книги / Основы радиотехники и антенны. Антенны

Для обзора воздушного пространства наиболее пригодна ди­ аграмма направленности вида «косеканс-квадрат» (рис. 9.9). Та­ кие диаграммы обеспечивают одинаковую мощность сигнала па входе приемника при любой дальности объекта г, если последний находится на заданной высоте Л в заданных пределах угла места б

Размеры антенн наземных станций обнаружения ограничиваются в меньшей мере, чем самолетных. В связи с этим в такого рода антеннах косекаисные диаграммы обычно получают не изменением профиля рефлектора, а иным способом. Параболический рефлектор облучается несколькими рупорами, расположенными в один ряд (рис. 9.10). Рупор 1 находится в фокусе, а следовательно, ему соот­ ветствует диаграмма близкая к оси рефлектора. Остальные ру­ поры (2, 3, 4) смещены из фокуса и чем больше это смещение, тем больше отклонение диаграммы излучения (2', 3', 4') от оси реф­ лектора. Распределяя соответствующим образом мощность между

66. Управление диаграммами направленности радиолокационных антенн

С развитием антенной техники все большую актуальность при­ обретают вопросы управления диаграммами направленности ан­ тенн. Например, по данным иностранной печати имеются антенны станций сверхдальнего обнаружения, задачей которых является обнаружение ракет на расстоянии до 5000 км. Чтобы избежать зна­ чительного поглощения радиоволн в атмосфере, станции работают на волнах, близких к 1 м. Вместе с тем для обнаружения весьма слабых сигналов, отраженных от ракет, приходится до предела увеличивать мощность передатчика, чувствительность приемника и коэффициент усиления антенны. Последнее может быть достигну­ то применением антенн очень больших размеров, например парабо­ лоидов вращения диаметром примерно 100 м. Вращать такие антен­ ны чрезвычайно трудно. Приходится прибегать к другим способам управления диаграммой направленности. В ряде случаев приемле­ мым оказывается жесткое закрепление рефлектора или линзы при подвижном облучателе или ряде переключаемых облучателей. Еще больший эффект дает электронное управление диаграммой направленности антенны.

Антенны с механическим управлением лучом. Для сканиро­ вания с большим углом обзора можно применить параболический тор / (рис. 9.11). В такой антенне поперечное сечение рефлектора

водной плоскости (на рис. 9.11 в вертикальной) имеет вид параболы

ив другой плоскости, перпендикулярной первой, — окружности. Центр окружности 0 является центром вращения облучателя 4.

Фокусное расстояние f выбирается равным разности радиуса тора R и радиуса R' окружности, по которой вращается облучатель. Наиболее выгодное соотношение f/R = 0,43-^0,45, т. е. облучатель должен находиться примерно посредине между центром 0 и реф­ лектором. При таком соотношении f/R отраженная от рефлектора волна близка к плоской, несмотря на то, что в горизонтальной плоскости поперечное сечение тора не парабола, а окружность.

вом органного типа, применяется, в частности, в РЛС обнаружения

переменным коэффициентом преломления. Сканирование произво­ дится перемещением одиночного облучателя по поверхности линзы

Заметим, что не только линза Люнеберга, но и диэлектри ческие и ускоряющие линзы позволяют осуществлять качание луча на больший угол, чем параболические антенны. С другой стороны, линзовые антенны уступают параболическим в к. п. д. и требуют большего фокусного расстояния.

Антенные решетки с электронным управлением. Электронное управление лучом антенной решетки основано на том, что положе­ ние луча в пространстве определяется амплитудным и фазовым распределением токов в элементах реплетки.

Рис. 9.12. Антенна РЛС с облучающим устройством органного типа

На рис. 9.13 изображена прямолинейная решетка, излуча­ тели 1, 2, 3, ...» т которой удалены друг от друга на расстояние d и питаются по последовательной схеме. Токи в соседних элементах имеют равную амплитуду, но сдвинуты по фазе на угол ф. Сдвиг по фазе осуществляется линиями задержки ЛЗ длиной / каждая.

Задержка в каждой линии, равная ф = у- U регулируется изме­

нением частоты (длины волны X) тока, питающего решетку. Множитель линейной решетки /р(0) известен из выражения (73).

Допустим, что разность фаз токов соседних излучателей равна

ф = sin0o. Тогда множитель решетки

лект (в данном случае — два) фазовращателей, которые включены после усилителей принимаемых сигналов.

Для получения луча Л ъ расположенного по нормали к линии решетки, сигналы, принятые обоими элементами решетки, получа­ ют одинаковый фазовый сдвиг ф„, т. е. сигналы делают синфазными. После обработки в суммирующей цепи СЦ2 сигналы поступают в радиолокационный приемник Рп2. Лучу Л х соответствует пара фа­ зовращателей, дающая сдвиги ф„ иф0 — Дф. Лучу Л 3 соответствует

К выходному устройству РЛС

Рис 9.15 Формирование многолучевой диаграммы направленности посредством антенной решетки.

третья пара, сдвигающая фазу сигналов наф„ иф0 + Дф- В резуль­ тате лучи Л, и Л , смещаются по обе стороны от Л-х на угол 0О со­

Приведенная блок-схема позволяет выявить дополнительные возможности антенных решеток. Введением в канал каждого эле­ мента решетки своего усилителя упрощается задача излучения больших мощностей (при передаче). Цепи формирования отдель­ ных лучей диаграммы позволяют использовать антенну для обра­ ботки сигналов с целью получения более полной и достоверной информации о радиолокационных объектах. Наконец, вместо плав­ ного обзора пространства можно осуществить дискретный, включая поочередно лучи многолучевой диаграммы. Аналогично теореме Котельникова доказывается, что при пересечении лучей на уровне половинной мощности результаты плавного и дискретного обзора получаются одинаковыми.