フェーズドアレイアンテナ

すでにハブにはアンテナに関する記事があります。 トピックを続けて、フェーズドアレイアンテナ(PAR)の動作原理について居住コミュニティに伝えたいと思います。 ヘッドライトは、レーダーシステム、ミサイル防衛、宇宙通信で広く使用されています。 民間オブジェクト(商用)でのアプリケーションは、製造の複雑さと高コストにより複雑になります。 おそらく誰かがこのテーマに興味を持ち、商用利用のためにPARを効果的に使用することを考え出すでしょう。



これは何ですか



PARはエミッター(位相シフター、PV)のグループであり、信号の相対位相は特定の法則に従って複雑な方法で変化するため、PARの有効な放射は所望の方向に増幅され、他のすべてで抑制されます。 PARは、PVがマトリックスの要素であるマトリックスですが、もちろん宇宙のPVは他の構成を持つことができます。 図1は、S300V対空ミサイルシステムの一部であるジンジャーセクター調査のレーダーを示しています。 ヘッドランプと照射ホーンの両方を見ることができます。



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図1



位相調整はどのように行われますか?



物理学コースからの簡単な公式があります:V = c / sqrt(mu * eps)。 この式で、Vは電磁波の位相速度、cは真空中の光の速度、muは磁気定数、epsは誘電率です。 この式から、位相速度はミューとイプシロンに依存することがわかります。これらの値を変更することにより、PVにEM波遅延を導入できます。 したがって、PVはフェライト(透磁率を変更可能)および強誘電体(誘電率を変更可能)にすることができます。 移相器への電力は、空気経路(図1のように)または導波管(たとえば、小型の対空ミサイルシステム、図2)を介して実行されます。



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図2. SAM「トール」。



図のPARスキーム 4 [1]:アンテナはラジエーターのラインであり、PVは電力分離器とラジエーターの間に含まれます。 フェライトPVは、制御巻線が巻かれた円筒形のアナログフェライトです。 制御巻線の電流を変更することにより(PV制御ユニットにより設定)、透磁率、それに応じてPV内のEM波の位相速度が変化します。 したがって、巻線の制御信号のレベルを連続的に変更することにより、波面形成のプロセスを図3、4(1次元の場合)に示すように表示できます。 連続して水の中に投げ込まれる小石から類推できます。 PARのもう1つの類似体はレンズです。 図5は、レンズを使用した波面形状の変化を示しています[4]。



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図3.波面形成。



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図4. PARスキーム。



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図5



メインビームは位相フロントに垂直です。 放射パターン(図6)から、メインビームに加えて、後方ローブとサイドローブがあり、これらは寄生であり、そのレベルの低下は格子開口内のEM電界分布の問題であることがわかります。 空間内のビームの位置の変化は、電気的に(ほぼ慣性なしで)発生します。この品質が特に重要です。



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図6.典型的な放射パターン。



電気走査により、開口部全体でさまざまな位相シフトが作成され、比較的小さな電力損失でこれらのシフトが大幅に変化します。 位相シフターの動作は、高速電子システムによって制御されます。これは、最も単純な場合、要素のグループ(たとえば、エミッターの長方形配列のフラットヘッドライトの行と列)、および最も複雑なものでは、各位相シフターを個別に制御します。 ビームは、所定の法則と、PARを含む無線デバイス全体の動作中に開発されたプログラム(2、3)の両方に従って、空間内でスイングできます。



記事の図は、図3を除き、文献に記載されています。フェーズドアレイとその管理の詳細については、サモイレンコとシショフの「フェーズドアンテナアレイの管理」をお勧めします。



参照:



1. O. G. Vendik、「フェーズドアレイアンテナ-無線システムの目」、1997

2. en.wikipedia.org/wiki Phased Antenna Lattice

3. en.wikipedia.org/wiki/Phased_array

4. ru.wikipedia.org/wiki/Lensa



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