Линзовая антенна состоит из:

- слабо направленного излучателя 1

- линзы, плоско-выпуклой или плоско-вогнутой формы (рис. 7.19).

Линза изготовляется обычно из диэлектрического радиопрозрачного материала (полистирола, фторопласта).

С помощью линзы электромагнитная волна облучателя преобразуется в плоскую волну, формирующую заданную диаграмму направленности.

Размер линзы зависит от:

длины волны РЛС,

заданной ширины диаграммы направленности в той или иной плоскости.

Например, высота D, определяющая ширину диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости, равна:

,

где ° - заданная ширина диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости.

Толщина линзовой антенны d выбирается исходя из соотношения

d = (0,15  0,2)D.

Фокусное расстояние f, на котором располагается облучатель от плоскости линзы,

f  0,5D.

На практике находят применение комбинированные линзово-щелевые антенны.

В этом типе антенны диаграмма направленности:

в горизонтальной плоскости формируется, как обычно, волноводным щелевым излучателем,

в вертикальной плоскости – с помощью линзовой диэлектрической антенны.

Антенна этого типа имеет меньшую массу и парусность при тех же размерах раскрыва в горизонтальной плоскости, что и рупорно-щелевая антенна.

7.5. Антенные переключатели

При использовании в судовых навигационных РЛС одной антенны, как для передачи, так и для приема радиолокационных сигналов, обязательно наличие антенного переключателя (АП).

Переключатель осуществляет:

- коммутацию антенны с передачи на прием и обратно,

- защищает вход приемника от проникновения чрезмерно большой мощности СВЧ.

Источник этой мощности – собственный передатчик, а также им могут быть соседние РЛС, работающие на одной и той же частоте.

К антенным переключателям предъявляются следующие требования:

- в момент передачи мощность, просачивающаяся на вход приемника, должна быть как можно меньше и не превышать 0,1 Вт;

- АП должен быть быстродействующим, время срабатывания не должно превышать сотых долей микросекунды;

потери мощности при передаче (особенно при приеме отраженных импульсов) должны быть минимальными.

Применяемые в настоящее время в судовых навигационных РЛС антенные переключатели условно можно разделить на:

- коммутационные,

- балансные,

- ферритовые.

Упрощенная схема АП с ферритовым циркулятором (рис 7.20) работает следующим образом.

Мощные радиоимпульсы СВЧ, вырабатываемые магнетроном, через направленный ответвитель НО и ферритовый циркулятор ФЦ по волноводной линии передаются в антенну.

Благодаря наличию разрядника Р защиты приемника и ФЦ вход приемника оказывается изолированным от воздействия мощных радиоимпульсов магнетрона.

Принимаемые отраженные сигналы через ФЦ и разомкнутый разрядник Р будут поступать на вход приемника и не будут попадать через ФЦ в магнетронный генератор.

Рассмотрим более подробно работу ферритового антенного переключателя, принцип действия которого основан на явлении невзаимного фазового сдвига в прямоугольных волноводах, содержащих ферритовую пластину, намагниченную перпендикулярно широкой стенке волновода.

Волны, распространяющиеся в таком волноводе в противоположных направлениях, имеют различные фазовые скорости.

Отрезок волновода с ферритовой пластиной и постоянным магнитом получил название невзаимного фазовращателя.

Ферритовый антенный переключатель – фазоферритовый циркулятор (рис. 7.21) состоит из:

двух симметричных щелевых мостов ЩМ1 и ЩМ2;

двухканальной волновой секции с помещенными внутри каждого канала ферритами;

фазосдвигающей секции ФСС;

поглотителя и разрядника защиты приемника РЗП.

Рис. 7.21. Ферритовый антенный переключатель

Энергия СВЧ от передатчика поступает в плечо 1 циркулятора и делится первым щелевым мостом ЩМ1 на две равные части, причем волна, возбуждаемая в нижнем волноводе, оказывается сдвинутой по фазе на 90° относительно волны в верхнем волноводе.

Проходя через невзаимный ферритовый фазовращатель слева направо, волна в нижнем волноводе получает дополнительный фазовых сдвиг на 90°.

В ФСС сдвиг фаз между волнами в нижнем и верхнем волноводах увеличивается до 270°.

При прохождении через ЩМ2 сдвиг фаз увеличивается еще на 90°.

Суммарный сдвиг фаз волны, прошедшей через нижний волновод при входе в плечо 4, составляет 360°,

а при входе в плечо 3 – 270°.

Волна, прошедшая по верхнему волноводу, на входе плеча 4 оказывается синфазной с волной нижнего волновода, а при входе плеча 3 – противофазной волне нижнего волновода.

Поэтому вся излучаемая энергия поступает в плечо 4, ведущее к антенне, и не попадает в плечо 3.

При приеме отраженных сигналов, т.е. при движении справа налево по невзаимному фазовращателю, волна в верхнем волноводе будет задерживаться по фазе на 90° по сравнению с волной в нижнем волноводе и, пройдя через все элементы циркулятора, окажется синфазной с волной нижнего волновода на входе плеча 2. На входе плеча 1 волны будут противофазны.