Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 82
Текст из файла (страница 82)
14.19. Внбрзторный аблучзтсль с полноводным питанием: сечение волноводз 5,1Х22,9 мм; длине внбрзторз 22,9 мм; диаметр резонаторе 36,8 мм; глубина резонвторв 8,9 мм; днвпззон рвбочнх частот 8,5— 9,6 ГГц Рнс. !4.20. Двухвгелевоя облучзтелгс сеченне волноводз 5,1Х22,5 мм; длина резонзторз 22,2 мм; глубина резонзторз 4,9 мм; днзмегр фланца 44,5 мм 'са с ДН кардиоидной формы. Ширина луча оказывается одинаковой в плоскостях Е и Н и составляет примерно 130" по уровню ,:--10 дБ при ослаблении заднего излучения на — 30 дБ. Облучатель ':::обеспечивает К =0,65 и способен работать в полосе частот около ::,,127о при КСВ не более 1,5. Возможна модернизация этого облу'чателя для волн круговой поляризации.
В этом случае следует при;::менить круглый волновод со сплошным диэлектрическим заполне;::пнем, а вибратор сделать крестообразным. Щелевой облучатель. При небольших мощностях излучения на -".Сантиметровых волнах удобен двухщелевой облучатель Катлера :;:(рис. 14,20). Изогнутая форма и взаимное расположение щелей, ',,прорезанных в ближнем к зеркалу торце цилиндрического рсзона~тзора, а также диаметр круглого экрана подбираются таким обра:;-(яом, чтобы получить одинаковую ширину ДН в плоскостях Е и Н «:.-'(около 130') по уровню поля — 10 дБ.
Для согласования облуча:.'теля используют плавный переход за счет сужения узких стенок '::Молновода и настроечныя штырь, ввертываемый в дальнюю от зер-. ала торцевую стенку резонатора. Облучатель позволяет получить апертурный КИП зеркала примерно 0,57 (с учетом потерь на «переливание» мощности). Недостатком облучателя Катлера является узкая рабочая полоса частот (около 37о). Волноводные и рупорные облучатели просты по конструкцип„ широкополосны и позволяют в широких пределах подбирать нужную ширину ДН.
Обычные волноводиые нли рупориые облучателя (рис. 14.21) с рабочим типом волны Нго в прямоугольном и Ны в круглом волноводе в настоящее время применяются сравнительно редко, так как не обеспечивают осевой симметрии ДН, а искрвв- рис. 14.21. Простые рупорпые облучатели ленность силовых линий электрического н магнитного полей в их раскрыве приводит к возникновению значительных кроссополяризационных составляющих поля излучения. Наиболее совершенными в настоящее время считаются рупорные и волноводные облучатели с внутренней гофрированной поверхностью (рнс. 14.22).
Кольцевые азимутальные канавки гофра имеют глубину около Х/4 н располагаются с шагом не более 0,1Х. На поверхности раздела образовавшейся импедансной структуры с внутренним пространством рупора граничные условия для азимутадьных составлякицих полей Е и Н оказываются почти одинаковыми. Это создает возможность существования гибридной волны НЕп, силовые линии Е и Н которой почти не искривляются в поперечном сечении. Тем самым обеспечиваются аксиальная симметрия ДН и практически отсутствие кроссполяризации. Глубина канавок (еслн она ве близка Х/2), а также шаг импедансной структуры оказывают слабое влияние на форму ДН гофрированного рупора.
Частотные свойства гофрированного облучателя слабо зависят и от внутреннего диаметра 2ае при а/Х~)!,2 фазовая скорость волны НЕп мало меняется с частотой, приближаясь к скорости света. Поэтому гофРиРованный рупор должен иметь достаточно большой размер раскрыва. Расчеты н эксперименты показывают, что при 50%-ном изменении рабочей частоты ширина ДН гофрированного рупора изменяется лишь на 3 — 7оее (в зависимости от угла раскрыва и длины рупора).
Дополнительная оптимизация параметров гофрированного РУ- порного облучателя возможна при установке в его раскрыве диэлек- три )еской линзы специального профиля. Линза одновременно герметизиРует тракт облучателя и позволяет довести КИП зеркальной антенны до значений, близких 0,9. При использовании гибридных волн с нечетным распределением поперечного электромагнитного поля гофрированные облучатели позволяют получать также разностные ДН с нулем излучения в направлении осн зеркала. Рис.
14.М. Гофрироиаииыа руиориыа облучатель (а) и его )1Н 1б) Линейные облучатели. Для зеркальных антенн в виде параболических цилиндров (см. Рнс. 14.12, б) требуются облучатели в виде линейных антенн с длиной, равной длине образующей зеркала. В плоскости хОх ДН таких облучателей должна обеспечивать необходимое амплитудное распределение в раскрыве параболического цилиндра.
Кроме того, в раскрыве облучателя должно формироваться специальное амплитудно-фазовое распределение возбуждения вдоль оси у, обеспечивающее требуемую форму ДН всей антенны в плоскости уОз. В качестве линейных облучателей могут использоваться волноводные многошелевые решетки, секториальные рупоры, микрополосковые линейные решетки и др. Часто линейные облучатели выполняются в виде сегментно-параболических антенн (см. Рис. 14.12, в), в свою очередь возбуждаемых открытым концом прямоугольного волновода. Расстояние Л между пластинами сегМентио-параболической антенны выбирается таким, чтобы отсутст- вовали условия распространения волн высших типов.
Если вектор Е перпендикулярен пластинам, то размер Л может быть меньше Х/2. В этом случае скорость распространения волны Т между плоскостями равна скорости света, Если же вектор Е параллелен плоскостям антенны, то размер Л определяется из условия 0,5Х( <Л<Х и между плоскостями распространяется волна типа Н. Во втором случае точность выполнения размера Л должна быть выше, чем в первом. Управление положением луча зеркальной антенны путем выноса облучателя из фокуса. Для небольшого поворота или качания ДН зеркальной антенны при неподвижном зеркале фазовый центр облучателя 2 может быть вынесен из фокуса 1 на некоторое расстояние Л1 (рис. 14.23).
ОтрааГ Ж женные от параболоида лучи отклоняютг ся от оси антенны в противоположную сторону и образуют с ней угол а, опреде- чаДачя „ляемый выражением 1п а жЛ1/). Фронт 1 волны в раскрыве зеркала и направление максимального излучения также поворачиваются на угол а. Однако одновременчатаяя яа фокуса но с этим появляются дополнительные кубичные фазовые искажения в раскрыве (кома), приводящие к расширению луча и росту боковых лепестков (см.
рис, 1!.11). При небольшом смещении Л1 эти искажения несущественны, поэтому поперечным смещением облучателя можно пользоваться для качания луча в пределах его двойной-тройной ширины. Отклонение луча параболической антенны от оси зеркала используется в радиолокационных системах углового автосопровождения целей. Применяются главным образом два метода: конического сканирования и моноимпульсный. При коническом сканировании ДН антенны вращается вокруг оси зеркала с частотой в несколько десятков герц за счет вращения облучателя со смещенным фазовым центром относительно фокуса зеркала. При вра|цении на оси зеркала образуется равносигнальное направление Когда цель смещается с равносигнального направления, отраженный от нее сигнал получается амплитудно-модулированным с частотой вращения облучателя.
По глубине и фазе этой модуляции определяются величина и направление ухода цели и вырабатывается сигнал ошибки, приводящий в действие систему автосопровождения. Наивысшая угловая чувствительность системы получается при смешении луча с оси антенны примерно на половину его ширины (коэффициент усиления вдоль оси зеркала уменьшается приблизительно на 3 дБ). Моиоимпульсные облучатели.
В простейшей моноимпдльсном системе для пеленгации цели в одной плоскости (например, по ази- мугу) используется сложный облучатель из двух рупоров, питаемых от двойного Т-моста (или от гибридного кольца) согласно схеме рис. 14.24, а. При возбуждении входа Х со стороны плеча Н двойного Т-моста оба рупора облучателя возбуждаются в фазе колебаниями равной амплитуды и в пространстве формируется излученное поле с суммарной ДН, максимум которой ориентирован ВлпВВ / Е ВлпВВ Рис. 14.24.
К принципу действия ноноинпулясного облу- чателя вдоль оси зеркала (рнс. 14.24, б). При возбуждении входа Л со стороны плеча Е двойного Т-моста оба рупора возбуждаются в противофазе и образуется излученное поле с разностной ДН (см. $13.4). Облучение цели ведется только по суммарному каналу, а прием отраженных сигналов осуществляется двумя приемниками как по суммарному, так и по разностному каналам. Сравнивая амплитуды и фазы принятых отраженных сигналов на выходах УПЧ приемников, можно определить величину и направление ухода цели от осн антенны.
В принципе для этого достаточно одного запросного импульса радиолокатора, что и дало название методу. Для получения оптимальной формы разностной ДН требуется примерно такое же смещение фазового центра каждого рупора с оси зеркала, которое потребовалось бы в системе с коническим сканированием. При пеленгации в двух плоскостях (азимут и угол места) моноимпульсный облучатель должен состоять как минимум из четырех рупоров, возбуждаемых через специальную диаграммообразующую схему, содержащую определенный набор мостовых сочленений. Э 14лс'РАЗНОВИДНОСТИ ЗЕРКАЛЬНЫХ АНТЕНН Двухзеркальная антенна Кассегрена.
В этой антенне для получения сиифазного распределения поля в раскрыве используются две отражающие поверхности: вогнутое главное (большое) параболическое зеркало 1 и выпуклое вспомогательное (малое) зеркало 2 в виде гиперболоида вращения (рис. 14.25). Один из фокусов г1 вспомогательного гиперболического зеркала совмещается с фокусом главного зеркала. Во втором фокусе Га находится фазовый центр облуча;геля 8, н вследствие этого лучи, отраженные от зеркала 2, можно рассматривать как идущие иэ расположенного за ниы ивиртуального облучателяв 4 в точке Гь Иэображение виртуального облучателя строится по правилам геометрической оптики и оказывается уменьшенным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
