Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Остановимся коротко на решении кажлой задачи в отдельности. ( Форма обте кате ля ЛА опредевяетсв почти исключительно требованиями минимального аэродинамического сопротивления и зависит от места расположения антенны Основные типы обтекателей представлены на рис.
20.2. К первой группе относятся носовые обтекатели: размерм их могут колебаться от небольших конусов с диаметром основания (4-5)2 (Л вЂ” длина волны) до круцногабаритных тел вращения с параболической или оживальной образующей с диаметром основания (20-40)Л (рис. 20.2,а) Вторую группу составлмот обтекатели, устанавливаемые в нижней части фюзеляжа и защищающие антенные устройства навига- а) й ционных и сходных с ними РЛС. Продольные размеры обтекателей этой группы, как правило, 2,5-3 м и более (рис. 20. 2,б).
В третью группу объединены обтекателн, имеющие конфюурацию плоских или слабоизогиугых поверх- в) г) настей (рис. 20.2,в), закрывмошне вырезы в фюзеляже. Рис. 20.2. Основные типы антенных обшкателей К последней группе можно отнести все остачьные типы обтекателей, например, обтекателн в виде двугранного клина, расположенные в кромке крыла (рис 20.2,г). Из обзора типов обтекателей следует, что их форма практически полностью диктуется конфигурацией ЛА. Только в инфракрасном диапазоне волн форму обтекателя выбирают, исхоля из требований к качеству изображения объекта.
В этом случае могут использоваться только сферические или пирамидальные обтекателн. Все другие формы (в том числе и конические) приводят к недопустимо большим искажениям теплового пятна. Для скоростных объектов предпочтительными являются пирамидальные обтекатели с 8 — 10 гранями и углом при вершине, меньшим или равным 40'. 2 Выбор материала для об те кате лей В настоящее время в нашей стране и за рубежом большое внимание уделяется созданию новых материалов и разработке новых технологических методов изготовления обтекателей. Удовлетворить сложный комплекс требований, предъявляемых к антенным обтекателям, в значительной степени можно улучшением характеристик (радиотехнических, термических и механических) применяемых материалов.
В различных диапазонах 307 волн используют резные радиопрозрачные материалы. Материалы антенных обтекателей включают пластики, керамические и композиционные материалы, материалы с металлическими элементами, а также материалы покрытий дея защиты от дождевой эрозии,обледенения, грозовых разрядов и т.д. Пластики являются наиболее широко применяемыми материалами. Они обеспечивают высокий коэффициент прохождения электромагнитной энергии, имеют сравнительно небольшую массу и удобны технологически. Стеклопластики на основе эпоксидной и некоторых других смол обладают хорошей теплостойкостью. Полиамидные пластики, армированные кварцевым волокном, обеспечивают хорошие конструктивные и радиотехнические характеристики, стабильность свойств в широкой полосе частот и температур. Тангенс угла диэлектрических посерь (тйб) для больпшнства из этих материалов не более 0,03, диэлектрическая постоянная к, колеблется от 3,2 до 4,7-5,0.
В многослойных конструкциях абтекшелей для слоев большой плотности широко нспользунпся стеклотекстолигы (сгеклоткань плнк смола); для слоев малой плотности применяются сотовые структуры из стекла или хлопчатобумажных тканей, стеклосегчатые материалы н т.п. Однако такие композиционные материалы недосшточно однородны„что приводит к дополнительньпч искажениям амплитудных и фазовых характеристик. В отличие от сгеклотексталитов керамика н стеклокристаллические материалы весьма однородны и датст меньший разброс параметров. Керамические материалы (ситаллы) используются для малогабаритных обтекателей ЛА.
Дэплекзрическая постоянная этих материалов выше ( е, = 5 5 — 9 3), а активные потери малы ( гйб < 0 001). Обтекатели из ситалла и подобной керамики могут успешно применяться при сверхвысоких скоростях и работать в условшх жесткого термоудара (с темпом нагрева до 250-300 'С'с). Из-за мачой толщины стенок они праитически не искажают характеристик мпенны. Большие возможности для улучшения как механических, так и радиотехнических характеристик 3 2 антенных обтекателей открывает использование диэлектрических стенок с металлическими элементами, прелставляющимн собой реактивные решетки. Еще большими шв жи возможностями в этом направлении шв нж шв шв обладают металлические перфорированные поверхности на диэлектрической подложке.
Пример опытРис.за.з.металлический лерфорнроеанныи й ботки такого обтекателя, щелевую решетку, показан на рис 20.3, где ( — слой диэлектрика; 2 — металлический слой;3 †ще с клиновидныыи кромками. 3. Выбор структуры стенок об те катев ей. В отличие отрешения первых двух задач проектирования обтекателей (выбор формы и материала) структуру стенок определяют, исходя, главным образом, из радиотехнических требований. Выбором соответствую~пей конструкции и материала стенок достигают необходимой ралиопрозрачности обтекателей в заданном диапазоне волн и секторе угчов сканирования. По конструкции стенок обтекатели делятся на однослойные, многослойные Збй (трех-, пяти-, семислойиые), с плавно изменяющимися свойствами и т.п.
В однослойные и многослойные стенки месут быть вмонтированы металлические каркасы, представляющие собой для проходящих воли реактивное сопротивление. На рис. 20.4 изображены варианты конструкций стенок обтееателя. Однослойные стенки дня обес- 5 4 лечения хорошей ралиопрозрачности и фазовых характеристик про- ИЯ шедшей волны в заданном секторе и Ц.. Я Щ~Щ углов падения могут быть по толщине полуволновыми или сушест- 5 с асино меньшими ддины волны. Многослойные стенки с той же мелью выполняются с различным законом изменения плотности слоев: Рис. 20,4. Канструкннн стенок обгекаге чей чередующейся или уаеличивающей- 1 — слнссзояны нснслнтная шс ка. ся от периферии к Пситру Стенки.
у-тссксасяне» стснне с нвтнннн внешними снсянн, Решетки металлических элемегпов в 5 — нятнслсянся структура, 4 ссннстснны структура, зависимости от формы и размеров 5-тссхснслнснсплстлннвнутрснннн сноси, элементов представляют собой для проходящей волны индуктивное или емкостное сопротивление и также улучшают амплитудные н фазовые характериегики пол» излучения при прохождении через стенки обтекателей, Критерием пригодности выбранной структуры является выполнение требований по радиопрозрачности и фазовым искажениям в рабочем диапазоне частот при всех возможных углах падения электромагнитной волны на стенки абтекателя, изменяюптихся при сканировании лучом антенны.
Расчет диаграммы направленности антенны сучетомобтекателя разбивается на лва этапа: ) ) нахождение искаженных обтекателем амплитулных и фазовых характеристик прошедшей волны; 2) расчет по этим характеристикам ДН всей системы «антенна — обтекатель» в дальней зоне. Влияние обтекшслл на ДН антенны можно охарактеризовать коэффипиентом прохождения Т(55) электромагнитной волны через стенки обтекателя.
Коэффициент прохождения является функцией угла падения водны на обтекатель и может быть выражен через коэффилиент отражения Г(55) (в пренебрежении потерями в стенках). В общем случае при наличии в обтекателях участков с малыми радиусами кривзпны (соизмеримыми с длиной волны) определение комплексных коэффициентов Т(55) и Г(5)) оказывается весьма слонньсы.
Один из наиболее распространенных методов заюлочается в представлении стенки обтекателя в аиде эквивалентной ступенчатой линии, состоящей из отрезков с разными волновыми сопротивнешттми и геометрическими длинами. Геометрическая длина каждой ступени равна тошпине одного слоя, а волновое сопротивление эквивалентного отрезка линии равно волновому сопротивлению соответствующей среды и, как известно, зависит от поляриэжши падающей волны и угла ее падения. Збй Волновое сопротивление й', и электрическая атолщииа» щ каждого слоя многослойной стенки определяются из следующих соотношений: а) при перпендикулярной поляризации поля папающей волны й, =~, щ = — 4,.|е, -згп гу; т(л,-з!и Д б) при параллельной поляризации волны е, — з!п () 2 О', = Рис.
20.5. К выбору атсчета углов прн раслоложеянк антенны лад обтекателем (а) и ДН мпсины с обтекателем (С) максимуму ишучения, с учетом влияния у"(0)= ~Е ~Т(В,х~е аме*!Ол, где а(. — определяется по той же форму ле (20 |8), Д вЂ” толщина слоя; л,— относительная диэлектрическая постоянная; () — угол падения электромагнитной волны на стенку обтекателя (рис. 20.5,а). Если в слоях диэлектрической стенки заключены двумерные решетки из металлических элементов, образующие пространственные реактивности для проходящей волны, то в эквивалентных линиях они учитываются сосредоточенными реактивностями. Место их включения в линии соответствует месту установки решетки в слое.
Для определения коэффициента отражения при заданной конструкции стенки сбтекателя можно, используя аншюгию с длинными линиями, применить круговые диаграммы полных сопротивлений. На практике допустимое значение коэффициента прохождения должно приблизительно удовлетворять условию |Т(())( > 0,75. Необходимо иметь в виау, что круговые диаграммы дают невысокую точность расчетов фазовЫх характеристик при хорошем согласовании стенок, так как при этом соответствующие характеристики входного сопротивления лежат вблизи центра лнагрв»мы, и небольшое линейное смещение их приводит к большим ошибкам а отсчете электрической длины линий (фазы).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
