Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 34
Текст из файла (страница 34)
В результате уменьшается время обзора. Сэлроэоягдение целей манаамлуласным методом. Создание РЛС с фазированной антенной решеткой для сопровождения целей моноимпульсным методом ие представляет особой сложвостн. Элементы антенной решетки соединены таким образом, что формируются как суммарная, так и две разностные ДН (по азимуту и углу места). При определении оптимального распределения амплитуд по апертуре существуют, как и в обычных антеннах, противоречивые требования к формированию суммарной и разностных ДН, однако эти распределения могут выбираться не- зависимо. Суммарная и разност. )рй<г иые ДН отклоняются в пространгу<4 .
стве одновременно. Антенные рещетки можно выполнить также и для осуществления сопровожден< '»< 1 (й ния целей, применяя переключе'1 /'=~ "ть ние ДН или коническое скаии- рованне. +Х <Х Нулевое направление раз- ностной ДН фазированной аитен- л. 'С,,л' ной решетки позволяет получить Г достаточно высокую точность наведения луча. При сравнении с расчетными данными абсолютная измеренная ошибка отклонения луча при сканировании в предеэас, ь э»<ар<лала»в< аа ааартуэа, ааэа»умы<а лах до 00 составляет менее 0,02 ширины луча. Ошибка обусловлена неточностью управления фазой и амплитудой сигналов. Поскольку задержка по времени отсутствует, одновременно с измененвем частоты меняется направление нуля сканирующей диаграммы, и с увеличением частоты луч смещается к осевому положению. При атом амплитуда сигнала, соответствующего разностной ДН, нарастает линейно с увеличением частоты.
При угле сканирования 00' она изменяется от 0 на центральной частоте до величины — 9 дБ относительно сигнала в суммарной диаграмме на краях диапазона частот, который определяется равенством <ширина полосы частот (% ! = ширина луча (град!». Лйлоголучевая ДН. Независимое управление амплитудой н фазой во апертуре необходимо для одновременного формирования ряда лучей. Это проиллюстрировано рис, 1, где показаны два раздельных луча.
Оба луча имеют одинаковое амплитудное распределение Р(х), но разный наклон линейных фазовых фронтов. Общий сигнал возбуждения по апертуре для двух лучей имеет вид ~2Э,1»уа~ ! р(Л) Е~тй Ма =2Р (х) (соэ (фг — фа) (лlо)! е Таким образом, амплитудное распределение по апертуре, требуемое для формирования двух раздельных лучей, меняется по закону косинуса, а фазовое распределение имеет линейный закон изменения с усредненным наклоном, Лучи могут при приеме формироваться раздельно, образуя отдельные каналы. В этом случае КНД для каждого канала определяется всей апертурой. При передаче излучаемая мощность распределяется между всеми лучами равномерно. Во многих решетках можно менять только распределение фазы по апертуре.
Однако игнорирование требуемого изменения амплитуды приводит 131 4.Г, Введение к формированию многолучевой ДН лишь приближенно. Сигналы для формирования всех лучей содержатся в каждом из каналов приема. Происходит совместное использование имеющейся апертуры для формирования отдельных лучей. При формировании двух лучей подобная аппроксимация ведет к уменьшению КНД на ! дБ и к образованию двух боковых лепесткоь с уровнем на !О дБ ниже основных максимумов ДН Изменение формы ДИ,Диаграмму направленности решетки можно трансформировать изменением распределения поля на апертуре.
При изменении только фазового распределения (с неизменной амплитудой) достигается достаточно близкая аппроксимация к расчетной диаграмме. В частности, луч несколько расширяется при изменении фазового распределения по апертуре по закону сферической волны или при аппроксимации распределений треуголшюй зависимостью. Дизграммы направленности подобного типа представляют практический интерес, поскольку опи легко формируются и облад,ют удовлетворительными параметрами. Их можно использовать в режиме передачи в РЛС, где приемнзя антенна имеет многолучевую ДН илн, как уже рассматривалось, в обзорных РЛС для свижения числа угловых элементов ра~решения при малой дальности обнаружения целей.
Контроль и управление ФА Р. ФАР с электронным сканированием состоят из большого числа элементов. В их состав входят электронные схемы управления фазовращателямн или переключателями, которые определяют положение луча в пространстве. Общая надежность таких решеток может Гыгь достаточно высокой и отказ сравнительно большого числа элементов не вьпывает ее существенного снижения. Для фазированных решеток это сник.ение считается незначительньш, поскольку, например, отказ !О'Ь элементов дает уменьшение КНД всего на ! дБ, Тем не менее сложность антенны требует прииенения схем контроля и проверки работоспособности РЛС. Система управления РЛС осуществляет управление лучом и его установку в нужном направлении, которое обычно определяется двумя направляющими косинусами.
После срабатывания системы управления схема проверки или контроля должна определить, правильно ли функционируют элементы, участвующие в пропессе установки луча, в частности схемы расчета положения луча, электронные элементы управления и фазовращателн или переключатели, а также соединения между ними. Прн этом следует предусмотреть средства ьшогокзнальной сигнализации о нормальной работе системы или о ее нахождении в состоянии полной работоспособности. Наряду с этим необходимо оГеспечить доступ для проверки всех схем (проводимой, по возможности, достаточно редко! и выявлять отказы. Подобные проверки не обязательно долж'ны включать измерения по высокой частоте.
Например, нормзльиое функционирование большинства фазовращателей оценивается по величине ик управляющих токов, Размещен ы ФД Р. В плоских ФАР пределы сканирования определяются допустпмьчп уменьшением КНД и возрастанием ширины луча, которое соответшвует уменьшению апертуры. Поэтому иа практике предельные значения угла сканвровання составляют величины порядка 60 — 70'. Таким образом, для обзора в пределах полусферы необходимо иметь минимум три плоских решетки.
В корабельной РЛС желательно иметь минимум четыре решетки, поскольку из-за килевой и бортовой качки необходим обзор в пределах более чем полусферы. В примере расположения антенн на корабле, показанном нэ рис. 2, обзор нс нарушается надстройками в центре корабля. Для сбалансированного распределения углов сканирования в зоне обзора ФАР обычно наклоняютси назад относительно вертикального положения. Для обзора и обнаружения целей в пространстве непосредственно над кораблем на малой дальности можно использовать пятую ФАР меньших размеров.
Ограничение по углу сканирования не относится к неплоским ФАР. Например, сферическая антенная решетка формирует лучи одинаково во всех направлениях. 135 Гл 4. Фазироеанные антенные решетки Рае. 2. Раеаалажеаае аатеаамх Режетек корабельной РЛО. При данном числе излучающих элементов форма плоской решетки опсделает ширину луча и структуру боковых лепестков, ио не влияет на КНД. сли апертура прямоугольной формы, то боковые лепестки максимальны в основных н минимальны в диагональных плоскостях. Для апертуры круглой формы уровень боковых лепестков имеет некоторое среднее значение между максимальным и минимальным уровнямн, характерными для прямоугольной апертуры.
Генерирование колебаний СВЧ. Колебания СВЧ в режиме передачи могут вырабатываться одним мощным усилителем нли генератором. С другой стороны, можно использовать множестно высокочастотных генераторов (но не большее одного генератора на яорнореж иныинныо решим«и каждый излучающий эяемент), которые распределяются в плоскости апертуры и вырабатывают когерентные (по фазе) сигналы. Достсинстйошбыо вом первого варианта является на- «оыенныо роыеетки личие всего одного генератора, что дает опредеченные преимущества при размещении, контроле и проверке работы и обеспечении нормального С Р функционирования при соответствующем защитном и резервном оборудонании.
Для второго варианта можно отметить такие достоинства, как отсутствие концентрации больших уровней высокочастотной мощности в некоторых наиболее ответственных элементах, возможность создания в решетке более высокого уровня общей излучаемой мощности и незначительное ухудшение общих параметров в случае отказа отдельных элементов Во многих радиолокационных системах используготся две ияи более решеток. В этом случае применяются отдеяьные высокочастотные генераторы в каждой решетке с общим источником питания, причем решетки можно включать последовательно путем соответствующего программирования. Излучающие элементы. Наиболее широко в качестве излучающих элемен.
тов в фазированных решетках используются диполи, щели, открытый конец волновода (или небольшой рупор) и спирали. Основное требование к элементам решетки: достаточно малые размеры для размещения в пределах габаритов решетки; площадь каждого элемента должна быть ие бояее величины )е(4; кроме того, так как излучающих элементов требуется много, они должны быть дешевыми, надежными в работе и одинаковыми по своим параметрам.
Поскольку сопротивление и ДН излучающего элемента в решетке определяются в основном структурой решетки (см. 4 4.4), то тип излучающего элемента можно выбирать с учетом системы питания и требований к физическим параметрам ентенны. Например, если излучающий элемент питается через полосковый фазовращателгн то вполне логичен выбор полоскового диполя. При использовании волноводного фазовращателя наиболее подходящими могут быть открытый конец волновода или щелевсй излучатель.' На более низких частотах, где в основном применяются коаксиальные элементы, при выборе типа излучающего элемента предпочтение отдается диполям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
