Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск, страница 85

Чем выше углочаетотная чувствительность, тем ниже требова-шя к диапазопности системы формирования зондирующего сигна­ла и системы обработки отраженных сигналов. Углочастотнуга чувствительность можно определить путем дифференцирования уравнения (15.3). Если в качестве липни передачи в ЛАР исполь­зуется волновод, то

295

Ыз этого соотношения впдюэ, что для повышения углочастотной чувствительности необходима увеличивать длину 5 линии переда­чи,  соединяющей   соседние   излучающие   щеля   или  вибраторы;

Рис.   15.3. Зависимость углового отклонения антенного луча от относительного изменения частоты зондирующего сигнала

уменьшать расстояние d между излучающими щелями или вибра­торами; уменьшать относительный размер я/А широкой стенки волновода (при этом должно соблюдаться условие а >• Х/2). В случае частотно-модулированного зондирующего сигнала изме­нение углового положения антенного луча будет иметь место, если девиация частоты Afgga >■ sy.sp/^r. Ширина спектра сигнала, из­лучаемого под углом места е, при этом

 О 5.4) Если же Д/_Мв < во.ър/Куг, то Д/_Щ._т (е) = Л/_лев.

^ная величину Af_lLXn (е) и скорость изменения частоты в сигна­ле, можно определить время То^ (е), в течение которого облуча­ется цель за одно сканирование по углу места.

Так, для линейно-частотной модуляции имеем

 (15.5)

где        Гц — длительность зондирующего сигнала.

Огибающая сигнала, отраженного от цели, при этом имеет такой же вид, как и ДН антенны (по мощности) в угломестной плоскости.

В процессе механического вращения антенны по азимуту в пре­делах ширины луча f!o.5P, определяемой горизонтальным размером

296

антенны, на вход устройства обработки сигналов в РЛС с ЧУЛ поступает пачка модулированных но частоте импульсов с длитель­ностью тоел (е), (в общем случае зависящей от угла места) и сред­ней частотой, зависящей от угла места цели. Время запаздывания отраженных импульсов песет информацию о дальности, средняя несущая частота импульсов — об угле места цели, пачка отра­женных импульсов в целом — об азимуте пели. Высота цели опре­деляется путем решения уравнения высоты с помощью спецвычис­лителя.

15.2. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ АНТЕННОЙ СИСТЕМЫ РЛС С ЧУЛ

Простейшая антенна с частотным сканированием, как уже от­мечалось, представляет собой ЛАР и включает дисперсионную ли­нию задержки (полноводную или коаксиальную), связанную по­следовательно с линейно расположенными излучающими элемен­тами. Если линия задержки выполнена на волноводе прямоуголь­ного сечения, то связь с излучающими элементами может произ­водиться либо через широкую стенку волновода, либо через узкую. Для повышения углочастотной чувствительности волноводпая ли­ния задержки изготовляется обычно изогнутой или спиральной конструкции (рис. 15.4).

Рис. 15.4. Конструкция ЛАР: а-   с виораторами, вклю­ченными в широкую стенку волновода; 6 — с щелевыми излучателями в узкой стетткс волновода

Рис. 15.5. Зеркальная антенна с частотным скаппропяписм луча

Во многих РЛС с ЧУЛ луч антенны должен иметь малую ши­рину v, азимутальной плоскости. Один из методов формирования узкого луча заключается в использовании цилиндрического зерка­ла, облучаемого .ПАР (рис. 15.5). Ширина ДН такой антенны в азимутальной плоскости определяется горизонтальным размером зеркала, а в угломестной — размером облучателя.

297

Для исключения затенения раскрыта и обусловленного йтнм увеличения уровня боковых лепестков ДМ антенны можно исполь­зовать смещение облучателя ил раскрыва антенны (см. 13.4.2). При этом зеркала антенны должно иметь несимметричное сечение в го­ризонтальной   ПЛОСКОСТИ.

Антенны с частотным качанием луча имеют в основном такие же характеристики, как и обычные зеркальные антенны. Различия обусловлены дополнительными потерями в линии задержки, а так­же необходимостью иметь гораздо больший размер зеркального отражатели в вертикальной плоскости (в плоскости сканирования) для полного охвата диаграммы направленности облучателя при максимальном угле отклонения луча. Для расчета вертикального размера зеркала антенны РЛС с ЧУЛ можно использовать соот­ношение

где        /лар — длина облучателя:

/ф — фокусное  расстояние  антенны,  обычно  1$ = (0,3...

... 0.5) /,;'

стш, Сшах — соответственно минимальный и максимальный

утлы места зоны;

еф     угол наклона фокальной оси зеркала.

Значение Еф выбирается с учетом гого, что: а) с увеличением отклонения антенного луча от нормали к ЛАР происходит его расширение; б) па час­тоте /_н, соответствующей положению луча на нормали, в ЛАР с простыми ненаправленными ответвителями резко возрастают потери энергии зондирую­щего ^сигнала из-за увеличения коэф­фициента стоячей волны (отражения от всех излучателей складываются в линии синфазно),

Примером простых ненаправленных ответвителей является щель в стенке волновода, которая одновременно вы­полняет функции элемента связи и из­лучателя. Для уменьшения потерь на частоте [_н применяют  согласованные

ненаправленные ответвители. В качестве элементов согласования могут использоваться штыри или диафрагмы.

Еще лучшие характеристики можно получить при применении в ЛАР направленных ответвителей, по при этом усложняется кон­струкция, увеличиваются стоимость и масса антенны.

Для уменьшения уровня боковых лепестков в угломестноЙ плос­кости распределение поля вдоль ЛАР должно быть спадающим к се краям. Это обеспечивается н ЛАР с излучающими щелями вы­бором положения последних на стенке полповода, а в ЛАР с со­гласованными ненаправленными ответвителями— глубиной погру­жения штырей в волновод.

Второй метод формирования узкого луча в горизонтальной плоскости заключается в использовании плоских антенных реше­ток, представляющих собой набор ЛАР, запитываемых от одного передатчика (рис. 15.6). Такие антенны имеют меньший уровень боковых лепестков и меньшие габариты по сравнению с зеркаль­ными. Кроме того, в подобных антеннах появляется возможность комбинированного использования фазового и частотного методов электронного сканирования антенного луча в двух взаимно перпен­дикулярных плоскостях (частотного сканирования — в угломестпой плоскости и фазового--в азимутальной). Недостаток плоских ан­тенных решеток — конструктивная сложность и высокая стои­мость.