Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

При помощи трюкмашины происходит и печать комбинированных кадров, изменение размера изображения, скорости и направления движения объекта в кадре.

Фазированная антенная решетка

Фазированная антенная решетка – это антенная решетка, в которой присутствуют управляемые фазы или фазовые сдвиги. Фазы принимают волны элементами решетки, или же излучают их своими излучателями. При хорошей управляемости фаз формируется должная диаграмма направленности фазированной антенной решетки, а также изменяется направление луча неподвижной решетки и осуществляется быстрое качание луча. Кроме этого, за счет управляемости фаз изменяется интенсивность боковых лепестков, ширина луча и другие формы диаграммы направленности. Благодаря подобным свойствам, совмещенным с современными средствами автоматики, фазированные антенные решетки достаточно перспективны, они широко применяются в радионавигации, радиосвязи, радиоастрономии и радиолокации. Антенные решетки с большим количеством управляемых элементов составляют стационарные и подвижные, наземные и воздушные, корабельные, космические и авиационные радиоустройства. Теория и техника фазированных антенных решеток и по сей день является интересным научным исследованием, не потерявшим свою актуальность.

Фазированную антенную решетку составляют излучающие элементы, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга в одной плоскости. С элементами соединяются сигналы микроволнового диапазона, которые совпадают по своей фазе и имеют равные амплитуды. Генерируется сигнал микроволнового диапазона задающим генератором, усиливают его лампы бегущей волны и транзисторы.

Формы и размеры антенных решеток зависят от типа используемых излучателей и их расположения. Сектор качания луча решетки, т. е. сканирования, определяет диаграмма направленности излучателей. В тех антенных решетках, где происходит широкоугольное сканирование, применяются симметричные, несимметричные вибраторы с несколькими рефлекторами, рупорные, логопериодические, щелевые, спиральные антенны и другие слабонаправленные излучатели. Фазированные решетки больших габаритов составляют, как правило, несколько малых решеток. Диаграмма направленности модулей, т. е. малых фазированных решеток, соответствует направлению луча всей большой фазированной антенной решетки. Остронаправленные антенны с механическим поворотом выполняют функции излучателей, если допустимо медленное лучевое отклонение. Если необходимо отклонение всей фазированной решетки на большой угол, то поворачиваются все антенны.

В 1960—1970-е гг. стали использоваться первые радиолокационные станции, применявшие фазированные антенные решетки. Первоначально решетки использовались в военных целях.

Фазированные антенные решетки представляют собой усовершенствованную модель плоских решеток. В подобных решетках из-за постоянства фаз микроволн луч постоянен как по форме, так и по направлению. При изменении фаз меняются и форма с направлением луча. Если фазы изменяются электроникой, то изменение происходит в считаные секунды. В основном это происходит под управлением шифтера, устройства, меняющего фазы микроволн. Компьютер управляет микроволнами, которые проходят сквозь шифтер. За счет применения компьютера вся плоская решетка становится антенной, у которой форма луча и его направленность программируемы.

Управляемые электроникой фазированные решетки применялись в больших стационарных радарах и небольших радарах противовоздушной обороны.

Широкое применение фазированных антенных решеток в военных, промышленных и других областях объясняется тем, что фазированные антенны выполняли работу сразу нескольких антенн. Узкие лучи фазированной решетки применялись для сопровождения, широкие при поиске, плоские веерообразные определяли высоту, узкие направленные лучи использовались для полетов по ландшафту. Другими положительными характеристиками фазированной решетки были дозволенность размещения нуля, т. е. позволение блокировать волну глушения от попадания в радиоприемник, а также автоматическая направленность антенны в направлении цели.

Стоимость фазированной антенной решетки зависит от количества излучающих элементов, чем их меньше, тем скорее стоимость снижается. В радиолокационной технике, как правило, используются антенные решетки с большим количеством излучающих элементов. Небольшая решетка имеет широкий, мало сфокусированный луч. Маленькая площадь такой фазированной решетки снижает чувствительность к отраженным сигналам, широкий луч способствует уменьшению разрешающей способности по угловым координатам. Если не требуется наблюдать за большим воздушным пространством, недостатки малой фазированной решетки компенсируются за счет присоединения ее к большому рефлектору.

У фазированных антенных решеток имеются ограничения. Диапазон углов отклонения луча ограничен, пределом считается 45—60° от вертикальной антенной плоскости. Если луч отклоняется к меньшим углам, работа решетки значительно ухудшается.

Важными направлениями развития фазированных антенных решеток считаются активное внедрение фазированных решеток с большим количеством элементов в радиотехнические устройства, разработка новых моделей элементов, особенно для активных фазированных решеток. Активные решетки делятся на передающую, приемную с фазированием в гетеродинных цепях и приемную с фазированием в трактах с промежуточной частотой. Структурная система подобной решетки представляет собой систему, которая состоит из усилителя мощности, излучателя, возбудителя, гетеродина, фазовращателя, суммирующего устройства, смесителя и усилителя промежуточной частоты.

Еще одним важным направлением развития фазированных решеток является развитие способов построения фазированных антенных решеток с большими раскрывами, эквидистантных и неэквидистантных с антеннами, которые расположены в пределах земного полушария, а также дальнейшее исследование методов и технических средств, которые ослабляют вредные влияния взаимосвязи между элементами фазированной антенной решетки.

Фазированные антенные решетки за последнее время широко распространились во многих странах мира. Антенной решеткой оборудованы радиолокационные станции в Швеции, Италии, Израиле, Великобритании и других странах.

Фазовая диаграмма

Фазовая диаграмма – это диаграмма состояния, которая характеризует состояние системы при различном давлении и температуре. Диаграммы показывают фазы, существующие при различных условиях. Фазовая диаграмма графически отображает физико-техническую систему при определенных условиях, которые отвечают координатам фигуративной точки. Фигуративная точка представляет собой точку, которая рассматривается на диаграмме. Фазой называется часть системы, которая обладает одинаковыми физическими свойствами и отделена поверхностью раздела от других частей системы. Лед, находящийся в воде, представляется как твердая и жидкая фазы.

При построении фазовой диаграммы обычно используются определенные координаты, т. е. термодинамические параметры и состав системы в процентах. Диаграмма, находящаяся в однокомпонентной системе, является двумерной, в двухкомпонентной – трехмерной. Количество компонентов на единицу, как правило, является меньшим по отношению к числу координат. Количество измерений диаграммы равняется количеству компонентов тогда, когда в конденсированных системах не учитываются изменения фазовых равновесий давления. Получается, что диаграмма конденсированной двухкомпонентной системы является двумерной, трехкомпонентной системы является трехмерной и т. д. Если фазовая диаграмма сложна, то ее рассматривают как проекцию или сечение.

По правилам фаз однофазная область двумерной диаграммы окружается полем, двухфазная область описывается линией или несколькими параллельными линиями, трехфазная – горизонталью или точкой. Для параллельных линий составы равновесных фаз фиксируются на диаграмме с участием состава.

Фазовые диаграммы бывают: диаграммы однокомпонентных систем, бинарных систем, диаграммы с политермическими сечениями и изомерическими сечениями. Кроме того, различают диаграммы типа температура-давление, температура-состав, диаграммы сечения и проекции бинарных систем и т. д.

По своему построению фазовые диаграммы делятся на динамические и статические. Динамические фазовые диаграммы конструируются с помощью визуального термического и дифференциального термического анализов. Статические диаграммы основываются на локальном рентгеноспектральном и рентгенофазовом анализах.

Фазовращатель

Фазовращатель – это устройство, элемент тракта СВЧ, которое служит для изменения фаз электромагнитных колебаний. Фазовращатель используется в измерительной и преобразовательной технике, а также в автоматике. Конструкция фазовращателя изменяется в зависимости от предназначенного диапазона частот, пределов фазовых изменений и точности установки устройства. Фазовращатель, использующийся в диапазоне радиочастот и на низких частотах, представляет собой четырехполюсник. Четырехполюсник состоит из индуктивности, емкости и сопротивления.