Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 6

Измерять угол раствора главного лепестка у такой диаграммы необходимо на уровне (Е/Е_тах)² = (V)² = 0,5. Поэтому очень часто говорят, что угол раствора главного лепестка диаграммы направленности определяется по точкам половинного значения  мощности.

В дальнейшем мы будем обозначать угол раствора диаграммы направленности в вертикальной плоскости через θ₀, а в горизонтальной плоскости через Ф₀.

2. Типы диаграмм направленности

Диаграммы направленности антенн, примерно симметричные относительно направления максимального излучения, т. е. имеющие пространственную характеристику излучения в виде сигарообразного тела, носят название «игольчатых диаграмм». Антенны с диаграммами такого типа широко применяются на ретрансляционных линиях связи. В радиолокационной технике они используются для определения местонахождения цели. Однако антенны с игольчатыми диаграммами не всегда могут быть применены из-за трудностей обнаружения цели при поиске как по углу места, так и по азимуту.

Для облегчения поиска цели в ряде радиолокаторов жертвуют направленностью антенны, более или менее расширяя ее диаграмму направленности в одной из плоскостей и разделяя задачу определения угла места и азимута цели между двумя связанными между собой антеннами. Такие диаграммы направленности, широкие в одной плоскости и узкие в другой, носят название «веерных диаграмм» из-за их сходства с веером.

На рис. 3 изображена антенна с веерной диаграммой, предназначенная для определения азимута φ цели.

Эта диаграмма узкая в горизонтальной плоскости и широкая в вертикальной. Применение антенны с такой диаграммой направленности обеспечивает обнаружение цели при поиске по азимуту независимо от ее высоты hнад землей.

На рис. 4 приведена антенна с диаграммой направленности в виде горизонтального веера. Такая антенна позволяет определять по углу места высоту цели независимо от азимута в достаточно широких пределах изменения последнего.

Обнаружение цели двумя такими антеннами уже дает возможность точно определить ее местоположение в пространстве относительно радиолокационной станции.

Особенности эксплуатации целого ряда радиолокационных станций налагают требования не только на углы раствора диаграмм направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях, но и на самую форму этой диаграммы. Так, например, у самолетных радиолокаторов, предназначенных для обнаружения наземных целей (рис.5), желательно иметь такую диаграмму направленности антенны, которая обеспечивала бы при узкой диаграмме направленности в горизонтальной плоскости одинаковую интенсивность отражений от одинаковых объектов, находящихся в радиусе действия радиолокатора.

Чтобы любые наземные объекты в пределах от минимального угла места ε_min до максимального ε_max облучались одинаково, необходимо получение такой диаграммы, при которой напряженность излучаемого станцией поля была бы пропорциональна расстоянию Д_н от самолета до земли.

Так как напряженность поля при распространении радиоволн от радиолокатора до объекта обнаружения убывает обратно пропорционально расстоянию, то радиус-вектор диаграммы направленности по полю должен изменяться обратно пропорционально синусу угла места s или пропорционально косекансу этого угла — cosec ε.

Диаграмма показанная на рис. 5, называется косекансной.

Аналогичными должны быть диаграммы направленности и у антенн наземных радиолокаторов для обнаружения воздушных целей.

У корабельных радиолокаторов для поиска целей на поверхности моря иногда применяются антенны с вертикальными веерными диаграммами, имеющими уплощенную вершину (рис. 6). При использовании такой антенны, жестко связанной с палубой корабля, уменьшается влияние качки корабля на интенсивность отражений от обнаруживаемой цели.

Диаграммы с уплощенной вершиной носят название секторных  диаграмм.

Существуют антенны и с другими формами диаграмм направленности.

Все реальные диаграммы направленности специальной формы несколько отличаются от идеальных, однако это мало сказывается на работе радиолокационных станций.