максимальной плотности мощности, направление излучения можно изменить с помощью переключателя.

В коммерческом высокочастотном анализаторе используется очень широкополосная калиброванная антенна. Такая антенна, кроме излучения макета, может также улавливать излучение мобильных телефонов обучающихся. Для того чтобы избежать искажений результатов измерения, вызванных помехами, для анализатора была разработана узкополосная антенна Яги высокой направленности. Однако эта дополнительная антенна не калибрована. Следовательно, измеренные анализатором значения используются в виде относительных значений по отношению к результатам измерения в других точках пространства.

геометрическая
ось антенны
отклоненная диаграмма
направленности антенны

Рисунок 2. Принцип качания луча, реализованный в действующем макете

геометрическая
ось антенны
отклоненная диаграмма
направленности антенны

Рисунок 2. Принцип качания луча, реализованный в действующем макете

На Рисунке 2 показан принцип электронного качания лучом: одна из внешних антенн не получает никакого фазового сдвига и служит опорной. При отсутствии фазового сдвига во всех антеннах максимум излучения находился бы примерно в направлении, перпендикулярном линии антенн. Затем на антенны (кроме опорной) подается питание со ступенчатым изменением фазы. В данном устройстве фазовый сдвиг формируется задержкой, поэтому его величины имеют отрицательные значения. Суммарная диаграмма направленности отдельных антенн теперь имеет вид, показанный на рисунке. Ее максимум отклонен на 16 градусов вправо.

Такое электронное качание происходит чрезвычайно быстро, быстрее, чем какой угодно двигатель мог бы обеспечить механический поворот антенны, и даже быстрее, чем вы могли бы установить переключатель в нужное положение.

Данное специализированное учебное устройство разработано компанией Radartutorial. Изготовление и поставку осуществляет компания Köster Systemtechnik.