Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (Сколник М.И. Справочник по радиолокации в 4-х книгах (1976-1978))

СПРАВОЧНИК по радиолокации Перевод с английского В ЧЕТЫРЕХ ТОМАХ Том ! «ОСНОВЫ РАДИОЛОКАЦИИ» Том 2 «РАДЙОЛОКАЦИОННЫЕ АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА» Том 3 «РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ» Том 4 «РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ И СИСТЕМЫ» !гАРАК НАНРВООК ЕИог-1гг-СЫе! МЕДЬЯ!1!. 1, ЗКО1.Н!К МсОЯА~Ч Н!с!. ВООК СОМРАНТ !970 СПРАВОЧНИК по радиолокации Редактор М. СКОЛНИК Перевод с английского Под общей редакцией К. Н. трОФИМОВА В ЧЕТЫРЕХ ТОМАХ Том 2 РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА Перевод с английского А.

Я. БРЕЙТБАРТА, Г. Ю. КОБЗАРЕВА, В Д АНУЧИНА, В. В. ЛИПЪЯЙНЕНА под редакцией П. И, ДУДНИКА МОСКВА «СОВЕТСКОЕ РАДИО» 1977 бф2.4 С74 УЛК 621.396.67(031) Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред, К. Н. Трофимова. Том. 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П. И. Дудинка. М., «Сов. радио», 1977, 408 с. Йастоящая книга является вторым томом русского издания американского «Справочника по радиолокации», выпускаемого в четырех томах. Во втором томе рассмотрены вопросы расчета линий передачи, приведены формулы для расчета антенн, описаны зеркальные и линзовые антенны, антенны в виде фазированиых решеток и фазосдвягающне устройства для иих.

Отдельные главы посвящены расчету в конструированию РЛС с синтезиро»анной апертурой. а также обтекателей антенн РЛС различног6 нааначения. Изложен вопрос электромагнитной совместимости радиолокационных систем. Справочник предназначен для специалистов промышленности, преподавателей и студентов вузов. Табл. 32, рнс. 3!4, библ. 448 наев, Редакция литературы но вопросам космической радиоэлектроника 30402-043 046(01) 77 подписное йе! Перевод иа Русский язык, Издательство «Советское радио», 1977 г, Глава 1 ЛИНИИ ПЕ(зЕДАЧИ, ИХ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ Г.

Кефалес и Дж. Вилтс В этой главе рассматриваются различные типы радиолокационных чи. ний передачи и их основные характеристики. Описываются волноводы и линии передачи с волнами типа ТЕМ (коаксиальные, симметричные и несимметричные полосковые линии), элементы и узлы радиолокационных линий передачи. Рассматриваются их принципы работы и характеристики. 1 1. Характеристики линий передачи Высокочастотная энергия передается от передатчика к антенне или от антенны к приемнику при помощи линий передачи.

Можно использовать линии передачи также в качестве резонаторов, фильтров, устройств согласова. ння сопротивлений, элементов измерительных систем. Наиболее часто в радиолокационных системах применяются такие линии передачи иак волиово. ды, коаксиальные и полосковые линии. Оии изготавливаются из хорошо проводящего металла (например, меди, алюминия, серебряных сплавов или латуни).

В случае необходимости защиты поверхности волноводов от окисления или коррозии на ннх наносятся защитные покрытия. Поперечное сечение волноводных линий передачи бывает прямоугольным, круглым и в редких случаях эллиптическим. Радиолоиационные линии передачи и связанные с ними элементы имеют распределенные иидуктивности и емкости в отличие от обычных для низких частот сосредоточенных параметров. Величины распределенных емкостей и индуктивностей определяются размерами и геометрической конфи~уранией линии передачи, а также свойствами диэлектрического материала, используемого для заполнения линии (обычно воздухом илн твердым диэлектриком с низкими потерями). Распределенные емкости и иидуктивности определяют также волновое сопротивление линии.

Хотя линии передачи характеризуются различными структурами электрического и магнитного полей, различными фазовыми характеристиками и величиной затухания, имеются общие соотношения, относящиеся к любой однородной линии передачи (волноводу, коаксиальиой или полосковой линии), Электромагнитная волна, проходящая вдоль линии передачи, частично отражается от таких неоднородностей, как сочленения с узлами или другими сеициями линии передачи. В результате интерференции отраженной и прямой бегущих волн возникает стоячая волна.

Ее можно измерить с по. мощью таких устройств, как, например, щелевые измерительные линии, ко) торые позволяют определить коэффициент смолчай волны напряжения Кса. являющийся мерой согласованна узлов и самой линии передачи. В случае отсутствия отраженной волны коэффициент К,а равен единице, а при полном *' Кса — это отношение суммы амплитуд прямой и отраженной волн, когда они находятся в фазе, к сумме амплитуд этих воли, когда они в противофазе. 7 Го. /. Линии передачи, их основные элементы и узлы отражении падающей волны — бесконечности. Для большей части узлов К должен иметь значение, лишь немногим превышающее единицу, так как при хорошем согласовании имеется только небольшая составляющая отраженной волны.

Можно показать, что бегущие волны в линии передачи затухают по амплитуде и изменяются по фазе в соответствии с каэффициенспам распрасспра. пения у, который может быть комплексной величиной, Ел — — Е, ехр ( — у/), где Ел — амплитуда наблюдаемого в данной точке сигнала; Е, — амплитуда исходного сигнала; у = а + /й; а — коэффициент затухания; коэффициент фазы (волновое число); / — расстояние от источника сигнала.

Для однородной линии передачи можно указать следующие параметры: Š— погонная индуктивность (индуктивность на единицу длины), Гн; С— погонная емкость, Ф; 6 — погонная проводимость, См; /7 — последовательное погонное сопротивление, Ом; ы — круговая рабочая частота, рзд/с. При этом коэффициент распространения можно записать следующим абра. зом: у= (/ (/7+/юЕ) (6+/ыС). (2) Для линии без потерь, т. е. когда и = О, /7 = О, 6 = О, имеем у=/Р=/со1с ЕС, 5=в (с ЕС =2л/Хв, где Хв — длина волны в линии передачи.

Волновое сапрашивление однородной линии передачи бесконечной длины равно 2,=И/7+/юЕ)/(6+/ С), а в случае отсутствия потерь Ео= (/Е/С. (б) Если однородная линия передачи имеет конечную длину / и подключена к нагрузке, равной ее волновому сопротивлению, то входное полное сопротивление также будет 2,. Отраженная волна при этом отсутствует, следовательно, линия передачи согласована с нагрузкой. Полное сопротивление однородной линии, нагруженной на произвольное полное сопротивление Ез, равно (2и+ Ео 1)г у/] (со+ли Гп у/) (7) ьнз = ао (н у/ а в случае отсутствия потерь (у = /р) 2 =/Ео(ОР/. й (О) (10) а в случае отсутствия потерь (2 +/2. (ОО/) ' (го+/2.

(й()/) ' Входное полное сопротивление короткозамкнутой линии (Еи = 0) со- ставляет 1.1. Характеристики линий передачи лпз= Хо с()т 71, а в случае отсутствия потерь Ура= 12о с!8()1. Формулы (4) и (6) — (12) широко применяются при расчетах линий передачи. Используя зти формулы, можно получить еще четыре полезных соотношения. Если, например, длина линии передачи равна нечетному числу четвертей длин волн, ее входное полное сопротивление равно Хи+Хо сг(з а1 2=Хо (13) Хо+Ха сйт а1 (12) и в случае отсутствия потерь Л=Хотда. (14) Входное полное сопротивление линии передачи, длина которой равна целому числу полуволн, составляет Ха+ Хо (й а1 ' Хо+Хи 1Ьа1' если потери отсутствуют, то г= гн, (1б) откуда следует, что в линии передачи без потерь полное сопротивление, равное сопротивлению нагрузки, повторяется через отрезки, длиной в полуволну.

Из уравнения (14) следует, что 2(Хо 2~12~ (17) откуда видно, что четвертьволновая секция линии передачи без потерь (или нечетное кратное число таких секций) инвертирует полное сопротивление нагрузки. Если выполняется условие го=УХХн. (18) то линию передачи такой длины можно использовать для согласования полных сопротивлений. Так, например, если величина Хн известна, то линия передачи может быть согласована с нагрузкой путем включения между линией и нагрузкой четвертьволновой секции (трансформатора), волновое сопротивление которой определяется уравнением (18) ( Ц. Приведенные выше формулы указывают на возможность использования коротких секций линий передачи в качестве элементов контуров илн настроечных шлейфов. Прн надлежащем выборе волнового сопротивления, полного сопротивления нагрузки н длины линии входное полное сопротивление секции линии передачи может иметь практически любое значение.

На практике чаще используются короткозамкнутые отрезки линии передачи (или закороченные шлейфы), реактивное сопротивление которых, путем соответствующего выбора их длины, можно сделать практически любым (1). В линии передачи, нагруженной на сопротивление, отличающееся от волнового сопротивления линии, возникают стоячие волны напряжения и тока.

Если отрезки линий используются в качестве резонансных контуров, то наличие стоячих волн — нормальное явление. Однако в условиях использования линии для нередачи энергии нз одной точки в другую они могут оказаться нежелательными, так как йтоячие волны увеличивают эффективные потери в линии и могут создать труднбстн, связанные с возникновением пробоев нз-эа высокого на- 9 Входное полное сопротивление разомкнутой на конце липин передачи (Хн = оо) равно Гл К Линии передачи, их основные элементы и узлы пряжения. Однако рассогласование н появление отраженных волн, обусловленных определенными видами нагрузки (например, антенной, включенной на волновод илн коаксиальную линию), можно значительно снизить, подключив согласующий трансформатор (т. е.