7.3. Особенности радиолокационных антенн
В связи со спецификой работы судовых навигационных РЛС к антеннам этого типа предъявляются следующие требования:
- возможность обзора по азимуту в пределах 360°;
- высокая направленность действия;
- широкая полоса пропускания частот;
- минимальная интенсивность боковых лепестков;
- достаточная механическая прочность и жесткость в сочетании с минимальной массой, размерами и парусностью.
Д
иаграмма
направленности антенны
представляет собой график относительного
изменения мощности
или напряженности поля, создаваемых
антенной в разных направлениях, но на
одинаковом от антенны расстоянии. Она
может быть построена как в прямоугольных,
так и полярных координатах. На рис. 7.15
показана диаграмма по мощности,
построенная в по- лярных координатах.
Угол называется углом раствора диаграммы направленности.
Он характеризует собой ширину диаграммы в определенной плоскости, например, горизонтальной или вертикальной.
Углом раствора диаграммы направленности по мощности называется угол между прямыми, проходя- щими через точки половинной мощности (на уровне 0,5).
Наибольшее распространение в РЛС получили:
- рупорные,
- щелевые,
- линзовые антенны и их сочетание.
Если конец волновода, по которому передается энергия, открыт с одной стороны, то энергия будет излучаться в окружающее пространство. Однако эффективность излучения в этом случае будет недостаточной, поскольку из-за несогласованности волнового сопротивления волновода и волнового сопротивления свободного пространства часть энергии будет отражаться обратно в волновод. Для согласования волновых сопротивлений на конце волновода создается расширение, образующее рупор или рупорную антенну (рис. 7.16).
К
роме
согласования волновых сопротив- лений
на конце волновода создается рас-
ширение, образующее
рупор или рупорную
антенну
(рис. 7.16).
Кроме согласования, рупорная антенна
создает и большую направленность, чем
открытый конец волновода.
Угол направленности в плоскости широкой стенки волновода ° = 68/d/, в плоскости узкой стенки этот угол =50/d.
Д
d
Рис. 7.16. Рупорная антенна
остоинством
рупорных антенн явля- ется также простота
конструкции. Рупор- ные антенны в РЛС
используются в качест- ве контрольных
и в сочетании со щелевы- ми – основных.
7.4. Щелевые и линзовые антенны
Если на широкой или узкой стенке волновода определенным образом вырезать щель длиной около половины длины волны (/2), то такая щель способна излучать и принимать радиосигналы аналогично полуволновому симметричному вибратору.
Разница будет лишь в том, что магнитная составляющая поля Н оказывается ориентированной вдоль щели, а электрическая Е – поперек. Антенна с такой щелью называется щелевой.
Питание щели осуществляется поверхностным током СВЧ, протекающим по внутренней стенке волновода. Ширина щели выбирается исходя из требования обеспечить диэлектрическую прочность щелевого промежутка, т.е. зависит от передаваемой мощности.
Волноводная щель обладает слабой направленностью. Поэтому для получения узкой диаграммы направленности вырезается не одна, а несколько щелей. В этом случае ширина диаграммы направленности щелевой антенны будет зависит от количества щелей и определяется по формуле:
,
где N – количество щелей.
Расположение щелей и расстояние между ними выбираются таким образом, чтобы электромагнитное поле у всех щелей изменялось синфазно. (совпадало по фазе).
Для подавления
составляющей поля
применяется волноводный фильтр.
На практике получили большое распространение комбинированные рупорно-щелевые антенны (АРЩ), обеспечивающие получение диаграммы направленности антенны, имеющей веерную форму (узкую в горизонтальной плоскости и широкую – в вертикальной).
Щелевой излучатель рупорно-щелевой антенны (рис.7.18) формирует диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, а рупор – формирует диаграмму направленности в вертикальной плоскости. В целях герметизации рупор закрывается диэлектрической вставкой из радиопрозрачного материала.
Наряду с рупорными и щелевыми в настоящее время получили распространение в РЛС антенны другого типа, называемые линзовыми.
