При размещении РЛС на позиции необходимо учитывать рельеф местности, так как отраженные от земли радиоволны влияют на формирование ДНА.

 

Третий учебный вопрос

Формирование диаграммы направленности и особенности технического решения антенн РЛС сантиметрового диапазона волн

Основными антеннами сантиметрового диапазона волн являются параболические и рупорные антенны, а также антенна типа "фазированная решетка".

Принцип работы параболических антенн был рассмотрен во втором учебном вопросе занятия, поэтому здесь необходимо обратить внимание только на особенности параболических антенн сантиметрового диапазона волн:

- отражатели антенн при длинах волн, меньших 3 см, изготавли­ваются сплошными;

- в качестве облучателей параболических антенн применяются рупорные, щелевые, линзовые и другие облучатели. В изучаемых РЛС сантиметрового диапазона используются в основном рупорные облучатели (антенны).

Рассмотрим процессы, проходящие в рупорных антеннах.

Если электромагнитные волны возбуждаются в открытом волноводе, то через острый конец волновода волны излучаются в пространство. Однако излу­чение из открытого волновода будет не эффективным, так как волновое сопротивление волновода и свободное пространство неодинаковы, следовательно, возникает отражение и мощность в пространство переда­ется не полностью. Для исключения отражения необходимо согласовать волновод с открытым пространством. В качестве устройства согласования используется рупор.

На слайде 22 показаны три типа рупорных антенн.

Секториальный рупор (рис. 4.14, а) имеет расширение только в одной плоскости. Пирамидальный рупор (рис. 4.14, б) имеет расширение в обеих плоскостях, конический рупор (рис. 4.14, в) применяет­ся при круглом волноводе.

Принцип работы рупорной антенны можно сравнить с акустическим рупором, т.е. рупорная антенна обладает направленными свойствами.

Возбуждение волн в рупоре осуществляется либо волноводом, либо с помощью коаксиальной линии, заканчивающейся штырем, находя­щимся в горловине рупора (слайд 23).

Для получе­ния режима бегущих волн применяют согласующие устройства, которые были рассмотрены в занятии 3.

В плоскости отверстия рупора (раскрыве рупора) электрическое поле эквивалентно ряду синфазных вибраторов, которые дают хорошую направленность в горизонтальной плоскости (для приведенного случая) и меньшую направленность в вертикальной (рис.4.15, б, в).

Исследования показывают, что для наилучшей направленности при данной длине рупора наивыгоднейший угол раскрыва составляет 40...60°.

С увеличением длины рупора раскрыв его уменьшается, а диаграм­ма направленности сужается.

Для улучшения направленных свойств рупорной антенны используют несколько рупоров, поставленных в ряд и питающихся синфазно. В этом слу­чае диаграмма направленности в плоскости, проходящей через оси ру­поров, существенно сужается (слайд 24).

Для преподавателя. Еще раз показать студентам, что ширина ДНА обратно пропорциональная размерам рупора: вдоль стороны с большими размерами ДНА уже, а вдоль стороны с меньшими размерами – шире.

В изучаемых РЛС рупорные антенны используются в качестве облучателей и как самостоятельные в системе защиты от помех.

В дециметровом диапазоне волн в качестве антенных систем ис­пользуются полуволновые вибраторы, петлевая антенна Пистолькорса (советский ученый) и директорные антенны.

Петлевая антенна представляет собой два полуволновых вибрато­ра, замкнутых друг с другом и питанием в пучности тока одного из вибраторов (слайд 25).

Расстояние между вибратора­ми во много раз меньше их длины. Токи вибраторов совпадают по на­правлению и поэтому петлевая антенна (вибратор) эквивалентна одно­му полуволновому вибратору с удвоенным током.

Петлевая антенна имеет сопротивление излучения в 4 раза больше, чем обычный вибратор, и составляет 320 Ом, согласуется с коаксиаль­ной линией и более широкополосна.

Для получения острой направленности антенны ставят рефлекторы и директоры. Такие антенны называются директорами или типа «волно­вой канал» (рис. 4.17, б, слайд).

Длина рефлектора выбирается равной λ/2, а директоров - при­мерно 0,4/λ. Наивыгоднейшее расположение вибраторов определяется опытным путем. Ориентировочные расстояния между вибраторами указа­ны на рис.4.17.

Питание антенны осуществляется через согласующие устройства, которые выполняются в виде отрезков длинных линий или четвертьвол­новых стаканов.

Директорные антенны широко используются в метровом и дециме­тровом диапазоне волн для телевидения и в антеннах РЛС. Для полу­чения остронаправленных диаграмм используется система отдельных директорных антенн, которые размещаются по несколько в ряд и в два этажа.

В практике широко используются сложные синфазные антенны, кото­рые состоят из нескольких вибраторов и экрана (зеркала) (слайд 26).

В качестве зеркала применяется металлическая сетка, расположенная на расстоянии λ/4 от активных вибраторов. Активные вибраторы обычно питаются с помощью разветвленной системы фидеров. Для синфазной работы вибраторов каждый фидер, идущий от одной пары вибраторов к другой, перекрещивается.

Антенна данного вида применяется в системе опознавания.

В Ы В О Д

1. В сантиметровом диапазоне волн в основном используются зеркальные антенны, которые просты по конструкции, имеют малый уро­вень боковых лепестков и широкую диапазонность.

2. Рупорные антенны используются в качестве облучателей зер­кальных антенн и как самостоятельные в системах защиты от помех.

3. Перспективными антеннами являются фазированные решетки с электрическим управлением сканирования луча, которые позволяют ус­корить обзор пространства.

Четвертый учебный вопрос