Исследование зеркальной антенны с моноимпульсным облучателем. Под ред. Н.А.Бея (2007)

Московский государственный технический университет имени Н. Э, Бвумйий УДК 6213961076) ББК 32.845 И 889 Рецензеигьк А.П. К~рочкио, С. И. Масленникова Исследование зеркальной антенны с мононмпульсИ889 ным облучателем. Метод. указания к лабораторной работе ! С.П. Друкаренко, РВ. Комягин, В.Н.Митрохин н др,; Под род, Н.А. Бея. — Мз Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007.

— 20 сл ил. Дано описание конструкции и принципа действия параболической антенны с моиоимпульсиым облучателем, указана методика исследования диаграмм пап равленносги антенны и экспериментальногоо изучения взаимосвязи между углом отклонения луча и крутизной пеленгационной характерлстикн. Для студентов специальности крадиозлектронные аистемыя, УДК 621.396(076) ББК 32.845 © МГТУ км. Н.Э.

Баумана 2007 Цс11 рнбол111 -- оэнйвоьнзенне с конструкиией и прнниипом лей1О1вия параболической антенны с моноимпульсным облу 1ателем; исслсдОВзнис дизхрйммы нзпрййлсиности аитснпы и 'экспери- МС1И'ЗЛЬН1ЬЕ И»УЧСИИС ВЗЗИМОСВЯЗИ МЕЖТУ УГ'1ОМ ОТКЛОИСНИЯ ЛУИЗ И кру1изной псддснтйниониой кйрйктсрнстикн. 1УОЕЛДОЛ з1ятттиен1ьч работ ы, 1. Гдэучнть тсорстнческуи1 чйсть, 2. Ознакомиться с конструкт1ией лабораторной установки. 3. Выполнить необходимые расчеты в соответствии с заданием. 4.

11ровестн '1кспериментзльныс исслсдойзния в соответствии с заданием. 5. Сопоставить результаты расчета и эксперимента, б. Составить отчет по вьпволнснной раооте. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Достоит1ствзми пйраболичсся1х антенн являвтся просто 1а конструкции, Возможнос1ь достиж1вия РысокОЙ направленности, Высокий КПД. '.ПирокОНОПОсиость, низкая шумовзя Температура. Форма лийт1зйммы ийнрзвлсннос1 и аеркзлы1ОЙ пйраболичсскОЙ антенны Зависит От рззмсрОВ сс рзскрь1вв и Вила зьивтитутнтото рзспрсделсиия элсктромаГиитиото ПОля. Получить то илн иное змплитуднос распредслсние поля В раск1идве зсризлз можно, используя соответствутощий об11учатыь. Более равномерное ймжнтудное распределение пО11я дОстнГдстся прн рдстииреиии дийтрйммы папрзвлснности Обл~чдтсля. т, е.

НОН уменыпеннн рйзмсров сГО рзскрывз. При этОм дп1риид 1лйвносо максимума дий1рзммы нзирй- ВЛСИИОС1И ЗИТСННЫ УМСНЬП1ЗЕТСЯ, НО УРОВСНЬ ООКОВЫХ ЛСИССТКОВ ВОЗРЗСТЗСТ. Широкое применение в радиолокации находят зеркальные антенны с мно1оканальнымн облучателями, формирующими суммарную и разностиую диаграммги направленности и позволяюшие с высокой то пюстыо определить угловые координаты целей моно- импульсным методом.

Рис. х. Схема зеркальной антенны На рис. 1 изображена схема зеркальной антенны с параболическим отражателем 1 и двухканальным моноимпульсным облучателем 2. Облу ватель антенны фнс, 2) ссорит из пира~идального рупора 2 с подключенными к его горловине двумя идентичными волноводаьп1 2, сопрнкасиощимнся узкими стенками.

К выходам волповодов присоединен волноводиый мост Впгойной волноводный тройник). В канале моста сигнал равен сумме сигналов посзупаюпп1х в волнощзды. в кацзле Л вЂ” — разности сигналов. Соответствующие зтнм каналам диаграммы наппавлениости (суьзмарная Я; ~ О) и разиосзззая ЕДВ)) п~~а~аны на рнс. 3. В радиолокационных огаициях кап~я В является приемопередающим, а канал Л вЂ” приемным. Направление иа цель определяется в режиме приема по результатам сравнения фаз сигналов в каналах Х и Л н измерения амплитуды сигнала в канале Л на участке разиостной диаграммы Еа~ О) между' двумя ее максимумами, Крутнзйа зтого участка зависит от щирицы парциалъпых диаграмм, соответствующих каналам излучателя, и узла разворота пар- Рйс.

3. Суммарыая и ревностная ййатрамжы йаараалейноетя облучателя йй~1айа~й д~1йтра."л~, йотор~Й ойрейейайетйя отйе~цоййе л оеет1 йоййоаодоа е ор айчеелой оей аерййчй Ь ~ом. рйо, 2у. Заййей~осаа йеййчйй ай Еа1 0) (о учетом фалья етй"йййй рй йа1яодй рйййоотйото йййаяй Л1 От увала 1триходй сйткалй О, ооотйететзукйцу'йт укйзйнйому учйстйу рйййоетйой ййау рйайлай ййаатаайуе ййлел;.йййоййой яорйлтя.рае~ййлой,йоййййлула:тейй ййРйаййа~ том, рйй Зу Моноимпульсные зеркальные антенны используют в радиолокационных системах обнаружения и автосопровождения целей, например в систсмах самочаВедения пакет Б таких системах для захвата и акгосопровождения цели в более п1нроком„чем ширина суммарной диаграммь1.

секторе ушов применяют злекгромсханическое сканирование лучом, осушествляемое поворотом зеркала антенны. Угол отклонения луча от оси антенны Н прн зтом приблизительно в два раза превьплает угол 1юворота зеркала. Сеь-Гор сканирования ограничивают искажения диаграммы направленности, проявляющиеся в уменьшении коэффициента усиления, возрастании уровня бокового излузения и расплзрении пзавного максимума диаграммы и приводящие к нарушеннзо линейности и умеиьшепикз крутизны пелепгационной характеристики мононмпульсной антсннь1. Причиной искажения диа1-раммы направленности являюзся главным образом изменения в фазовом распределении поля в раскрыве антенны.

При повороте зеркала возникаюшие фазовые искажения ~фазовыс ошибки) носят систематический характер. Аналитически фазовое распределение поля в раскрыве антенны может быть представлено в виде ряда, основнымн членамп которого, вместе с линейныыи„являются квадратичный и куоическнй. Линейные составля1ошие фазового распределения определякп направление п1ашюго максимума диаграммы и практи зески не изменякп е" фо1змы. Искажения диаграммы обусловлены наличием квадрати 1н1Н1 и кубической составлюощих. Квадратичная состааляюшая фазовых Ошноок имеет цент1чальиую симметпи1О и Описывасгся чепюй 1рункцис11, а кубнче кая СГ1сзавляю1цая — не 1етгюн.

Прн наличии кваз1ратичных 01пибок расшипястся ОснОВНОН лепестОк и Увеличнваетсл УРовень боковых лепестков Ргк, дишРаммы напригленноспь Кубическая составляюшая фазовых ошибок приводит к измснснию напраВлення' ГнавнОГО максимума н Возрастаникз боковых лепестков со стороны, в которую главный максимум поворачивается. Возникновение кубической составля1опзей Ошибок в фазовом распределении поля яюаяется причиной того, что угол 11оворОза 1лавнОГО ь1аксиыума меныпе уГла смшпсния Облучатсля с Осн зеркала, Кроме топь квшратичиые и куоическис фазовьш искгокеиия Бриволят к нмеиьи1еии1О ИОЗфг1)ициеита ИВиравлеииого действия (ККД) аитеииы. ( лкиайив1е сосгавля1ои1ие Огииоок в фаяовом распрелелеиии Поля по раскрн1вх* аитеииы Опрелеля1Отся, и ОсиОБВОм, погре1ЛИО- стями Выполиеиия Зеркала.

( ООЛ1ноше1ин1, йскки1ьеиемь1е длл Рнсчен1й Рлеюйрннееннх харнкяе11нсгнук нн1неннй. 1. Диаграмма иаиравлеииости.облучателя в плоскости вектора тя1скгрииеского поля 1плоскости Е)" рассиитмвается как ИСИО11вятемв1е Ооояиаиеиия 1няясияготся ла рис. 1 — -И. Яа) ! Рис.

4, 1"ееметрннеские нараметрм антмгиой системм Диаграмма Направленности в Плоскости вектора магии.п1О1О поля 1плоскоств й» расс 1итв1вается как ~ПА ~ц~а) и 0„15л (0,67+ соя гг) (К) (ня „.; О1' ФОРмул1я 11) и Г2) являк1ТСЯ Приблигкеппымл и иримеиимм лля расвете главиого максимума ива~гаммы ианравлеииости ръйор" ных излучателей с малыми раскрыаами ГЛ и 8 нй рис. 2): ие более Г2...

3))... Где ). --- Длиий ВОЛИЬ1 В сйободиом просзрйнстйе. При рйсчете дий1 рамы с налью Определения ймпли Гуды ЛОля В рйеир1ЫВЕ йи ГЕИИ Ы ПЕЛЕСООбрй 1ИО, Зйдйааяьь КООрдиийтй11И 1счС К Ий раскрыйе зеркала 1рис, 4)., определил ь значения угла а по формуле 2. Рйссыотриы расчет распределения амплитуд поля В раскрь1- Ве пй11йболического зеркала ~нй плоскости 5, см, рис. 4) и подпор йппроксимиру1О1цей функпии.

В обгдсм случае распределенно амплитуд поля находят по формуле При расчете рйсп)1еделения амплитуд ВдОль радиуса. ЯежйГИСГО1 па оси Х Гплоскость Я), приииыиот При расчете распределения амплитуд поля Вдоль оси У (плоскость Е) прииимакп' Пи, 1р) =- )Гйгь,'. Усредненное распределение амплитяд иаяодят по формуле Функнн1О, ызйрокснмируыГпу1О распределение йм1ыи1уд 14), зйпи- СЫВй1ОГ В ВИДЕ Л'ГГ) =- аа+() — ас) 1 — ~-~ ~ Подбором показателя р и постоянной состааягпоп1ей ал обеспе п1- аается иаимеиыпое ГВ среднем) уклонение Л,, фуикпии Л'(1 ) ат Л11) ГРИС. 5Ь Рис.

й. 11олбор йлпроксиынруюйте11 функции 3. Рйссыогрнм рйснсг диаграммы нй11рйвлсниости зеркальной йнзинны 1осз учета затенения). Дий. рамый нй1грйВлсн ИОсти суымйр- где ААН) — лямбдй-функция ч-го порядка, связанная с функцией Я Бесселя; и — — Оообн1еиийя угловая коо11динйтй, и = 2к —, з111 8; 0— УГОЛ МС1КДУ ОСЬ10 ВНТСИНЫ И ИЗПРЗВЛСНИСМ В ТОННУ НЗОЛН1ДЕИИЯ. Диагрйыый 11йпрйвлснности рйзностпого канйлй Еа( О) оирсдсляегйя кйк разность пйрцийльных диаграыы, сыен1енных относительно оси антенны нй уьол КО = агс1ц~о)Р).