Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Гл. б. Антенные решетки с чагтотмылг сканироаинием Антенны е двухмерным сканированием Возможность комбинарованно~о использования фазового и частотного методов электронного сканирования в двух взаимно перпендикулярных плосностях уже давно привлекает внимзние разработчиков )1О). Как показано на рис.
17, для управления лучом в одной плоскости используется фазовый метод сканирования с любым из обычных электронных средств управления, а в другой плоскости †частотн метод сканирования Подобная схема (рис. !7, а) обеспечивает снижение числа фазовращателей до минимума, причем число фазовращателей равно числу линий задержки и к каждому фазовращателю подключаются одинаковыс линии задержки. В нс. ноторых случаях не требуется таких высоких скоростей истинного безынерционного сканирования, какие могут обеспечиваться фазоврашателями.
Рис. «т. Антенна се скамнреиямнем я антк яяоскостякт я — фаэочястотное сканирование; б — фе«очястотное скеннроняняе с мекяническнми Мезе. криш«гелями (системы «Игл» или «Дельта-а»). Однако необходимыс скорости получения информации оказываются тем не менее значительно выше величин, которые можно сравнительно легко по. лучить при чисто механическом вращении асей антенной системы. Для подобных целей можно использовать более сложные механические фазовращатели.
Схема типового устройства сканирования, например такого, как в РЛС «Игл» или «Дельта-а» [14), показана на рис. 17, б. Линии задержки, используемые в двумерной решетке, показанной на рис. 17, должны иметь значительно более точную конструкцию, чем в антенне с частотным сканированием и с одной линией задержки. Поэтому практическое изготовление антенны подобного типа с тачки зрения экономических затрат представляет собой доволыто сложную задачу.
В антенне с частотным сканированием с одной линией задержки систематические ошибки за счет неточно отей при изготовлении приводят к отклонению углового положения луча от расчетной величины. Например, рассмотрим антенну 3-см диапазона с волноводом стандартных размеров в линии задержки и с разносом элементов )ье/2. При среднем отклонении размера а волновода на 0,25 мм в линии задержки с общей длиной 400 Д )типовая длина для антенны с шириной луча 1' и с разносом элементов Зйз) ошибка в отклонении луча равна примерно 0,6'. Систе.
матическую угловую ошибку наведения луча можно скомпенсировать путем введения соответствующим образом аткалиброванного сдвига частоты. Случайные отклонения размера а на 2,5 мм между соседними элементами вызывают фазовые ошибки менее Г, Фазовая ошибка такой величины вполне приемлема с точки зрения получения заданных ДН антеиньгн уровня боковых лепестков. б.б. Принципа! построения антенн г(0 ДО= — (Т вЂ” Т,) йТ (! 6) и вводится для коррекции в систему измерения координат цели. С другой стороны, если необходимо иметь ряд фиксированных значений угла отклонения луча, можно ввести коррекцию по высокой частоте, изменяя несущую на величину Л! от номинального значения.
Корректируемое изменение частоты Ь! рассчитывается по формуле (й0(бТ)(т — Т„) й01'г() При ие|ерениях температуры, осуществляемых, например, с помощью термо. резисторпых элементов, укренляемых на антенне, могут возникать ошибки, обусловленные колебаниями температуры вдоль поверхности антенны.
Более того, поскольку значения ЫОгаТ и Юго! изменяются в зависимости от угла отклонения О, для полной коррекции ошибок необходимо вводить поправки второго порядка. 289 В антенной решетке с линиями задержки применительно к условням формирования ДН и боковых лепестков ДН в плоскости, перпендикулярной направлению сканирования, фазовые ошибки между сравнимыми элементами должны находиться в пределах -~-10' (среднеквадратическое значение). Это означает, что относительная фазовая ошибка вдоль всей ливии задержки должна быть меньше этой величины. Для решетки, выполненной на линиях задержки, описанных в приведенном выше примере, отклонение по фазе от номинальной величины на !О' в центре линии задержки соответствует отклонению размера а примерно на 0,025 мм.
Таким образолц необходимо не только изготовить множество линий задержии, образующих общую антенну, но и обеспечить соответствующие допуски при изготовяенин, которые в данном случае будут более жесткими. Плоская антенная решетка с частотным сканированием подобного типа имеет ряд существенных ограничений по предельному углу отклонения луча при использовании в линии задержки стандаргных волноводов. Для предотвращения появления дифракционных лепестков разнос между излучающими элементами долнсен быть меньше одной длины волны.
Для достижения этого в обычных волноаодиых линзах задергкки, размещаемых рядом друг с другом, необходимо применять специальные методы получения минимального разноса, сниженгя толщины стенок и т. п. В типовой конструкции линия задержки выполняется с изгибами на!80' в Ечглоскости и связь с излучающими элементами производится в изогнутых секциях. При этом соседние линии задержки соприкасаются друг с другом узкими стеаками. Учет влияния изменений температуры.
Как видно из уравнений (!1) и (15), а волноводной и коаксиальной линиях задержки угол отклонения луча зависит от температуры окружавшей среды. Изменения угла отклонения луча обусловлены изменениями эффективной длины пути прохождения си~палов, а также величины разноса излучающих элементов. Эти изменения зависят от колебаний размеров материала антенны при изменении температуры Всистемах, где требуется высокая точность установки луча, по всей вероятности, необходима коррекция подобных изменений угла отклонения луча в зависимости от температуры, для чего могут использоваться различные методы.
Коррекция с учетом измеренной температуры антенны. Температуру антенны можно измерить и учесть при определении положения цели. Ошибка 60 в отклонении луча, обусловленная изменением температуры, прн использовании ограниченного набора значений высокой частоты вычисляется по формуле Гл. б. Антенные решетки с чаггогным сканированием Стабилизация температуры.
Для получения сравнительно стабильной температуры использу~отся специальные устройства подогрева в виде кожухов с термостабилизатором. Поскольку габариты антенны могут быть большими, мощность, расходуемая на подогрев, по-видимому, будет составлять весьма существенную долю общей мощности, потребляемой системой. В одной из экспериментальных антенн сравнительно простой кожух с нагревательными элементами и средствамн регулирования температуры обеспечивал стабильность температуры не хуже т' С.
Компенсаци температурных изменений в антенне по вквивалентной осевой длине волньь Части антеяны, которые имеют зависящие от температуры параметры, расположены по отношению к номинальной осевой длине волны Ряс. !а. сяегемя ятмеягяяя $атяячя оычякя. на равных интервалах. Вслгдствие указанной периодичности даже небольшие значения Кся в кажлой точке связи, изгибах и т. и. будут складываться По. этому, если не принять специальные меры, Коа антенны может оказаться большим на осевой частоте и будуч наблюдаться сильные отражения энергии в антенне. Хотя при соответствуюшей конструкции Коя снижается до относительно малой величины, имеется возможность создания такой конструкции антенны, в которой сравнительно большой Кся измеряется при осевом положении луча.
Однако Коя должен быть таким, чтобы параметры антенны ие выходили за пределы допустимых значений. В этом случае он обычно ранен двум. Изме. пения размеров, а следовательно, и протяженности пути прохождения сигналов, обусловленные колебаниями температуры, вызывают изменение осевой частоты колебаний СВЧ. Поэтому измерения мзксимальной отраженной мощности в зависимости ат частоты излучения позволяют найти ошибку по частоте Ь/, которую можно либо скомпенсировать соответствующим изменением частоты передатчика, либо учесть в виде поправки угла отклонения луча.
сдазовая компенсация температурных изменений. Наилучшую эффективность и точность компенсации изменений линейных размеров антенных элементов дает метод фазовой коррекпни. На некоторых заранее выбранных частотах разность фаз сигналов излучающих элементов является кратной 2п рад. Можно производить измерения отклонений фазы не только от 2п, но и от величины 2пп рад, соответствующих разности фаз сигналов вдвух подходящих точках размещения излучающих элементов, например вблизи краев антенны. Результаты этих измерений четко н с высокой точностью характеризуют действительное влияние колебаний температуры на параметры антенны. На рис.
И представлена структурная схема измерительной системы подобного назначения. 220 блй Особенности применения различных гигналоэ Изменения фазы обусловлены двумя факторами: изменениями длины линни задержки и изменениями величины Ха. Задержка по фазе ф для линии длиной Е определяется выражением гр= 2п — = [! — ~ — Ц (18) Коэффициент температурной коррекции 1 + д (Т вЂ” Те) относится к величинам Е и п. Принимая для простоты длину линии, равной целому числу длин волн пд „и дифференцируя выражение (18), получаем бр 8ппоз ч (19) и Г 4иэ — Еэ Обычно при протяженности пути распространения радиоволн в линии за. держки между точками измерений порядка 2001 изменение фазы в алюминиевом волноводе диапазона 5 составляег около 3' при изменении температуры на !' С.
Соответсгвующая величина высокочастотного сигнала в фазаном детекторе позволяет сравнительно легко получить свободные от помех сигналы ошибки, используемые для точной коррекции температурных изменений. В простейшем случае эту коррекцию можно осущестэлпть, изменяя несущ) ю частоту тэк, чтобы получить нулевые значения сигнала на выходе фазово!о детектора. Направления конструирования.
Вполне очевидный путь к снижению до минимума влияния температуры на величину угла отклонения луча занлючается в использовании деталей, размеры которых не меняются при колебаниях температуры. Как ооназано выше, чувствительность к колебаниям температуры связана непосредственно с коэффициентом теплового расширения материала. При использовании сплава инвар в начестве конструкпионного мазернала антенны ошибки наведения снижаются примерно н 25 раз по сравнению с ошибками, получающимися в алюминиевых конструкциях. Однако ввиду большой массы и стоимости, а также из-за трудности механической об. работки этот материал применяется обычно ограниченно.
6.4. Особенности применения различных сигналов. Мнигочастотные смгналы. Основной проблемой для современных РЛС зачастую является ограничение по скорости получения информации. Зта проблема возникает в силу необходимости создавать узкий луч (для достижения высокой точности), устанавливать его в одном определенном направлении на время, соответствующее суммарному времени распространения сигнала в прямом и обратном направлениях на максимальную дальность действия РЛС, и обеспечивагь при этом требуемый сектор обзора по азимуту. Более того, в большинстве случаев требуется многократность облучения нели для получения заданной точности измерений координат, необходимой детализации данных, селехции движущихся целей или выделения допплеровской частоты и т. п. Одним из существенных достоинств РЛС с частотным сканированием является их способность формировать одновременно (или с перекрытием ьо времени) более чем один независимый антенный луч в пространстве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
