Антенны и элементы фидерного тракта РЛС

В первых судовых навигационных РЛС в качестве двухсторонней линии передачи СВЧ энергии, генерируемой магнетроном, в антенну и энергии эхосигналов, принятой антенной,  к приемнику наибольшее применение имели волноводы. В настоящее время в связи со снижением мощности навигационных РЛС при сохранении требуемых  эксплуатационных параметров и снижением весогабаритных показателей приемопередатчиков за счет применения  новой элементной базы и совершенствования технологии изготовления радиоаппаратуры появилась возможность конструктивного совмещения приемопередатчика с антенной в один антенный блок. Такая конфигурация исключает применение длинных фидерных линий на основе волновода или коаксиального кабеля, сохраняя лишь элементы вывода и ввода СВЧ энергии из передатчика в антенну, а также антенные переключатели или циркуляторы, обеспечивающие переключение антенны с передачи на прием и обратно.

Применяемый в качестве фидерной линии коаксиальный кабель имеет ограничение по частоте и в судовых навигационных РЛС используется только на частотах до 3 ГГц, т.е. в 10 см диапазоне волн. В диапазоне 3,2 см из-за большого затухания СВЧ энергии  вместо коаксиального кабеля в качестве фидерной линии применяются исключительно волноводы. Практически на волнах короче 10 см коаксиальный кабель, например, может быть применен только в межблочных соединениях внутри приборов, во вращающемся антенном переходе, при передаче или приеме СВЧ энергии на малые расстояния (до 1.5…2 метров) и т.д. 

Волноводы

 По сравнению с коаксиальной линией волновод имеет меньшее затухание и позволяет передавать большую мощность. Основным недостатком волновода является его критичность по отношению к длине волны и связанная с этим громоздкость волноводной линии при работе на более длинных волнах. По этой причине волноводные линии применяются в судовых РЛС на волнах, не превышающих 10 см..

Наиболее широко применяются волноводы прямоугольного сечения (рис. 2.38), которые просты в изготовления и легко возбуждаются от генератора СВЧ.

По волноводу могут распространяться электромагнитные волны длины которых меньше некоторой критической  волны λкр, определяемой размерами волновода,

λ кр = 2α,               (1.23)

где α — размер широкой стенки прямоугольного волновода.

 

Рис. 2.38. Направление электрического Е и магнитного Н полей в волноводе.

При этом в навигационных РЛС используется простейшая поперечно-электрическая волна типа ТЕ1,0 или Н1,0, что означает, что вдоль широкой стенки волновода укладывается только одна полуволна, равная половине длины волны λкр. Для этой волны характерно то, что электрическое поле Е направлено только поперек волновода. Волны длиной больше критической распространяться по волноводу не могут, т.к. на критической частоте направление волны будет перпендикулярным к стенкам волновода и движение энергии вдоль волновода прекращается. Рабочая длина волны должна быть соизмерима с λкр, чтобы не возбуждать волны высшего порядка по отношению к волне Н1,0; обычно рабочая длина волны λ = λкр/ √3. Размер узкой стенки волновода на критическую длину волны не влияет, а зависит от величины передаваемой мощности, которая определяется допустимым напряжением между широкими стенками волновода. Практически размер узкой стенки волновода b ≤ α/2 ≈ 0,35 λкр.

Применение волны типа Н1,0 позволяет получить наибольшее значение критической длины волны в волноводе при данных его размерах, обеспечить минимальное затухание энергии по сравнению с другими типами волн. В силу строгой ориентации электрического поля Е эта волна дает наиболее устойчивую поляризацию, которая не изменяется при изгибах, поворотах и других деформациях волноводной линии.

Передача СВЧ энергии от магнетрона в волновод и его возбуждение производится с помощью зонда (см. рис.2.39). Зонд представляет собой четвертьволновый штырь, являющийся продолжением внутренней жилы коаксиального кабеля, связывающего выход магнетрона с волноводом.

 

Рис. 2.39. Возбуждение прямоугольного волновода.

 

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: