Волновод радара передаёт RF-энергию между узлами, например передатчиком, дуплексером и антенной. Его задача — обеспечить нужные моды, полосу, потери и допустимую мощность тракта. Сам волновод не создаёт сигнал радара и не гарантирует определённую дальность или разрешение.
Где он находится в системе
В одной архитектуре передатчик соединяется с распределителем и излучателем, а эхо направляется к приёмнику через соответствующие защитные и развязывающие устройства. В активном массиве часть функций может быть распределена возле элементов.
Поэтому тракт не всегда представляет собой одну трубу до отражателя. В него могут входить изгибы, окна, ответвители, переходы и вращающиеся сочленения. Упоминание конкретного радара не раскрывает его внутреннюю конструкцию без документации.
Моды и рабочая полоса
Проводящие стенки задают граничные условия для поля. Для обычного воздушного прямоугольного волновода основной модой является TE10, с частотой отсечки fc = c/(2a), где a — внутренняя широкая сторона.
WR-90 имеет размеры 22,86 × 10,16 мм и отсечку около 6,56 ГГц. Его обычная полоса 8,2–12,4 ГГц. Один такой волновод не перекрывает весь диапазон 2–40 ГГц: более высокие моды и характеристики компонентов также ограничивают применение.
Волновод дисперсионен: фазовая постоянная и групповая скорость зависят от частоты. Нельзя утверждать, что он автоматически устраняет дисперсию широкополосного импульса.
Потери считать по всему пути
Частота, материал, поверхность и длина влияют на затухание прямого участка. Переходы и соединения добавляют свои эффекты. Потеря менее 0,1 дБ/м не является общим свойством любой конструкции.
Для первой оценки при малых отражениях складывают потери компонентов и длин в дБ. Условная суммарная потеря 1 дБ соответствует примерно 79,4% мощности на выходе при заданных условиях. При заметном рассогласовании требуется анализ соединённых сетей.
Пиковая и средняя мощность
Средняя мощность определяет тепловую нагрузку, а пиковая требует оценки местного поля и разряда. Указывайте длительность импульса, частоту повторения, температуру, давление и отражение нагрузки.
Например, прямоугольные импульсы 100 кВт длительностью 1 мкс с повторением 1 кГц дают среднюю мощность 100 Вт при отсутствии иной составляющей. Это расчёт рабочего цикла, а не номинал любого волновода; пиковое ограничение остаётся отдельным.
Окно или переход могут ограничить тракт раньше прямого участка. Сухой газ и регулируемое давление применяют в предусмотренных системах, но азот не обязателен для всех радарных волноводов.
Соединения, запуск моды и вращение
Переход coax–waveguide или launcher преобразует способ питания и возбуждает нужное поле. Он должен соответствовать частоте, моде, мощности и опорным плоскостям. Наличие точного механического разъёма не заменяет RF-проверку.
Фланцы требуют совместимых поверхностей, положения и крепежа. Для непрерывного вращения антенны может понадобиться вращающееся сочленение; ограниченное движение иногда допускает гибкий участок с заданными пределами изгиба и кручения.
Что проверять при приёмке
| Проверка | Условия |
|---|---|
| S-параметры | Полоса, калибровка и плоскости. |
| Фаза и задержка | Дисперсия и стабильность. |
| Механика | Размеры, интерфейсы и положение. |
| Герметичность | Метод и давление по проекту. |
| Мощность | Отдельный режим испытания, когда требуется. |
Низкомощный VNA не подтверждает автоматически устойчивость на пике импульса. Основы приведены в математике волноводов. Выбирайте прямые участки и вращающиеся сочленения по полным требованиям тракта.
