Антенны радиолокационного оборудования

Антенны панорамных РЛС

Антенны панорамных РЛС работают в трехсантиметровом диапазоне, обеспечивают в режиме "Горы-грозы" игольчатую, а в режиме "Обзор Земли" – веерную ДН в вертикальной плоскости.

В качестве примера рассмотрим антенну РЛС "Гроза", схематически показанную на рис. 6.22

Параболоидный отражатель – 1 сплошной, а веерный – 2 выполнен из горизонтально расположенных проволок. Он отражает горизонтально-поляризованные волны, а для вертикально-поляризованны он "прозрачен".

Волна излучаемая электрической антенной – 3, отражается контррефлектором – 4 в направлении рефлекторов. Ее поляризация определяется ферритовым вращателем плоскости поляризации – 5, в режиме "Горы-Грозы" ферритовый стержень не намагничен. Поляризация волны вертикальная, отражает параболоид, ДН – игольчатая. В режиме "Обзор Земли" стержень намагничен, поляризация горизонтальная, отражает веерный рефлектор, формируется веерная ДН. Обзор пространства в пределах определенного сектора перед самолетом обеспечивается сканированием (качанием) антенны вокруг вертикальной оси.

Рис. 6.22 Схематическое изображение антенны ПРЛС "Гроза"

Антенны доплеровских РЛС

Антенны доплеровских РЛС обеспечивают измерение путевой скорости и угла сноса самолета. В качестве примера рассмотрим антенны навигационной автономной системы НАС-1 ("Трасса"). Приемные и передающие антенны одинаковые. Для обеспечения измерений должна быть сформирована ДН, показана на рисунке 6.23. Причем лучи 1, 3 и 2, 4 должны чередоваться. Антенна, называемая волноводно-щелевой решеткой, состоит из двух волноводов, в узкой грани которых расположено по 30 встречно наклоненных щелей – излучателей (рис. 6.24)

Рис. 6.23 Диаграмма направленности антенн ДРЛС "Трасса"

Рис. 6.24 Волноводно-щелевая решетка ДРЛС "Трасса"

Все нечетные волноводы запитываются синфазно и излучают, например через щели, наклоненные вправо, формируя луч 1. Четные волноводы запитываются в обратной фазе и излучают через щели, наклоненные влево формируя луч 3. В момент коммутации лучей изменяется направление волн в запитывающих волноводах. В результате в четных и нечетных волноводах излучающие щели меняются ролями и формируются лучи 2 и 4.

Четырехэлементная ФАР применяется в качестве направленной антенны системы ТКАС. Размещение этой низкопрофильной ФАР на самолёте приведено на рис. 6.25, а на рис. 6.26 приводится внешний вид этой антенны. Каждый элемент ФАР имеет свой вход, маркированный цветом (голубой, красный, жёлтый, чёрный).

Антенна излучает импульсы на частоте 1030 МГц, а приём сигналов осуществляется на частоте 1090 МГц на четыре приёмных устройства. В режиме излучения ФАР имеет слабонаправленную ДН, а режиме приёма луч антенны шириной 90⁰ сканирует, причём ФАР работает в режиме моноимпульсной антенны, формируя в пространстве суммарную и разностную ДН.

Конструктивно антенна выполнена под обтекателем так, что она выступает над фюзеляжем на высоту не более 2 см, сама ФАР имеет ширину около 24 см и вес 1 кг.

Рис. 6.25 Размещение направленных антенн системы ТКАС на самолете Боинг-737

a) б)

Рис. 6.26 Общий вид направленной антенны системы ТКАС

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются бортовые антенны, в каких диапазонах волн они работают?

2. Каковы специфические требования предъявляют к бортовым антеннам?

3. Каковы особенности антенн, используемых в радиостанциях дальней связи?

4. Какие функции выполняет антенно-согласующее устройство?

5. Как устроены проволочные и шлейфовые антенны, каковы их сравнительные особенности?

6. Каковы устройство, принцип действия и достоинства антенн верхнего питания и пазовых?

7. Каковы особенности антенн командных радиостанций?

8. Каковы устройства и сравнительные особенности штыревых антенн нижнего и верхнего питания?

9. Как устроены печатные и поверхностные антенны, каковы их достоинства?

10. Каково устройство, схема включение и размещение рамочных антенн АРК?

11. Что называется антенным эффектом рамки, какими мерами он ослабляется?

12. Что называется радиодевиацией; как она ослабляется?

13. Какие антенны используются в радиовысотомерах, как они используются, где располагаются?

14. Какие типы антенн используются в курсовых, глиссадных и маркерных приемниках, как они устроены и где размещаются?

15. Какого типа антенны используются в дальномерных системах DME?

16. Какого типа антенны используются в системе РСБН, как они устроены и где размещаются?

17. Какие антенны используются в системе GPS?

18. Как устроена и работает антенна панорамной РЛС?

19. Как устроена и работает антенна доплеровской РЛС?

Выводы

1. Антенна предназначена для преобразования энергии тока ВЧ в энергию радиоволн и наоборот.

2. Технические показатели передающей антенны характеризуют ее как нагрузку РПДУ, преобразователь энергии, излучатель.

3. Входное сопротивление антенны – комплексное, частотно-зависимое. Для получения заданной излучаемой мощности необходимо обеспечить настройку в резонанс и согласование антенны с фидером.

4. КПД антенны характеризует ее эффективность, как преобразователя энергии. Он возрастает при увеличении сопротивления излучения и уменьшении сопротивления потерь.

5. Распределение излучаемой энергии в пространстве характеризуется диаграммой направленности, углом ее раствора, коэффициентами направленного действия и усиления антенны.

6. Диапазонные свойства характеризуют степень постоянства показателей и характеристик антенны в пределах диапазона рабочих частот.

7. Излучение радиоволн – это процесс образования свободного ЭМП (поля излучения) под действием ЭМП колебаний в антенне (поля индукции).

8. Простейшая антенна – симметричный вибратор – это развернутая РХЛ или открытый колебательных контур. Она характеризуется слабой направленностью в плоскости антенны и низкими диапазонными свойствами.

9. Несимметричный – заземленный вибратор отличается меньшей электрической длиной, по этому он широко используется на СДВ, ДВ и СВ. для повышения действующей высоты и сопротивления излучения используют вибраторы с горизонтальной частью. Для повышения КПД требуется низкоомное заземление или противовес.

10. Приемная антенна выполняет функцию обратную передающей. В соответствии с принципом обратимости показателей одинаковых приемной и передающей антенн сохраняются одинаковыми численные значения, но имеют различных физический смысл.

11. Антенны СДВ, ДВ и СВ – это разновидности заземленного вибратора. К ним относятся антенны-мачты нижнего, верхнего, шунтового питания и проволочные антенны с горизонтальной частью: Г – образные, Т – образные и другие.

12. Рамочная приемная антенна позволяет определить направление на работающее РПДУ совпадающее с направлением нулевого приема. Изменение фазы ЭДС рамки при проходе нулевого приема позволяет автоматизировать этот процесс. Это используется в самолетных АРК.

13. На КВ используются слабонаправленные и остронаправленные антенны. К слабонаправленным относится антенна ВГ и построенная на ее основе: широкополосная – ВГД и всенаправленная УГ. К остронаправленным – многовибраторная антенна СГ и ромбическая РГ. Благодаря режиму БВ антенна РГ обеспечивает хорошие диапазонные свойства.

14. На МВ и ДМВ находят применение в основном вибраторные антенны. Широко используется антенна "волновой канал" средней направленности.

15. На СМВ, кроме вибраторных, широко применяются щелевые и рупорные излучатели. Для концентрации излучения широко применяются рефлекторные и линзы.

16. РЭО современных воздушных судов оснащено десятками антенн, к которым предъявляют трудновыполнимые противоречивые требования. Наряду с высокими электрическими показателями они должны не ухудшать аэродинамику и оказывать влияния друг на друга.

17. На современных самолетах проволочные антенны связных радиостанций уступили место невыступающим антеннам верхнего и шлейфового питания.

18. Антенны командных радиостанций – широкополосные вибраторы или поверхностные антенны

19. К радионавигационным антеннам относятся:

- вращаемые или неподвижные рамки АРК устанавливаемые в местах с минимальной радиодевиацией;

- дипольные антенны курсоглиссадной посадочной системы;

- дипольные антенны или рупорные антенны радиовысотомеров;

- щелевые резонаторные антенны системы ближней навигации

- ножевые антенны дальномерной системы

- полосковые антенны системы GPS

20. Панорамные РЛС работают с рефлекторными антеннами. Их ДН может быть веерной или игольчатой в зависимости от направления поляризации излучаемой волны и формы рефлектора.

21. В доплеровских РЛС используется волноводно-щелевая многоэлементная антенная решетка, формирующая двулучевую переключаемую ДН.

Дата добавления: 2015-07-11