www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи радіолокації

Діючий макет фазованої решітки

Рисунок 1. Діючий макет фазованої антенної решітки

Рисунок 1. Діючий макет фазованої антенної решітки

Діючий макет фазованої решітки

Діючий макет фазованої решітки (Рисунок 1) являє собою простий навчальний пристрій, призначений для використання в класі. За допомогою цього пристрою можливо практично продемонструвати, як працює фазована антенна решітка.

Генератор випромінює невелику потужність через групу з чотирьох антен типу Ягі («хвильовий канал») у вільний простір. При цьому використовується дозволений Industrial, Scientific and Medical Band частотний діапазон. В ньому обрана частота в межах 2,4 … 2,48 ГГц. Результуючу щільність потоку потужності можливо виміряти за допомогою комерційно доступного високочастотного аналізатора. Таким чином, можливо визначити напрямок максимального випромінення.

Електронний фазообертач, керований постійною напругою, може міняти фазу коливання в кожному випромінювальному елементі на 45, 90 та 135 градусів (Рисунок 2). В цілому це призводить до відхилення максимуму випромінення приблизно на 16 градусів ліворуч або праворуч (залежно від положення перемикача) від нормалі до антенної решітки. Дальня зона антени починається з відстані приблизно три … чотири метри. Виміряне тут випромінення ще дуже слабке, порядок — мікровати на квадратний метр. Відмітимо, що приймана аналізатором потужність зменшується пропорційно квадрату відстані від антени (втрати при розповсюдженні у вільному просторі). Після того як визначено напрямок випромінювання максимальної щільності потужності, напрямок випромінювання можливо змінити за допомогою перемикача.

геометрична
вісь антени
відхилена діаграма
направленості антени

Рисунок 2. Принцип хитання променю, реалізований в діючому макеті

геометрична
вісь антени
відхилена діаграма
направленості антени

Рисунок 2. Принцип хитання променю, реалізований в діючому макеті

В комерційному високочастотному аналізаторі використовується дуже широкосмугова калібрована антена. Така антена, крім випромінювання макету, може також уловлювати випромінення мобільних телефонів осіб, що навчаються. Для того щоби уникнути спотворень результатів вимірювання, спричинених перешкодами, для аналізатора була розроблена вузькосмугова антена Ягі високої напрямності. Однак ця додаткова антена не є каліброваною. Отже, виміряні аналізатором значення використовуються у вигляді відносних значень по відношенню до результатів вимірювання в інших точках простору.

На Рисунку 2 показаний принцип електронного хитання променем: одна з зовнішніх антен не отримує ніякого фазового зсуву і слугує опорною. За відсутності фазового зсуву у всіх антенах максимум випромінення знаходився б приблизно в напрямку, перпендикулярному лінії антен. Потім на антени (крім опорної) подається живлення із ступінчастим зміненням фази. В даному пристрої фазовий зсув формується затримкою, тому його величини мають від’ємні значення. Сумарна діаграма направленості окремих антен тепер має вигляд, показаний на рисунку. Її максимум відхилений на 16 градусів праворуч.

Таке електронне хитання відбувається надзвичайно швидко, швидше, ніж будь-який двигун міг би забезпечити механічний поворот антени, і навіть швидше, ніж ви могли б встановить перемикач у потрібне положення.

Даний спеціалізований навчальний пристрій розроблено компанією Radartutorial. Виготовлення та поставку здійснює компанія Köster Systemtechnik.

Bildergalerie des Phased-Array Demonstrators

Bild 3: Feldstärkemessgerät

Bild 4: Prototyp des Demonstrators