Радиолокационные станции с электрическим сканированием. Многолучевые системы мгновенного и смешанного обзора. Метод V-луча. Метод парциальных диаграмм

Радиолокационные станции с электрическим сканированием

Безынерционное электрическое сканирование не требует дополнительных затрат времени  и может производиться по любому закону. Кроме того, отпадает необходимость в громоздких антенных приводах, на вращение которых затрачивается иногда до 50%  всей потребляемой

Рис.1

станцией энергии. Поэтому радиолокационные станции с электрическим сканированием являются наиболее совершенными. Одним из способов электрического сканирования антенного луча является электрическое сканирование с помощью фазируемой решетки, принцип действия которого поясняется рис. 1. Число вибраторов здесь равно пяти; на самом деле их число может достигать нескольких сотен в ряду.

С помощью ферритов, установленных в волноводных секциях антенной решетки и управляемых от специальной схемы, излучаемым и принимаемым сигналам вибраторов решетки придается дополнительный взаимный фазовый сдвиг φ. Линейное нарастание сдвига фазы вдоль решетки может создаваться последовательно или параллельно (схемы а и б, рис. 1). Тогда максимальный принимаемый сигнал будет соответствовать направле-нию α₀, удовлетворяющему условию

                                                 (1)

так как сигналы цели, принимаемые с этого направления отдельными вибраторами, будут суммироваться в фазе. Таким образом, направление α₀  является направлением максимума диаграммы направленности, образованной антенной решеткой при несинфазном питании. Раствор диаграммы направленности определяется раскрывом решетки d_а. Изменением управляющего тока, поступающего от схемы управления обзором, производится качание луча антенной решетки в пределах заданного сектора за счет переменного сдвига фаз φ. При отклонении максимума диаграммы направленности на угол α₀ видимые с направления максимума размеры антенны  d  убывают:  d =d_аcosα₀. Соответственно расширяется антенный луч. Поэтому электрическое сканирование производится в сравнительно узком секторе (порядка φ_о = 60^о), размеры которого определяются допустимым расширением луча и снижением КНД.

Для формирования и качания узкого луча в двух плоскостях фазируемая антенная решетка образует полотно с большими размерами по высоте и ширине. Число фазируемых вибраторов при этом достигает нескольких тысяч.

Многолучевые системы мгновенного и смешанного обзора

Многолучевые системы мгновенного обзора позволяют одновременно измерять все координаты цели. Благодаря этому антенный луч может оставаться неподвижным и осуществлять непрерывный обзор пространства. Отпадает основной недостаток последовательного обзора — большое время обзора. Для того, чтобы получить такую же дальность действия и разрешающую способность, как и в станциях последовательного приема с узким лучом, многоканальные системы должны иметь большое число узких приемных лучей, перекрывающих всю зону обзора. Так, если обзор осуществляется в двух плоскостях, то число приемных лучей должно быть равно (рис. 2)

                                                         (2)

где φ_0г и φ_0в — размеры зоны обзора в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

θ_г и θ_в — эффективные размеры лучей в соответствующих плоскостях.

Рис.2

Очевидно, что построение многоканальных систем по рассмотренному выше принципу нецелесообразно, так как системы получаются очень громоздкими. Более перспективными являются многоканальные системы, принцип действия которых основан на использовании фазируемых антенных решеток (рис. 3). Диаграммы направленности передающей антенны и всех приемных антенн одинаковы и перекрывают всю зону обзора, поэтому при передаче облучаются все цели в пределах зоны обзора. Сигналы каждой цели принимаются всеми приемниками, но в зависимости от положения цели имеют различные фазовые соотношения. После усиления сигналы поступают на линии задержки с большим количеством отводов. От номера отвода зависит дополнительный фазовый сдвиг снимаемого с него высокочастотного сигнала. Объединяя сигналы каналов таким образом, что дополнительный фазовый сдвиг от канала к каналу линейно нарастает, получаем  k-й  суммарный сигнал. Этот сигнал максимален, когда цель находится на направлении α_0k, определяемом по формуле

                                        (3)

где Δφ_k — набег фазы между двумя соседними каналами.

При отклонении цели от направления  α_0k  суммарный сигнал быстро убывает. Это соответствует приему сигнала воображаемым узким лучом, образованным антенной решеткой с раскрывом d_A, максимум которого имеет направление α_0k.

Объединяя сигналы с другими фазовыми сдвигами, получаемыми сочетанием отводов от канальных линий задержки, получим сигнал, соответствующий приему по воображае-мому узкому лучу, но с другого направления. Поступая и далее таким же образом,