Возможные схемы построения моноимпульсных облучателей.

 

В зависимости от назначения и технических требований моноимпульсный облучатель может быть выполнен

 

Рис. 11.9. Гибридная волноводная схема:
, Е - суммарный канал; ,  - разностные каналы; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 - прямоугольные волноводы; 9 - перегородка; 10, 11, 12 - щели.

 

Рис. 11.10. Моноимпульсный трехканальный облучатель:
а - вибраторный; б - волноводно-вибраторный.

 

 

Рис. 11.11. Моноимпульсный трехканальный облучатель:
а - щелевой; б - рупорный.

 

 

в виде системы, состоящей из электрических вибраторов, магнитных (щелей) или волноводов, и их различных комбинаций. Для синфазного или противофазного возбуждения излучающих элементов гибридная схема должна иметь три входных канала (суммарный и два разностных) и обеспечивать между ними развязку (пролезание сигнала из одного канала в два другие) не менее
20 дб. На рис. 11.9 показан один из вариантов гибридного волноводного соединения, состоящий из системы свернутых Н- и Е-тройников.

При возбуждении канала , Е в волноводах 1 и 2 возбуждаются две синфазные волны , которые распространяются по волноводам 3 и 4 и далее возбуждают синфазные волны  в волноводах 5, 6, 7, 8, образованных с помощью перегородок 9. При возбуждении канала  в волноводах 1 и 2 возбуждаются противофазные волны , которые далее, распространяясь по волноводам 3 и 4, возбуждают в противофазе ‚верхнюю пару волноводов 5, 6 по отношению к нижней ‚паре 7, 8. Связь канала  с волноводами 1 и 2 осуществляется через резонансную щель 10. При возбуждении канала  в волноводах 3 и 4 возбуждаются синфазные волны , которые в свою очередь возбуждают в противофазе левую пару волноводов 5, 7 по отношению к правой паре 6, 8. Связь канала  с волноводами 3 и 4 осуществляется через резонансные щели 11 и 12.

Развязка между всеми каналами обеспечивается тем, что каналы , Е и  возбуждают в волноводах 1, 2 ортогональные волны , а канал  - волну , которая не может распространяться по волноводам 1 и 2 в силу их запредельности для этого типа колебаний.

С другими вариантами гибридных схем можно познакомиться в работах
[Л 2, Л 5 и др.].

Если с помощью волноводных каналов 5, 6, 7, 8 рассмотренной гибридной схемы (рис. 11.9) возбуждать систему электрических вибраторов (рис. 11.10), щелей или рупоров (рис. 11.11), то можно сформировать суммарную и две разностные диаграммы направленности и использовать такие устройства в качестве первичных источников для построения различных типов моноимпульсных антенн.

 

 

 

Примерный порядок расчета моноимпульсного

Облучателя

 

При разработке и проектировании моноимпульсных облучателей исходными данными могут быть:

1. Ширина диаграммы направленности (суммарный канал) в плоскостях векторов ,  по уровню  

 

Рис. 11.12. Теоретические диаграммы направленности моноимпульсного облучателя (по мощности):

 - суммарная в плоскости  и  ;  - разностные в плоскости H и E.

 

2. Ширина диаграммы направленности (разностный канал) в плоскостях  и  по уровню .

3. Амплитудное распределение по раскрыву зеркала.

4. Диапазон частот и т. д.

Примерный порядок расчета заключается в следующем.

 

Вначале выбирается тип облучателя и для средней частоты рассчитываются по соответствующим формулам суммарная и разностные диаграммы направленности. При расчете волноводно-вибраторных облучателей в тех случаях, где возникает необходимость иметь коэффициенты связи (  и ), значения которых отсутствуют в табл. 11.1 и 11.2, строятся графики но имеющимся в таблицах значениям и промежуточные величины берутся из этих графиков. В случае несоответствия диаграмм направленности требуемой по заданию ширине или форме, необходимого результата добиваются варьированием числа излучающих элементов и их взаимного расположения.

Питающие линии, возбудители и другие элементы рассмотренных облучателей ‚рассчитываются ‚по известным методикам [ЛО 9, ЛО 11, ЛО 12, ЛО 15, ЛО 17]. На электропрочность рассчитывается только суммарный канал, который связан с передатчиком. Характерные суммарная и разностные диаграммы направленности приведены на рис. 11.12.

 

Литература

 

1. Р о д с   Д. Р. Введение в моноимпульсную радиолокацию. Изд-во «Советское радио», 1960.

2. П о к р а с А. М. Антенные устройства зарубежных линий связи через искусственные спутники Земли. Изд-во «Связь», 1965.

3. К у з и н  Е. В. Моноимпульсная радиолокация. Изд. Министерства обороны, 1969.

4. А р д а б ь е в с к и й  А. И. и др. Пособие по расчету антенн СВЧ. Изд. МАИ‚ 1957.

5. H a n n a n P. W. and L o t h P. A. A monopulse independent optimisation of the sum and different modes. IRE Intern. Convention Record, 1961, March.

6. В а й н ш т е й н Л. А. Электромагнитные волны. Изд-во «Советское радио», 1957.

 

 

О б щ а я  л и т е р а т у р а

 

1. А й з е н б е р г   Г.   З. Антенны ультракоротких волн. Связьиздат, 1957.

2. А й з е н б е р г   Г.  З. Коротковолновые антенны. Связьиздат, 1962.

3. Д р а б к и н   А.   Л., З у з е н к о   В.   Л. Антенно-фидерные устройства. Изд-во «Советское радио», 1961.

4. Д о р о х о в   А.   П. Расчет и конструирование антенно-фидерных устройств. Изд. Харьковского университета, 1960.

5. М а р к о в   Г.   Т. Антенны. Госэнергоиздат, 1960.

6. П и с т о л ь к о р с   А.   А. Антенны. Связьиздат, 1947.

7. Р е з н и к о в   Г.  Б. Антенны летательных аппаратов. Изд-во «Советское радио», 1967.

8. С а у с в о р т   Дж.   К. Принципы и применение волноводной передачи. Изд-во «Советское радио», 1955.

9. Ж у к   М.   С.‚ Молочков Ю. Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. Изд-во «Энергия», 1966.

10. Сканирующие антенны. СВЧ. Под ред. Дерюгина Л. Н. Труды МАИ, вып. 159. Изд-во «Машиностроение», 1964.

11. Ф е л ь д   Я.   Н.‚ Б е н е н со н   Л.   С. Антенны сантиметровых и дециметровых волн, ч. 1. Изд-во ВВИА им. проф. Жуковского Н. Е.‚ 1955.

12. Ф е л ь д    Я.   Н.‚ Б е н е н с о н   Л.   С. Антенно-фидерные устройства, ч.II. Изд. ВВИА им. проф. Жуковского Н. Е.‚ 1959.

13. Ф р а д и н  А.  3. Антенны сверхвысоких частот. Изд-во «Советское радио», 1957.

14. «Антенны сантиметровых волн», ч. I и II. Пер. с англ.‚ под ред. Я. Н. Фельда. Изд-во «Советское радио»‚ 1950.

15. «Линии передачи сантиметровых волн», ч. I ‚и II. Пер. с нгл.‚ под ред.
Г. А. Ремеза. Изд-во «Советское радио», 1961.

16. «Справочник по волноводам». Пер. с англ.‚ под ред. Я. Н. Фельда. Изд-во «Советское радио», 1952.

17. Ф е л ь д ш т е й н А. Л., Я в и ч   Л.   Р.‚ С м и р н о в   В.   П. Справочник по элементам волноводной техники. Госэнергоиздат, 1963.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Предисловие.     .     .     .     .     .     .     .     .     .     .      3

Г л а в а 1. Проектирование антенн сверхвысоких частот.      .     .     .      5

Введение .     .     .     .     .     .     .     .     .     .     .      5

1.1. Основные требования к антенным системам СВЧ и возможности применения антенных решеток   .     .     .     .     .     .     .     .     .      7

1.2. Антенны с электрическим сканированием.     .     .     .     .    14

1.3. Особенности расчета фазируемых антенных решеток    .     .     .    18

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .    20

Г л а в а 2. Антенны с частотным сканированием.      .     .     .     .    21

2.1. Основные соотношения для линейной решетки излучателей с частотным сканированием.   .     .     .     .     .     .     .     .    21

2.2. Канализирующие системы антенн с частотным сканированием.     .    30

2.3. Волноводно-щелевая антенна с частотным сканированием      .     .     .        35

2.4. Методика расчета линейной волноводно-щелевой решетки излучателей с частотным сканированием.     .     .     .     .     .     .    42

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .    49

Г л а в а 3. Коммутационные линейные и плоские решетки      .     .     .    50

3.1. Коммутационный способ сканирования   .     .     .     .     .    50

3.2. Основные схемы распределения мощности и включения фазовращателей.  52

3.3. Выбор геометрических параметров решеток и определение минимального числа фазовращателей   .     .     .     .     .     .     .     .     .        55

3.4 Диаграмма направленности линейных и плоских коммутационных решеток     69

3.5 Скачки луча коммутационной решетки     .     .     .     .     .     .        74

3.6 Коммутационные фазовращатели   .     .     .     .     .     .       75

3.7 Конструктивные схемы коммутационных решеток.     .     .     .        81

3.8 Порядок расчета.     .     .     .     .     .     .     .     .        85

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .         86

Г л а в а 4. Антенные решетки с оптимальной диаграммой

направленности.      .     .     .     .     .     .     .     .     .    87

4.1. Условия оптимальности диаграммы направленности    .     .     .        87

4.2. Свойства полиномов Чебышева     .     .     .     .     .     .     .        88

4.3. Диаграмма направленности, описываемая полиномом Чебышева       .     .    91

4.4. Методика расчета антенны с оптимальной диаграммой.     .     .     109

Г л а в а 5. Волноводно-щелевые антенны.      .     .     .     .     .     113

5.1 Назначение и особенности волноводно-щелевых антенн.     .     .     114

5.2 Основные параметры, характеризующие щель в волноводе.     .     .  115

5.3 Виды волноводно-щелевых антенн.     .     .     .     .     .  122

5.4 Методы расчета волноводно-щелевых антенн      .     .     .     .     .  126

5.5 Согласование щелевой антенны с питающим волноводом.     .     .  134

5.6 Влияние изменения частоты на характеристики антенны.     .     .  136

5.7 Направленные свойства волноводно-щелевых антенн   .     .     .  137

5.8 Возможные схемы построения волноводно-щелевых антенн и примеры
конструкций    .     .     .     .     .     .     .     .     .  142

5.9 Примерный порядок расчета волноводно-щелевых антенн.     .     .  146

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .  148

Г л а в а  6. Рупорные антенн     .     .     .     .     .     .     .  149

6.1 Основные характеристики рупорных антенн.     .     .     .     .  149

6.2.Метод расчета.     .     .     .     .     .     .     .     .  150

6.3 Выбор геометрических размеров рупора и волноводного излучателя  .  151

6.4  Расчет возбуждающего устройства.     .     .     .     .     .  156

6.5  Расчет коэффициента отражения   .     .     .     .     .     .  160

6.6 Расчет диаграммы направленности.     .     .     .     .     .  164

6.7 Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления.     .  167

6.8 Диапазонность рупорной антенны .     .     .     .     .     .  170

6.9 Методика расчета рупорных антенн.     .     .     .     .     .  171

6.10 Некоторые особенности проектирования рупорно-волноводных
 фазированных решеток.     .     .     .     .     .     .     .  173

6.11 Взаимодействие в фазированных волноводных решетках.     .     .  177

6.12 Рекомендации по проектированию рупорно-волноводпых фазированных
решеток .     .     .     .     .     .     .     .     .     .  192

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .       196

Г л а в а  7. Антенны поверхностных волн    .     .     .     .     .  198

7.1 Особенности антенн бегущей волны.     .     .     .     .     .  198

7.2 Антенны поверхностных волн.     .     .     .     .     .     .  200

7.3 Диаграмма направленности антенны.     .     .     .     .     .  201

7.4 Плоские замедляющие структуры   .     .     .     .     .     .  204

7.5 Возбуждение антенны.     .     .     .     .     .     .     .  207

7.6 Зависимость направленности антенны от замедляющей структуры     .     .  210

7.7 Расчет антенны.     .     .     .     .     .     .     .     .  213

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .  217

Г л а в а 8. Диэлектрические стержневые антенны.      .     .     .  218

8.1 Назначение. Принцип работы.     .     .     .     .     .     .  218

8.2 Расчет диаграммы направленности.     .     .     .     .     .  220

8.3 Расчет размеров антенны      .     .     .     .     .     .     .     .  225

8.4 К. н. д. и усиление антенны .     .     .     .     .     .     .  229

8.5 Возбуждение антенны.     .     .     .     .     .     .     .  229

8.6 Виды диэлектрических стержней   .     .     .     .     .     .  234

8.7 Решетка из диэлектрических стержневых антенн.     .     .     .  236

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .  238

Г л а в а  9. Спиральные антенны.      .     .     .     .     .     .  239

9.1. Принцип действия    .     .     .     .     .     .     .     .  239

9.2. Расчетные соотношения.     .     .     .     .     .     .     .  245

9.3. Применение спиральных антенн   .     .     .     .     .     .  250

9.4. Порядок расчета спиральных антенн.     .     .     .     .     .  254

9.5. Конструкция и питание спиральных антенн.     .     .     .     .  257

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .  259

Г л а в а  10. Антенны типа «волновой канал».      .     .     .     .  260

10.1. Общие сведения      .     .     .     .     .     .     .     .     .  260

10.2. Определение токов в вибраторах антенны.     .     .     .     .  262

10.3. Расчет сопротивлений антенны   .     .     .     .     .     .  267

10.4. Расчет диаграммы направленности антенны     .     .     .     .  269

10.5. О расчете питания активного вибратора.     .     .     .     .    271

10.6. Порядок расчета антенны  .     .     .     .     .     .     .  272

10.7. Замечания о конструкции антенны.     .     .     .     .     .  274

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .  276

Г л а в а 11. Облучатели моноимпульсных антенн  .     .     .     .  277

11.1. Назначение. Принцип работы      .     .     .     .     .     .     .  277

11.2. Типы моноимпульсных облучателей       .     .     .     .     .     .  279

11.3. Возможные схемы построения моноимпульсных облучателей.     .  294

11.4. Примерный порядок расчета моноимпульсного облучателя   .     .  313

Л и т е р а т у р а   .     .     .     .     .     .     .     .     .  314

О б щ а я  л и т е р а т у р а.     .     .     .     .     .     .     .  315