Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Заземляющая плоскость размещается обычно с зазором около )ьг4 за решеткой параллельно ориентированных диполей, так что антенна формирует ДН лишь в одной полусфере. На более высоких частотах чаще применяются открытые нонны волноводов илн щелевые излучатели. При сканировании в ограниченном секторе (например, менее 1О') можно использовать направленные излучающие элементы, имеющие эффективн) ю 136 4нй Введение площадь апеРтуРы, Равную нескольким значениям длины волны в квадрате.
При разносе направленных излучающих элементов на величину, равную не. скольким длинам волн, эффект взаимной связи невелик, так что ДН н полное сопротивление элемента в решетке остаются по существу такими же, как и у отдельного элемента. Для решетки с круговой поляризацией можно использовать спираль с согласованным резонатором. Поскольку при однократном отражении от цели круговая поляризация сигнала меняется на обратную, то требуются раздельные излучающая и приемная решетки спиральных элементов (с противоположным направлением витков спиралей). Если необходимо иметь РЛС, работающую с разносом по поляризации, нли если требуется изменить направление поляризации на противоположное при передаче н приеме, то можно использовать скрещенные диполи или круглые волноводы.
При соответствующей системе питания оба эти типа излучаю. щих элементов обеспечивают формирование независимо как вертикальной, так и, горизонтальной поляризации. Они применимы длв получения любой другой поляризации. Поляризация.
С точки зрения конструирования антенных систем плоскость поляризации плоской решетки является произвольным параметром. Например, круговая поляризация вполне реализуема, хотя прн этом возникает ряд трудностей с обеспечением больших углов сканирования.
При сканировании появляется составляющая нежелательной ортогональной поляризации [8). Необходимо принимать специальные меры для ее подавления (9). В обычной антенне (например, в параболической антенне с облучателем круговой поляризации) чисто круговая поляризация достигается лишь в некоторой части главного лепестка ДН, а в остальной части существен.
но искажается. В плоской антенной решетке поляризационная структура относится скорее к одному элементу, чем к решетке в целом. Поскольку ширина ДН элемента велика, то чисто круговая поляризация достигается в широком угле сканирования. Системы с круговой поляризацией можно использовать для подавления отражений от дождевых осадков (10). В идеальных условиях подавление достигает величины 20 !ой ((еэ + 1)/ (ез — 1)) дБ, где е — коэффициент эллиптичности поляризации по напряжению. В первом образце отражательной ' решетки фирмы Кау!Беоп (см. З 4.8) коэффициент зллннтнчности составлял менее 1,5 дБ при угле сканирования до 30', что соотвстствует теоретическому значению величины подавления дождевых осадков не менее 15 дБ. Фазиреванные антенные решетки с ширевед полосой рабечик частот. В РЛС с изменением частоты в широких пределах можно пслучьть хорошие тактико-технические характеристики, если учитывать зависимость условий распространения, параметров целей, ширины ДН от изменения частоты излучения.
ФАР потенциально способны работать в весьма широкой полосе частот. Некоторые ферритовые фазовращатели, например, имеют рабочий диапазон частот порядка двух октав (11), а дискретные диодные фазоврзщатели, обеспечивающие изменение длины питающих линий, Работают в еще более широкой полосе. Верхняя граница частотного диапазона ограничивается геометрическими размерами элементов, которые должны располагаться н решетке до. статочио близко для исключения возможности появления дяфракпионных лепестков. Полное сопротивление излучающего элемента (при близком расположении элементов на апертуре) в первом приближении не зависит от частоты.
Однако необходимо обеспечить согласование элементов в широкой полосе частот. Эту задачу трудно решить, не избежав паразятиых поверхностных волн при сканировании. Тем не менее практически можно выполнить согласование в пределах полосы частот порядка бдной октавы при сканировании а пределах ~ 60'. 137 Гл. 4. Фазироэанные антенные решетки Методы сканнроввння в ФАР. Фазовый мешод сканирования. ДН антенны устанавливается в направленнн по нормали к фазовому фронту. Для управления положением ДН фазы сигналов возбужденнн каждого нз нзлучзющих элементов ФАР изменяются. Соответственно нзменяется н ориентация фазового фронта (рис. 3, а).
Для быстрого сканирования пронзводнтсн электронная коммутация фаэовращателей с целью управления фазовым сдяягом в пределах 0 — 2 и. Прн разносе элементов на расстояние з друг от друга фазовый сдвиг между соседннмн злементамн для смещения луча (э= — 3 кнаа г щ„'~ 'Д'~ф'ф Л~ч //'1 НоПи//левкою аграааг/гггагааа ' Вне. а.
Методы унраеееннн (чюрынроенннн) ды е ентеннык решетках. н — февнроееннен решетке; б-решетка зденентон с нрененноа задержкой; е-решегка е неохотным скеннрооаннен; е — антениан решетке е днегреннообрееушгцеа матрацеВ. на угол Ое составляетф = (2п/Х) зтйп 0е. Прн постоянстве величиныф в функцяи от частоты угол 0е завнсит от частоты так, что отношение (е)п це)/3 остается постоянным. Сканирование с помощью временной задержки. Как было уназано, прн фазовом методе угол отклонения ДН зависит от частоты. Прн сканировании с помощью временной задержки такая зависимость отсутствует.
Вместо фазовращателей используются линии задержки (рис. 3, б), обеспечивающие получение между элементами дискретной аадержкн сигналов во времени, равной Г = (з/с) з(п 0о, где с — скорость распространения снгналов. Устройства формирования временной задержки (см. $4.6) обычно слишком слож. ны я не могут пряменягься для управления каждым налучающям элемен. том. Приемлемый компромисс можно достигнуть прв использовании одной схемы временной задержки на группу элементов, имеющих.индивидуальные фазовращателн. Чпсгпоглный метод сконирозонил. В качестве изменяемого параметра вместо фазы можно использовать частоту сигналов возбужденна. Угол отклонения ДН зависит от частоты, нак н яры .фазовом методе сканирования (см.
тл. 6), что проиллюстрировано ма рнс. 3, а. Прн мгом ма одной определенной частоте все излучающие элементы возбуждаются в фазе, а с изменением частоты фаза вдоль решеткн элементов нарастает лннейно, что обеспечнвает сканирование луча, !38 4 2, Теория фозированньгх антенных решеток Сканирование на промежуточной частоте.
В режиме приема выходной сигнал каждого излучающего элемента может быть подан на смеситель для получения промежуточной частоты. В этом случае на промежуточной частоте можно применять все описанные ранее методы сианнрования (включая метод переключения лучей, рассмотренный далее). При этом обеспечивается уснлевие. Возможно применение схем управления с сосредоточеннымн параметрами.
Методы преобразования частоты можно применять и в релкиме иззу. чения. Метод переключения лучей. В линзоных или зернальпых антеннах молино сформировать большое количество отдельг~ых лучей, размещал облучатели на фокальной поверхности антенны. При этом каждый луч имеет, по существу, такие же КНД и ширину основного лепестка ДН, как для всей апертуры. В (12] показано, что существуют эквивалентные схемы и для питания элементов в ФАР, использующие направленные ознетвители и обладающие аналогичными фокусирующими свойствами. Типовая система ФАР такого типа (!3) показана на рис.
3, г. Здесь лучи формируются с помощью диаграммообразующей матрицы Бласса, в которой М вЂ” 1 однополюсных двухпозиционных переключателей обеспечивают выделение одного из М лучей. Лучи неподнижны в пространстве и перекрываются с соседними иа уровне 4 дБ. Этот метод отличается от рассмотренных методов сканирования, при которых луч точно устанавливается в любом направлении. Все лучи в данной системе находятся в одной плоскости. Сложность системы значителы:о возрастает при создании лучей одновременно в обеих плоскостях. Более подробно этот метод рассмотрен в 4 4.9.
4.2. Теорня фазнрованных антенным ремлетом Антенная решетка с двумя ллементами. На рнс. 4, а показана ФАР в виде двух изотропных излучающих элемента, разнесенных на расстояние л. Они возбуждаются снгнатшми с одинаковой амплитудой н фазой. Если считать, что входная мощность равна единице, то венторная сумма сигналов алел~сигов в дальней зоне иак функция угла О представляет собой ДН (рис. 4, б), описываемую следующам выражением: (О) ( ! ~зл/л! глгз~ лгп о ! — ! ~2л/л' ь02! ып о) ! и =- — — е --е )т' 2 гае угол 0 окчитывзется от пормали к (сшез ке. После порл1нровии н упро. щения ДН нл1еет внд: Еп (О) = соз (и (зй) ып О). Абсолютные значения Еп (0) показаны на графике рис.
4, б в виде функции аргумента я (пй) з(п О. Если нривую изобразлпь в виде зависимости от угла О, то было бы видно увеличение ширины лепестков с возрастанием !6!. Главный лепесток ДН имеет максимум при з!п О = О, Остальные лепестки имеют одинаковую с главным пенес~ком амплитуду и часто называются дифракциовными. Они появляются прн углах, определяемых выражением Мп 0 = ~ т! (втк), где т — целое число.
В пределах сектора, ограниченного значениями — 90' < О < +90', имеется 2 т' днфракционных лепестков, где т' — наибольшее целое число, меньшее лгк. При з < к дифракционные лепестки не образуются, н прн угле ш90' Еп (О) = сол (я (зД)). Это значение справедливо дяя нзотропных излучающих элементов. Если излучающий элемент обладает направленными свойстзамн, то значение Е (О) при О= ~90' укенлшлекя. ', 139 Гм 4. Фазироаанные антенне!в решетки р я сея а /угз/цз(ид Рве. е. Антенная решетка з двумя изо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
