СодержаниеРАЗДЕЛ 1 1
1.1 Введение 2
1.2 Технические требования 5
1.3 Определение состава АФАР 6
1.4 Определение состава модуля 11
1.5 Выбор типа излучателя 13
1.6 Расчёт излучателя 16
1.7 Выбор формы апертуры 24
1.8 Расчёт апертуры АФАР 26
1.9 Выбор схемы разводки 32
1.10 Энергетический расчёт АФАР 34
1.11 Расчёт блока суммирования 40
1.12 Система питания АФАР 45
1.13 Заключение 47
1.14 Литература 48
ПРИЛОЖЕНИЯ 49
ПЕРЕЧЕНЬ ИЛЛЮСТРАЦИЙ
РАЗДЕЛ 1
Рис. 1.1 Обобщённая блок-схема приёмной АФАР 8
Рис. 1.2 Блок-схема приёмной АФАР с учётом формирования пеленгационного канала 10
Рис. 1.3 Функциональная схема приёмного модуля 12
Рис. 1.4 Конструкция цилиндрической спиральной антенны 14
Рис. 1.5 Конструкция цилиндрической спиральной антенны с двойной запиткой 15
Рис. 1.6 Размещение излучателей по кольцевой сетке 25
Рис. 1.7 Иллюстрация метода эквивалентной линейки 25
Рис. 1.8 Амплитудное распределение поля в круглом раскрыве 25
Рис. 1.9 Схема разводки моноимпульсной АФАР 33
Рис. 1.10 Структура блока суммирования 33
Рис. 1.11 Структура приёмного канала АФАР 34
Рис. 1.12 Кольцевой развязанный сумматор мощности 40
Рис. 1.13 Плёночный резистор в схеме сумматора 44РАЗДЕЛ 2 70
2.1 Введение 71
2.2 Характеристика факторов внешней среды 72
2.3 Материалы и способы герметизации МЭУ 75
2.4 Технология герметизации МЭУ 79
2.5 Характеристика корпусов СВЧ-блоков 83
2.6 Выбор метода герметизации блока 89
2.7 Выбор конструкции корпуса 90
2.8 Разработка техпроцесса герметизации 91
2.9 Заключение 93
2.10 Литература 94
ПРИЛОЖЕНИЯ 95РАЗДЕЛ 3 98
3.1 Введение 99
3.2 Анализ требований ТЗ 101
3.3 Цели и задачи разработки 102
3.4 Функции объекта 103
3.5 Анализ функциональной модели 104
3.6 Структура объекта 106
3.7 Варианты построения объекта 107
3.8 Предварительный отбор вариантов 110
3.9 Окончательный выбор варианта 111
3.10 Заключение 113
3.11 Литература 114РАЗДЕЛ 4 115
4.1 Воздействие СВЧ излучений на организм человека 116
4.2 Меры защиты от СВЧ излучений 119
4.3 Анализ приёмной АФАР на безопасность 122
4.4 Литература 124ВведениеВ настоящее время радиотехнические системы (РТС) достигли высокого уровня развития и способны выполнять самые разнообразные задачи. Одной из областей применения РТС является связь. Радиосистемы могут работать в различных частотных диапазонах, но самым перспективным является диапазон СВЧ. Важнейшее преимущество СВЧ заключается в том, что радиоканал может занимать весьма широкую (в абсолютных единицах) полосу частот. Следовательно, достигается высокая пропускная способность канала и большой объём обрабатываемой информации. Кроме того, значительно уменьшаются массогабаритные характеристики аппаратуры, а распространение сигнала очень слабо зависит от погодных условий, времени суток, состояния ионосферы. Поэтому, несмотря на повышенную сложность и стоимость изготовления СВЧ-устройств (по сравнению с более низкочастотными устройствами), СВЧ диапазон активно используется, в том числе и для связи.
Отдельным классом связных систем являются системы космической, или спутниковой, связи. Они обладают рядом достоинств по сравнению с чисто наземными системами:
•глобальность;
•быстрота развёртывания;
•удобство эксплуатации в труднодоступных районах;
•простота создания мобильной системы;
•возможность маневрирования пропускной способностью.
С другой стороны, существуют определённые недостатки:
•высокая стоимость разработки и запуска;
•необходимость резервирования аппаратуры для обеспечения высокой надёжности связи;
•большое время задержки сигнала;
•ограничения по орбитальной ёмкости и частотному ресурсу.
В состав системы космической связи входят орбитальная группировка спутников-ретрансляторов (СР) и сеть земных станций (ЗС). При этом СР могут находиться как на геостационарной (ГСО), так и на высокоэллиптических орбитах. В связи с тем, что при любой орбите дальность связи велика и существуют жёсткие ограничения на плотность потока мощности сигнала, идущего со спутника, к аппаратуре приёмного тракта ЗС предъявляются повышенные требования по энергетике. Поэтому следует использовать направленные антенны с большим значением коэффициента направленного действия (КНД). Если спутник находится не на ГСО, то его угловое положение относительно антенны земной станции изменяется с течением времени даже в случае стационарной ЗС. Возникает необходимость перемещения луча антенны в пространстве. А для обеспечения качественного приёма слабых сигналов требуются хорошие шумовые свойства приёмного тракта.
Из вышеизложенного следует, что в системах спутниковой связи оказывается весьма целесообразным применение активных фазированных антенных решёток (АФАР). Поясним вкратце, почему речь идёт именно об АФАР.
Как известно, КНД антенной решётки (АР) прямо пропорционален количеству излучающих элементов в ней. Но луч пассивной АР всегда направлен по нормали к решётке, и смещение его в пространстве возможно только путём механического поворота. Таким образом, для наведения луча на спутник необходимо опорно-поворотное устройство (ОПУ) с постоянно работающим двигателем. Это сильно ухудшает быстродействие и надёжность системы.
От указанного недостатка можно избавиться переходом от пассивной АР к фазированной (ФАР), которая содержит в каждом канале электрически управляемый фазовращатель. Изменяя фазовое распределение в раскрыве, можно с высокой скоростью сканировать лучом. Если принять размер сектора сканирования равным величине видимой зоны перемещения СР, то ОПУ понадобится только для начальной ориентации ФАР или при переходе на другой спутник, т.е. уже не будет иметь принципиального значения. Но использование ФВ приводит к увеличению потерь в тракте прохождения сигнала. От этого увеличивается шумовая температура антенны (в случае приёмной ФАР) или возрастает требуемая мощность генератора (в случае передающей ФАР).
Для компенсации потерь используются активные устройства, которые вводятся в каждый канал ФАР. Это малошумящий усилитель в приёмном тракте и усилитель мощности в передающем. Такая решётка называется активной (АФАР).
Итак, АФАР в максимальной степени отвечает требованиям, предъявляемым к антенне станции спутниковой связи. Данный проект посвящён разработке приёмной АФАР в сантиметровом диапазоне длин волн.
1.2 Технические требования
•Диапазон частот приёма 7.25 ? 7.75 ГГц;
•Поляризация — эллиптическая, с возможностью смены направления вращения поля;
•Электрическое сканирование в конусе размером ?15? от нормали к плоскости решётки;
•Качество приёма в секторе сканирования не менее 6.5 дБ/К;
•Уровень боковых лепестков ДН не более –16 дБ;
•Приёмная АФАР должна пеленговать спутник-ретранслятор моноимпульсным методом;
•Вычислитель фаз должен обеспечивать погрешность установки луча не более ?1?;
•Напряжение питания 12В ?2.5В;
•Потребляемая мощность не более 50 Вт;
•Диапазон рабочих температур ?50?С.ЛитератураЧистюхин В. В., Алехин Ю. Н. “Проектирование антенно-фидерных устройств”; М: МИЭТ; 1993.
2. Чистюхин В. В. “Активные фазированные антенные решётки”; М: МИЭТ; 1992.
3. Незлин Д. В. “Радиосистемы”,Часть 2; М: МИЭТ; 1992.
4. Казарин А. Н., Рунов А. В., Юрцев О. А. “Спиральные антенны”; М: Советское Радио; 1974.
5. Сазонов Д. М. “Антенны и устройства СВЧ”; М: Высшая Школа; 1988.
6. под ред. Воскресенского Д. И. “Антенны и устройства СВЧ (проектирование фазированных антенных решёток)”; М: Радио и связь; 1981.
7. под ред. Вольмана В. И. “Справочник по расчёту и конструированию СВЧ полосковых устройств”; М: Радио и связь; 1982.
8. Конспекты лекций по курсам “Антенно-фидерные устройства”, “Радиотехнические системы”, “Системы и устройства связи”.
1. Н. К. Моисеева, М. Г. Карпунин “Основы теории и практики функционально-стоимостного анализа” (Москва, 1988 г.)?
2. Н. К. Моисеева, А. М. Павлова, А. В. Проскуряков “Методика выполнения организационно-экономической части дипломного проекта” (Москва, МИЭТ, 1982 г.)?
3. Н. К. Моисеева “Экономическая отработка технических решений с помощью функционально-стоимостного анализа на этапах создания и освоения новой техники” (Москва, МИЭТ, 1983 г.)Волков В. А. “Разработка высокоэффективных способов герметизации микроэлектронных устройств в полимерсодержащие конструкции” (диссертация на соискание степени доктора наук); М: МИЭТ; 1987.
2. Волков В. А. “Сборка и герметизация микроэлектронных устройств”; М: Радио и Связь; 1982.
3. Волков В. А. “Вопросы технологии производства микроэлектронной аппаратуры”; М: МИЭТ; 1983.
4. Волков В. А., Заводян А. В. “Методические указания по выполнению технологической части дипломных проектов”; М: МИЭТ; 1985.
5. Грановский В. Г., Долгов В. В., Привалов В. П. “Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу “Технология приборостроения” ”; М: МИЭТ; 1987.
6. под ред. Вольмана В. И. “Справочник по расчёту и конструированию СВЧ полосковых устройств”; М: Радио и связь; 1982.
7. Конспекты лекций по курсам “Технология производства МЭА”, “Конструирование и надежность МЭА”.
|
|
