وسایل شیفت فاز الکترومکانیکی
علاوه بر شیفت دهنده های فاز الکترونیکی، وسایل الکترومکانیکی برای تغییر فاز در رادارهای آرایه فازی، مخصوصاً در مدلهای اولیه به کار گرفته شده بودند. گرچه شیفت دهنده های الکترومکانیکی در حال حاضر کاربرد وسیعی ندارند، برای بازگویی تنوع وسایلی که در آنتن های آرایه ای به کار گرفته می شوند این نوع شیفت دهنده ها در این مبحث تشریح می شوند.
یکی از اولین و ساده ترین شیفت دهنده های فاز الکترومکانیکی، یک خط انتقال است که طولش به صورت مکانیکی و توسط یک بخش تلسکوپی تغییر می کند. این وسیله، خط کشنده نامیده می شود. بخش تلسکوپی ممکن است به شکل U باشد، و. طول خط توسط روشی شبیه به ساز بادی تغییر می کند. خط کشنده (linestretcher) اغلب در کابل کواکسیال به کار گرفته می شود. یک خط کشنده مکانیکی شیفت فاز بیشتری را نسبت به خط کشنده متداول در شیفت دهنده فاز خط مارپیچ می دهد. سرعت فاز در یک خط انتقال مارپیچ به میزان قابل توجهی کمتر از سرعت نور است. به این دلیل یک حرکت مکانیکی مطلوب، تغییر فاز بیشتری را نسبت به یک خط کشنده در خط انتقال متداول تولید می کند. بنابراین یک شیفت دهنده فاز کوتاهتر، مخصوصاً در باندهای فرکانسی VHF و UHF مفید می باشد. کاهش در طول ابعاد معادل با ضریب پایانی از مارپیج می باشد، که این ضریب برابر با نسبت محیط به ارتفاع حلقه می باشد.
ضرایب پایانی مارپیچ در طرحهای عملی بین 10 تا 20 می باشند. نه کابل کواکسیال و نه خط کشنده مارپیچی، هیچ کدام برای فرکانسهای بالاتر مایکروویو مناسب نمی باشند. یک وسیله موجبری متناسب برای فرکانسهای بالا، متناظر با خط کشنده است، که این خط کشنده همانند T جادوئی عمل می کند. یک تغییر در طول خط، یا یک تغییر متناظر در فاز، در T جادوئی و توسط مدارات کوتاه قابل تنظیم در بازوهایی که روی یک خط قرار دارند، تولید می شود. استفاده از مدارات کوتاه قابل تنظیم در هایبرید شکاف کوتاه تا حدی برای آرایش مکانیکی مناسب تر است. شیفت دهنده فاز الکترومکانیکی دیگری که در آرایه رادار به کار گرفته شده است، شیفت دهنده فاز مکانیکی بازوی چرخان می باشد. این شیفت دهنده شامل تعدادی خط انتقال هم مرکز می باشد. هر خط، یک میان موج سه پهلو همراه با یک رسانای عایق بندی شده می باشد.
یک بازوی محرک تماس را با هر تجمع دایروی حاصل می کند. بازوها به منظور تولید یک تغییر پیوسته و یکنواخت از فاز در عرض المانهای آرایه می چرخند. زمانی که فاز در یک سر خط هم مرکز افزایش می یابد، در سر دیگر خط فاز کاهش می یابد. در نتیجه یک خط میتواند توسط دو المان، تغییر فاز لازم را ایجاد کند، که این دو المان می توانند در دو طرف مرکز آرایه جای گیرند. تعداد حلقه های هم مرکز، برای یک آرایه خطی (1+N) المانه مورد نیاز است. چندین روش برای تولید شیفت فاز وجود دارد که خواص پلاریزاسیون دایروی را به کار می گیرند. یکی از اولین وسایلی که پلاریزاسیون دایروی را به کار گرفت، انتشار امواج در گرداگرد موجبر، یا به عبارتی شیفت دهنده فاز Fox بوده. شیفت دهنده فاز موجبر چرخان در جنگ جهانی دوم و توسط آزمایشگاههای تلفن بل و در رادارهای مروری FH MUSA یا MK8 مورد استفاده قرار می گرفت. این اولین رادار US برای استفاده دد آنتن آرایه فازی با شیفت دهنده فاز و به منظور هدایت بیم بود. این آرایه S-band که دارای 42 المان بود 9 درجه را در عرض 10 ثانیه مرور کرد. وسایل منسوبی که تغییر فاز را توسط چرخش نسبی از دیپلهای متقاطع به دست می آوردند، در یک هدایت دایروی یا کویتی توسط کومر توصیف شده‌اند. یک شکل متفاوت از هدایت مکانیکی بیم در یک ارایه با المانهای آنتن مارپیچی استفاده میشود.
بیم پلاریزه خطی توسط یک صفحه آرایه دو بعدی تشعشع میشود. یک درجه چرخش مکانیکی متناظر است با تغییر فاز یک درجه الکتریکی. وسایل شیفت فاز اضافی، مورد نیاز نیستند. یک ارایه از المانهای مارپیچ یک آنتن مروری ساده را می سازد. این آنتن عمدتاً در کاربردهایی که المان باند عریض مورد نیاز است و قدرت هم زیاد بالا نیست، مفید می باشد. تمامی مجموعه ها شامل سردکنهای مارپیچی و شبکه های تغذیه، و نه اتصال چرخان می توانند توسط تکنیک های مدار چاپی تولید شود. المانهای سردکن مارپیچی برای شیفتهای فاز در آرایه مورد استفاده واقع می شوند. تغییر در فاز در موجبر فرستنده ممکن است توسط تغییر مکانیکی ابعاد موجبر حاصل شود. یک وسیله مشابه که برای رادارهای عملی مورد استفاده قرار گرفته بود، مرورگر Eagle یا delta-a بود. عبارت اخیر توصیفی است از این واقعیت که سرعت انتشار و درنتیجه سرعت فاز، از یک سیگنال که در موجبر منتشر می شود، وابسته به پهنای موجبر یا بعد a موجبر می باشد. این تکنیک شیفت فاز برای رادار :GCA ground control approach) شیوه کنترل زمینی) با مرور مکانیکی بیم ها در زوایای سمت و ارتفاع مورد استفاده قرار می گرفت.
شیفت دهنده های فاز مکانیکی، البته مانند وسایل الکترونیکی سریع نیستند و قادر به انتخاب یک مقدار تصادفی از فاز هم نیستند. بنابراین، این موضوع امکان پذیر است که با چندین وسیله الکترومکانیکی مرور بیم را روی سطح پوشش خود بیم با آهنگ ده بار در ثانیه (زمان سوئیچ 1/0 ثانیه) که به اندازه کافی برای بسیاری از کاربردها سریع می باشد، انجام دهیم.
4-3- آرایه های مرور فرکانس FREQUENCY - SCAN ARRAYS
تغییر در فرکانس سیگنال الکترومغناطیس و در امتداد خط انتقال تغییری را در فاز ایجاد می کنند. همانند مطلبی که در رابطه (15-3) ارائه شد. این موضوع یک وسیله نسبتاً ساده برای ایجاد شیفت فاز الکترونیکی، فراهم می کند. گرچه تغذیه موازی برای یک آرایه مرور فرکانس، امکان پذیر است، ولی معمولاً استفاده از آرایه تغذیه سری ساده تر می بباشد. شکل (7-3). زمانی که خط اتصال انتقال دهنده المان های مجاور، در مقایسه با شیفت دهنده های فاز معمولی، باریک باشد، آرایش تغذیه سری می تواند در آرایه های مرور فرکانس و بدون افت اضافی به کار رود.