Куимов М.А., Укасова А.К.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕРКИ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СИГНАЛА МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ РЛС П-18 *
Аннотация:
в работе представлена методика теоретического и экспериментального анализа амплитудно-фазового распределения сигнала в антенной решетке радиолокационной станции П-18. Решетка состоит из двух этажей по 8 излучающих элементов каждый, при этом мощность сигнала распределяется неравномерно: 60% — на нижний этаж и 40% — на верхний. Дополнительно на верхнем этаже реализован фазовый сдвиг 90°. Приведены детальные расчеты распределения мощности и соответствующих амплитуд, а также экспериментальные процедуры контроля с использованием генератора и осциллографа. Демонстрируется влияние амплитудного профиля на диаграмму направленности и уровень боковых лепестков. Предложенная методика позволяет осуществлять точную проверку и калибровку антенной решетки, повышая эффективность радиолокационной системы.
Ключевые слова:
П-18, фазовый сдвиг, амплитудное распределение, диаграмма направленности, боковые лепестки, калибровка, синусоидальный сигнал, измерения, амплитуда, фаза, антенно-фидерная система, радиолокационная станция
DOI 10.24412/2712-8849-2025-889-222-237
Основные положения.Антенная решетка изделия П-18 содержит 16 элементов («стрел»), расположенных на двух этажах по 8 элементов на каждом, сигнал на которые поступает от передатчика через антенно-фидерную систему АФС. Мы будем рассматривать только часть АФС, состоящую из Блока 4, фидеров «калач» и «сборный» соответственно нижнего и верхнего этажей. Именно эти узлы обеспечивают необходимое амплитудно-фазовое распределение сигнала. Смотри рис. 1.Рис. 1. Антенная решетка изделия П-18.При этом 60% мощности передатчика поступает на элементы нижнего этажа, а 40% мощности - на элементы верхнего этажа. Часть сигнала, поступающая на элементы верхнего этажа, задержана по фазе на 90 градусов [2,3] относительно части сигнала, поступающей на элементы нижнего этажа. Все эти функции выполняет Блок 4.Часть мощности для нижнего этажа распределена между элементами таким образом, что, считая слева направо, на первый, второй, седьмой и восьмой элементы поступает по 6.25% мощности. На третий и шестой – по 12.5%. На четвертый и пятый – по 25%. Часть мощности для верхнего этажа распределена между элементами в таком же процентном соотношении. Смотри рис. 2.Эти функции выполняют фидеры «калач» и «сборный» соответственно для нижнего и верхнего этажей. При этом фидер «калач» формирует синфазные сигналы центральных 4 и 5 элементов, а фидер «сборный» формирует синфазные сигналы 1, 2, 3 и 6, 7, 8 элементов. Фидеры «калач» и «сборный» нижнего и верхнего этажей идентичны.Рис. 2. Распределение мощности по элементам нижнего и верхнего этажей.Диаграмма направленности антенной решетки зависит не только от ее геометрических размеров, но и от амплитудно-фазового распределения сигнала между ее элементами. В частности, такое распределение значительно влияет на уровень боковых лепестков.На рис. 3 представлены результаты математического моделирования диаграмм направленности линейной антенной решетки близкой к одному этажу антенной решетки П-18 для случаев равномерного амплитудного распределения сигнала кривая 1 и теоретического амплитудного распределения П-18 кривая 2. Очевидно, во втором случае уровень боковых лепестков в разы меньше [2, 3].Рис. 3. Зависимость диаграммы направленностиот амплитудно-фазового распределения.Предлагаем технологию проверки амплитудно-фазового распределения сигнала между элементами антенной решетки П-18.Теоретическое обоснование.Принимая полную мощность за 100%, не трудно подсчитать, что итоговое распределение мощности между элементами решетки для нижнего этажа выглядит следующим образом:6.25%∙0.6=3.75%, 12.5%∙0.6=7.5%, 25%∙0.6=15%. #1Нижний этаж – на первый, второй, седьмой и восьмой элементы поступает по 3.75% мощности, на третий и шестой – по 7.5%. На четвертый и пятый – по 15%. Всего: 3.75%+3.75%+7.5%+15%+15%+7.5%+3.75%+3.75%= 60%.Для верхнего этажа:6.25%∙0.4=2.5%, 12.5%∙0.4=5%, 25%∙0.4=10%. #2Верхний этаж – на первый, второй, седьмой и восьмой элемент поступает по 2.5% мощности, на третий и шестой – по 5% мощности. На четвертый и пятый – по 10% мощности. Всего: 2.5%+2.5%+5%+10%+10%+5%+2.5%+2.5%=40%Учитывая тот факт, что мощность прямо пропорциональна квадрату амплитуды [2], легко рассчитать теоретическую относительную амплитуду сигнала на входе каждого элемента.0.0375=0.193, 0.075=0.273, 0.15=0.387. #3и так далее.Нижний этаж – на первый, второй, седьмой и восьмой элемент поступает по 0.193 единицы амплитуды, на третий и шестой – по 0.273. На четвертый и пятый – по 0.387. Всего: 0.193+0.193+0.273+0.387+0.387+0.273+0.193+0.193 = 2.092. Смотри рис. 4.Рис. 4. Распределение амплитудное по элементам нижнего этажа.На верхний этаж – на первый, второй, седьмой и восьмой элемент поступает по 0.158 единиц амплитуды, на третий и шестой – по 0.223 единиц амплитуды. На четвертый и пятый – по 0.316 единиц амплитуды. Всего: 0.158+0.158+0.223+0.316+0.316+0.223+0.153+0.153=1.71. Смотри рис. 5.Рис. 5. Распределение амплитудное по элементам верхнего этажа.Проверим, соответствует ли такое амплитудное распределение распределению мощностей, которое было описано ранее. Квадрат суммарной амплитуды нижнего этажа 2.092х2.092=4.376 прямо пропорционален поступающей на этаж мощности. Квадрат суммарной амплитуды верхнего этажа 1.71х1.71=2.924 прямо пропорционален поступающей на этаж мощности. Сумма квадратов амплитуд 4.376+2.924=7.3 прямо пропорциональна полной поступающей мощности. Отношение мощности нижнего этажа к полной мощности 4.376:7.3=0.599=60%. Отношение мощности верхнего этажа к полной мощности 2.924:7.3=0.400=40%, что подтверждает верность расчетов.Оценим соотношения амплитуд сигналов на входе Ф5 Блока 4 и выходах фидеров «калач» и «сложный» (входах «стрел») нижнего и верхнего этажей. Сумма единиц амплитуды нижнего и верхнего этажей 2.092+1.71=3.802.Таким образом, подав на вход Ф5 Блока 4 контрольный синусоидальный сигнал с размахом 3.8 вольта на входе первого элемента нижнего этажа на нагрузке 75 Ом ожидаем увидеть синусоидальный сигнал размахом 0.19 вольта, совпадающий по фазе с сигналом на входах центральных 4 и 5 элементов этажа, и так далее по элементам этажа.Смотри Рис. 4. А, подав на вход Ф5 Блока 4 контрольный синусоидальный сигнал с размахом 3.8 вольта на входе первого элемента верхнего этажа на нагрузке 75 Ом, ожидаем увидеть синусоидальный сигнал размахом 0.16 вольта, отстающий по фазе на 90 градусов (одна четвертая часть периода колебаний) по отношению к сигналу на входах центральных элементов 4 и 5 элементов нижнего этажа, и так далее по элементам этажа. Смотри рис. 5.Для удобства пользования распределение амплитуд по элементам нижнего и верхнего этажей при подаче на вход Блока 4 сигнала с размахом 3.8 вольта сведено в таблицу.Таблица 1. Распределение амплитудное по элементам антенной решетки.Если генератор выдает сигнал другого уровня, тогда значения величин из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, который определяется по формуле:
Номер журнала Вестник науки №8 (89) том 4
Ссылка для цитирования:
Куимов М.А., Укасова А.К. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕРКИ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СИГНАЛА МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ РЛС П-18 // Вестник науки №8 (89) том 4. С. 222 - 237. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/25451 (дата обращения: 21.01.2026 г.)
Вестник науки © 2025. 16+