Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Параболическая зеркальная антенна шепнем 710 ширина основного лепестка по уровню половинной мощности вычисляется приближенно, если известно требуемое ослабление полн на краю зеркала. На рис. 6 приведены значения ширины ДН рупорного облучателя по точкам половинной мощности как функция )/17 для параболонда при уменьшения амплитуды поля облучения на нраю зеркала на 10 и 20 дБ. 2. Облучатель должен создавать минимальное затенение апертуры. Вообще говоря, затенение апертуры увеличивает уровень боковых лепестков, уменьшает КНД и обостряет главный лепесток.
Уровень первого бокового лепестка увеличивается приблизительно на величину 26/А, где 6 — площадь апертуры облучателя; А — площадь апертуры зеркала. Для многих практических случаев, когда 6!А мало, убу уменьшение КНД и искажение основного лепестка ДН пренебрежимо малы. 3. Облучатель следует выбирать так, чтобы кросс-поляризационные характеристики антенны были удовлетворительными. Это обстоятельство обсуждается ниже.
Однако необходимо упомянуть, что при правильном выборе облучателя кросс-поляризационную составляющую поля можно значительно уменьшить. Типы облучателей. В параболических зеркальных антеннах использу. ются различные типы облучателей. Рассмотрим некоторые из них. Диаольньы облучатели, применяемые в параболических зеркальных аи. генная, рассматривались в работах 'ч ю 62 г)4 г)о" гу)У )1, 2).
Одиночные диполи редко испочьзуются в качестве облучателей, так. рпк. а. Шпрппо ди рупорпого облупккак имеют неприемлемые ДН и поляра толк по уровпю йоловпппоа поюпостч зационные характеристики. Двойной кок йупкпоо //и длп пороболопда прк диполь нли система диполь — диск упопьюоппп опплптудм поля облучопкп па краю зеркало пк 1а п уа дв. представляют собой два наиболее часто используемых типа дипольных облучателей. Двойной диполь состоит из возбуждаемого активного короткого диполя гвибратора), за которым на расстоянии )п18 расположен пассивный вибратор, имеющий несколько большую длину, чем активный диполь.
Система диполь — диск состоит из активного диполя, за которым на расстоянии Ц4 помещен круглый отражательный металлический диск. Эти облучатеди можно использовать как с коэксиальной линией передачи, так и с волноводами. Максимальные теоретические значения коэффициента а, которые можно получить с облучателями типа двойной диполь или диполь с дисковым контротражателем, примерно равны 0,77 и 0,69 соотаетственно 12). Вьянооодный облучатель. В качестве облучателей параболического зеркала также используется прямоугольный волновод с волной типа ТЕм и круглый волновод с волной типа ТЕ1, )3). Часто применяется волновод с открытым концом или волновод, нагруженный на соответствующий рупор.
Круглый волновод имеет преимущество по сравнению с прямоугольным потому, что позволяет создать более равномерное облучение зеркала и повтому обеспечивает формирование одинаковых ДН в плоскостях Е и Н. Кросс-поляризационные составляющие поля уменьшаются, если антенна облучается круглым волноводом )8, 9!. Когда волновод соединен с небольшим рупором, фазовый центр облучателя расположен в вершине рупора. Характеристики параболической антенны с рупорным облучателем можно найти в работах )1О, 11). 105 Гя 3 Эеряпльяые а линзовые антенны Широко используется облучатель двухщелевого типа с обратным излучением.
Схематически он показан на рнс. 7 [3[. Главный волновод разветвляется на две волноводоподобные нетям, которые взгнбаютсв назад н открытые концы которых направлены к параболонду, Антенная система с этим облучателем оказывается очень компактной. Облучатель создает сравнительно малое затенение апер. туры н имеет фазовый франт волны, близкий к сфернческому. Облучатели с круговой поляризацией Все рассмотренные облучатели создают линейно-поляризованное излучение.. Однако большинство из них ч можно модифицировать, чтобы получить излучение с круговой полярнзацкей Примерами облучателей, — используемых для получення кругоной полярнза. цни, яаляюж я спиральная антенна [12, !5[, плоская илн коническая спирали [13, 14[.
Кр«пя«яие обяучагя«яей. Имеются несколько способов крепления н пнтакяя облучателей !рис. 8 [1]!. Система крепления с тыльной егоровы компактна и имеет минимальную длину соединительной линии передачи Система установке облучателя с передней стороны обычно применяется для рупорных облучателей, хотя для малых зеркал в более высоких частот целесообразно использовать способ с нзгпбом линии передачи в вида вопросительного знака [11. Методы согласованна полных сопротивлений. Влияние черкала на облучатель обусловлено изменением полного сопротивления на его входе Степень согласования полных сопротивлений на входе частично определяется величкной коэффициента отражения. Если облучатель согласован с входом лнннн передача в отсут.
рнс. а. Промеры ре«неаоиеннн обаучнтеяей е неребоннче«ном «ернеяе.' м — методом нвтеннн е тмаыюа еюроны дяе облучателе е виде вибратор«с диском! й — методом ннтенвн е тыльной сторовм ддя рунорнаго облучателя; е методом ннгеннд с передней стороны для рупорнаго облучателя. съънм зеркала„то можно показать [1„2, 4, 16[, что прв наличии зеркала модуль коэффициента отраженна нк входе облучателя равен [ Г [ = Хб!24пА П2! гдв Ггу — КНД облучателя в направленин вершины зеркала; / — фокусное расстояние зеркала. Рассогласование можно уменьшить с помо«пью настройвм в согласованна облучателя, прн нспользованнн «вершннной пластиные согласования [1! яли метода вращения плоскости поляризации [4,8[. $Ю 3.2, Параболическая зеркальная антенна Первый метод нмеет очевкдный недостаток, заключающийся в том, что степень согласования сильва зависит от частоты.
Согласоввнле с помоны.ю «вершвнной пластины» (рис. 9) осухцествляется введенном отражающего диска с размерами с( и Д ппмещаемого в вершине зеркала. Реакция диска на облучатель попользуется для компенсации реакция, создаваемой остальной частьюю зеркала, если удовлетворяются следующие соотношению с) = (41Л/3)стс, (1 8) ! кс (2п + !) Л/4 — 5Л!24, и = О, ! 2... !4 ( ) Пластина имеет непосредственный контакт с поверхностью зеркала. Этот метод согласования полных сопРотивлений меньше зависит от частоты, челг метод настройки облучателя. Однако при введении пластины возникает фазовая ошибка в распределении поля по апертуре, которая приводит к уменьшению КНД н увеличению уровня бонозых ле. Л(склллат Г пестхов.
Реакция зеркала за облучатель устраняется при повороте вектора электрического поля волны, отраженной от параболоида на 90', относительно нзлу- дзаянлснал ченной волны [17). Вращение плоскостн *рвваяил 1 поляризации можно получить, используя 1 ыашз чствертьволновую решетку [!).
Рассогласования, создаваемого зеркалом, а также затенения апертуры облучателем можно избежать, используя параболическую антенну со смещенным облучателем. При этом облучатель также помещается в фокусе параболонда, ио направление мзксимума его нзлучення смещается по отношенню к оси парзболонда. Нижняя часть параболонда удаляется. Преимущество такой антенны в том, что отсутствует затенение апертуры облучателем. Кросс-полярнзвцнонные характернстивн. Полярнзацвонные характеристика поля нзлучення, создаваемого антенной, находятся прв аналнзе распределения поля по апертуре[1). В частности, если в качестве облучателя применяется короткий электрнческнй диполь с моментом р,, ориентированный вдоль осн л, то распределение поля по апертуре имеет вид [8) рос.
З. Поломелле верлнселой ала стены» Лле аарлболичеслой лизен ом. рйро е-" В,= [[(!+сов ф) — (1 — сов ф) соз2Ц х— — [(1 — сов ф) ып 2Ц у), (15) где использованы принятые ранее обозначения координат и других параметров.
Формула (!5) показывает, что кросс-поляриззционная составляющая имеет большую величину при малых отношениях )гО. В общем случае в двух главных плоскостях поля излучения отсутствуют кросс-гюляризационные составляющие. Максимум кросс-поляризационного поля имеет место а плоскостях, повернутых на 45' к оси симметрии апертурного распределения[8, 9]. Было найдено, что кросс-поляризационные составляющие, создаваемые малым рупором илн круглым волноводом, имеют малую величину. Из-за отсутствия симметрии уровень кросс-поляризационного поля длн зеркала со смещенным облучателем относительно высок. Приведенные соображения можно использовать как общие рекомендации. Но при проектировании большинства антенных систем необходимо экспериментально определять степень кросс-полярнзацни.
107 Мехаиичесние допуски. При изготовлении антенной системы нужно„ ~тобы геометрически конструкция системы не сильно отличалась от идеальной. На практике профиль зеркала может отличаться от параболической формы из-за случайных изменений поверхности при производстве или вследствие регулврных (систематических) ошибок. Кроме того, сам облучатель кажет быть смещен относительно фокуса. Комбинация всех этих факторов ~оздает фазовые ошибки в распределении поля по апертуре, которые ухудшают общие характеристики антенны. Поэтому желательно при проектировании зеркальной системы наложить некоторые ограничения на механические допуски.
Теория антенных допусков со стати. стической точки зрения (см. 4 2 6) рассматривалась в работах (18, 19). Снижение КНЛ яз-за малых фазовых ошибок приближенно оценивается формулой 64 б/бо — 1 (! 6! рис. Ю. Относительные отклонении луча «ак функции //Р алн параболического зеркала. где 6' — средний квадрат фазовой ошибки; б, — КНЛ антенны в отсутствие фазовой ошибки; б — КНЛ антенны при наличии фазовой ошибки Формула (16) показывает, что потери КНЛ составляют не более ! дб, если <реднеквадратическое значение изменения фазы относительно среднего значения не превышает 0,45 рад.
Лля неглубоких зеркал это соответствует неровности поверхности меньше л/28. Допустимые пределы систематических ошибок при проектировании антенных систем дс ~ы в работах (1, 2, 20). Полная ошибка обычно не должна превышать й/8 или шл/!б. На основе этого критерия можно найти максимально допустимую неровность или отклонение от идеального параболического профиле, которые равны ~ )ь/32. Смешение облучателя вдоль оси, а также перпендикулярно ей а фокальной плоскости создает четные фазовые ошибки а распределении поля по апертуре (см. 4 2.4). Максимальное смещение облучателя с/о вдоль оси относительно фокуса должно удовлетворять условию с(о < Х/8 (1 — сон фо) (17) Смещение перпендикулярно оси антенны ап создает нечетные фазовые ошибки в распределении поля Если смещение с(» (( /, то появляется в основном линейная фазовая ошибка, что приводит и смещению направления максимума луча.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
