Физика/6. Радиофизика

Студент Попков В.К., Золотарь С.А.

Донецкий Национальный університет, Украина

ЧРУ Ku диапазона в широкополосных пассивных РЛС

 

Постановка проблемы. На современном этапе развития пассивных РЛС возникает проблема с анализом широкополосных сигналов. Это связано, прежде всего, с невозможностью работы цифровых средств анализа сигналов с широкополосными и высокочастотными сигналами. В связи с этим необходимым является создание высокоэффективных систем деления сигнала на поддиапазоны.

Анализ последних научных достижений и публикаций. Изучением применения ЧРУ X и Ku диапазонов занимается ряд исследователей в данной области: В.А. Бережной, А.П. Тузенко, П.Г. Космаков, А.В. Кондратенко, А.И. Миллер, Э.Н. Сунгатуллин, М.Л. Шевляков и др.

Целью написания статьи является  алгоритм разработки ЧРУ  Ku диапазона для задач систем цифрового анализа сигналов в широкополосных пассивных РЛС.

Изложение основного материала. Частотно-разделительные устрой­ства (ЧРУ) требуются в тех случаях, когда для приема сигнала по нескольким каналам используется общая антенна, и фильтры в составе ЧРУ обеспечивают де­ление общего широкополосного ка­нала на несколько каналов с различными частотными диапазонами.[1]

Для разработки данной системы необходимо создание таких блоков устройства:

1)Блок управления – состоит из вентиля, предварительного усилителя и управляемого аттенюатора с логическими уровнями управления.

2)Блок делителя – состоит из кольцевого делителя мощности (в зависимости от ширины диапазона и, соответственно, коэффициента перекрытия, одно – или двукольцевого)

3)Блок ППФ – блок полосно-пропускающих фильтров. Для эффективного ифрового анализа сигнала необходимо деление полосы входящего сигнала по 500 МГц.

         Важным аспектом  при создании ЧРУ является малые размеры и вес устройства, так как современные пассивные РЛС производятся в  основном в мобильном исполнении.  Исходя из этого необходимо использование микрополосковых фильтров и делителей мощности, а также вентилей, усилителей и аттенюаторов в микросхемном исполнении.

Рассмотрим алгоритм создания ЧРУ Ku диапазона на примере.

Параметры ЧРУ:

·       Диапазон рабочих частот 12 – 18 ГГц

·       Деление входящего сигнала на поддиапазоны 12-12,5 ГГц , 12,5-13 ГГц , 13-13,5 ГГц , 13,5-14 ГГц , 14-14,5 ГГц , 14,5-15 ГГц , 15-15,5 ГГц , 15,5-16 ГГц , 16-16,5 ГГц , 16,5-17 ГГц ,17-17,5 ГГц, 17,5-18ГГц.

·       Ослабление в диапазоне рабочих частот в каждом канале не более 4,0 дБ

·       КСВН в диапазоне рабочих частот не более 2,0

·       Развязка между каналами не менее 20 дБ

·       Масса устройства <=1Кг

Алгоритм разработки ЧРУ:

1.               Выбор компонентной базы: в силу необходимости  обеспечения высокой надежности и взаимозаменяемости используются микросхемы усилителя и аттенюатора фирмы Hittite HMC939LC4 и HMC383LC4. Вентиль фирмы «Ферратрон» KR36.

2.                Выбор материала подложки: Для обеспечения параметров ЧРУ материалом подложки выбран NY0922 толщиной 0,254 мм.

3.            Выбор каскадов делителя: в связи  с коэффициентом перекрытия равным 1.5, был выбран двукольцевой делитель мощности с Rк=100 Ом

Z1=50Ом, Z2=70,7Ом. L=λ\4.

4.       Блок ППФ: для ППФ была выбрана микрополосковая топология на связанных линиях. На основе исследований [2] была опробована топология с отверстиями в экране.

Несмотря на то, что ЧРУ в целом являются хорошо изученными СВЧ устройствами, остается ряд нерешенных технических задач, связанных с непрерывно увеличивающимися требованиями к пассивным РЛС и необходимостью систематизации расчетов блоков, входящих в системы радиолокации.

 

Литература:

1. А.В. Кондратенко, А.И. Миллер, Э.Н. Сунгатуллин, М.Л. Шевляков «Двадцатичетырехканальное частотно – разделительное устройство», ТП СВЧ №2, 2008.

2. А. Ю. Фарафонов, А. Ю. Воропай, Л. М. Карпуков, С. Н. Романенко «Синтез микрополосковых полосовых фильтров с отверстиями в экране», «Радіоелектроніка. Інформатика. Управління» № 1, 2009

3. Кондратенко А. В., Шевляков М. Л. Проектирование полос- но-пропускающих фильтров на основе фазовой характеристики коэффициента отражения // Мат-лы 16-й Междунар. конф. «СВЧ- техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо 2006).— Украина, Крым, г. Севастополь.— 2006.— Т. 2.— С. 513—514.

4.        Шевляков М. Л., Кондратенко А. В. Опыт разработки полос- но пропускающих фильтров для аппаратуры СВЧ (часть 2) // Доклады МНПК «Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного развития».— Россия, г. Томск.— 2007.— Ч. 1.— С. 185—188.

5.     Hasan, A. Novel Microstrip Hairpinline Narrowband Bandpass Filter Using Via Ground Holes / A. Hasan,A. E. Nadeem // Progress In Electromagnetics Research. –2008. – № 78. – P. 393–419.