Характеристики узлов и приемного тракта АФАР

Схема АФАР с оптическим возбуждением и состав приемного тракта представлены на рисунках 1 - 3.

Рис. 1. Схема АФАР

Рис. 2. Антенный элемент

Рис. 3. Входное приемное устройство

Панель радиопрозрачного укрытия

Для защиты антенны АФАР от воздействия внешних факторов окружающей среды используется радиопрозрачное укрытие (РПУ), представляющие собой многослойные стеклопластиковые панели. Антенна укрывается панелями со стороны излучения в свободное пространство и со стороны обслуживания антенного полотна.

Конструкция панелей и их стыковка с металлической рамой антенного блока АФАР обеспечивают влагозащищенность укрываемой аппаратуры и удовлетворяют требованиям как по радиопрозрачности и механической прочности, так и по живучести и стойкости к внешним воздействиям окружающей среды.

Радиопрозрачная панель представляет собой многослойную неразъемную конструкцию (рис. 4), состоящую из нескольких тонких плотных слоев (обшивок) разделенных слоями заполнителя малой плотности, которые выполнены в виде сотовых структур с воздушными промежутками для уменьшения их эквивалентной диэлектрической проницаемости.

Материалом обшивок является стеклопластик (_обш = 3.55; tg_обш = 0.01), полученный методом контактно-вакуумного формования нескольких слоев стеклоткани Т10-80 ГОСТ 1970-73 и связующего БФ-2. Толщина одного слоя стеклоткани, пропитанной связующим, в материале обшивки составляет 0.25мм, поэтому толщина обшивки может изменяться с дискретностью 0.25мм.

Материалом сотового заполнения является стеклоткань, пропитанная связующим БФ-2. Диэлектрические параметры такого заполнителя составляют

Фото 5. Фрагмент девятислойной панели РПУ

следующие величины: _зап = 1,08; tg _зап = 0,0007. Толщина сотового заполнителя может изменяться непрерывно.

Для обеспечения требований по радиопрозрачности, механической прочности и стойкости к внешним воздействиям был рассмотрен вариант конструкций РПУ с девятью слоями обшивок и сотового наполнителя.

Оптимизация размеров девятислойной панели для АФАР позволила получить характеристики радиопрозрачности, с запасом удовлетворяющие техническим требованиям, при толщине плотных слоев панели : d₁ = d₉ = 0,6 мм, d₃ = d ₃ =d ₅ =d ₇ =1мм и высоте сотового заполнителя d₂ = d₄ = d₆ = d₈ =8 мм.

Фрагмент 9-ти слойной панели РПУ показан на фото 5.

Характеристики панели РПУ АФАР:

• СВЧ потери пропускания при углах падения волны до 60

в рабочем диапазоне частот не более……………………………0,3 дБ;

• габариты …………………………………..5030 мм  2990 мм  38 мм;

• вес……………………………………………………..……….100  1 кг.

Излучатели

Конструкция и характеристики вариантов излучателя для работы на круговой поляризации приведены на рисунках 6 – 13.

Круговая поляризация возбуждается двумя ортогональными зондами, конструктивно выполненные как коаксиально-волноводные переходы (на рисунках показан один из них). В качестве зонда используется внутренняя жила кабеля U47

На рисунках 6 - 13 приведены конструкция, расчетные характеристики по согласованию излучателя с пространством и диаграммы сканирования на 3х частотах рабочего диапазона (нижней, средней и верхней) в плоскости основания и высоты треугольника ячейки раскрыва АФАР.

КСВ излучателей (синие кривые) в рабочем диапазоне частот лежит в пределах 1.4, падение усиления в диапазоне частот при отклонении луча на 45 от нормали к раскрыву составляет, в зависимости от плоскости сканирования,  (3,5  5,5) дБ. Наблюдаемые в узких угловых зонах резонансные провалы реально будут проявляться в существенно меньшей степени из-за конечных размеров апертуры и технологических разбросов расстояний между излучателями.

Возбуждение элемента (рис. 14) осуществляется отрезком прямолинейного металлического проводника, являющегося центральной жилой полужесткого кабеля, вводимого в волновод через коаксиально-волноводный переход (КВП) в боковой стенке. Заделка кабеля в месте стыка с волноводом производится посредством пайки. Другой конец фидерного кабеля запаян в плавающий врубной уголковый СВЧ разъем типа AEP P/N 7335-1571-10 (под полужесткий кабель диаметром 0,085 дюйма (2,16 мм) типа RG405, M17/133). Разъем монтируется в стакане во входной части элемента в пластину толщиной 1,27 мм, которая крепится винтами к торцу волновода. Указанная пластина с закрепленными на ней 16-ю излучателями образует блок излучателей МКППМ. Ответные части врубных СВЧ разъемов являются СВЧ выходами МКППМ со стороны излучения. СВЧ контакт (стыковка) с МКППМ с блоком излучателей происходит при креплении последнего к торцу МКППМ. Недостатком описанной конструкции возбуждения излучателей является необходимость изгиба питающего СВЧ кабеля при его заводке в стакан возбудителя и требуемое место для торчащих вбок петлей кабелей.

Перечисленные недостатки устраняются в случае применения возбудителя торцевого типа. Вариант конструкции такого возбудителя и его расчетный КСВ в диапазоне частот приведены на рисунках 15 и 16.

Конструкция сборки блока излучателей с МКППМ и посадка сборки в несущий каркас изображена на рисунке 17.

Рис. 6. Излучатель варианта №1.

Рис. 7. Потери на отражение от раскрыва (излучатель вар.№1).

Рис. 8. Диаграммы сканирования в вертикальной плоскости (излучатель вар.№1).

Рис. 9. Диаграммы сканирования в горизонтальной плоскости (излучатель вар.№1)

Рис. 10. Излучатель варианта №2.

Рис. 11. Потери на отражение от раскрыва (излучатель вар.№2).

Рис. 12. Диаграммы сканирования в вертикальной плоскости (излучатель вар.№2).

Рис.13. Диаграммы сканирования в горизонтальной плоскости (излучатель вар.№2).

Рис. 15. Конструкция торцевого возбудителя.

Рис. 16. КСВ торцевого возбудителя.

Одиночные излучатели, а также в составе малоэлементного фрагмента и на стенде прозрачности показаны на рис. 16.1 - 16.4.

На рис. 16.5 приведена фотография дисплея измерителя комплесных коэффициентов передачи с выведенными значениями КСВ излучателей в диапазоне частот (границы диапазона отмечены вертикальными желтыми линиями). КСВ излучателей не превышает величины 1,5.

На рис. 18 приведен блок печатных излучателей АФАР, работающей на линейной поляризации поля.

Рис. 16.1. Образцы излучателей

Рис. 16.2. Фрагмент излучателей (вид на раскрыв).

Рис. 16.3. Фрагмент излучателей (вид сбоку).

Рис. 16.4. Стенд прозрачности

Рис. 16.5. Результаты измерений КСВ излучателей

Рис. 18. Блок печатных излучателей.

На рисунке 18.5 приведены фотографии макетов приемо-передающих каналов (ППК) с применением интегральных СВЧ микросхем, выполненных по гибридно-монолитной технологии.

Рис.18.5. Макеты ППК.