Антенны и элементы СВЧ АВУ, их конструкция

Антенны канала глиссады

Антенны канала глиссады включают основную антенну глиссады и ан­тенну подавления (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2. Антенны канала глиссады

Антенна глиссады относится к зеркальному типу и состоит из облуча­теля и металлического отражателя (зеркала). В качестве зеркала используется не­симметричная вырезка параболоида вращения с фокусным расстоянием 1,32 м. Вертикальный размер зеркала составляет 5 м, горизонтальный – 0,5 м. Облуча­тель антенны глиссады двухрупорный, состоит из двух одинаковых рупоров, пи­таемых из общего прямоугольного волновода. Перед раскрывом облучателя ус­тановлена поляризационная решетка, предназначенная для преобразования электромагнитного поля с линейной поляризацией в поле с круговой или эл­липтической поляризацией для подавления пассивных помех, создаваемых ме­теорологическими образованиями в атмосфере.

Поляризационная решетка позволяет улучшить отношение мощности сигнала от цели к сигналу от метеообразований на 8…25 дБ (рисунок 2.3).

а б

рисунок 2.3. Поляризационная решетка с двухрупорным

облучате­лем

Величина 8 дБ соответствует таким осадкам, как, например, мокрый снег. Улучшение на 25 дБ возможно, когда дождевые капли по форме близки к сфе­рическим, а отражениями от земной поверхности можно пренебречь. В основу подавления положен принцип, заключающийся в следующем: излу­чаемое ан­тенной электромагнитное поле круговой или эллиптической поля­ризации после отражения не будет пропущено поляризационной решеткой в волноводный тракт, если направление вращения векторов электрических по­лей излучаемой и отраженной волн будет противоположным. Это имеет ме­сто при отражении от метеообразований, представляющих собой мелкие час­тицы сферической формы. При отражении от самолета ( в силу сложности его конфигурации) данный эф­фект выражен слабо, однако полезный сигнал ослабляется на 6…8 дБ. Поэтому в отсутствие метеообразований следует пользоваться линейной поляризацией (угол поворота решетки 0⁰). Конструк­тивно поляризационная решетка пред­ставляет собой ряд параллельных пла­стин, заключенных в обойму, которая со­единяется с электроприводом вра­щения решетки, входящим в блок облучателя. Управление вращением ре­шетки дистанционное с панели оперативного управ­ления приводом антенн (ПОУ-П). Поворот осуществляется от 0⁰ до 60⁰. При этом поляризация меня­ется от линейной через эллиптическую к круговой (в по­ложении 45⁰ ) и вновь эллиптическую. В общем случае опера­тор, наблюдая за радиолокационной обстановкой на ИКГ, устанавливает такой угол поворота решетки, при кото­ром интенсивность помеховых засветок будет минимальной.

Антенна подавления глиссады предназначена для направленного излуче­ния в пространство мощных одиночных ВЧ импульсов подавления (t_и = 0,9 мкс). Антенна представляет собой систему, состоящую из облучателя и зеркала. В качестве зеркала используется несимметричная вырезка парабо­лоида враще­ния с фокусным расстоянием 0,35 м. Вертикальный размер зер­кала составляет 0,4 м, горизонтальный – 0,5м. По центру зеркала установлена горизонтально металлическая пластина шириной 70 мм, предназначенная для расширения диа­граммы направленности антенны по углу места. В качестве облучателя исполь­зуется пирамидальный рупор.

Антенны канала курса

Антенны канала курса включают основную антенну курса и антенну по­давления (рисунок 2.4). В качестве зеркала основной антенны курса ис­пользу­ется несимметричная вырезка параболоида вращения с фокусным рас­стоянием 1,05 м. Вертикальный размер зеркала составляет 1,1 м, горизон­тальный – 3,5 м. Двухрупорный облучатель антенны курса аналогичен облу­чателю антенны глиссады, с той лишь разницей, что деление мощности ме­жду рупорами осуще­ствляется в отношении 5:1, при этом большая часть мощности подводится к верхнему рупору.

Антенна подавления курса аналогична антенне подавления глиссады. Вертикальный размер зеркала составляет 1,1 м, горизонтальный – 0,4 м. Фо­кус­ное расстояние – 0,35 м. Облучатель рупорный.

Рисунок 2.4. Антенны канала курса

Антенна приема ответных сигналов

Антенна приема ответных сигналов предназначена для приема ответ­ных сигналов самолетного ответчика. Она представляет собой щелевую ан­тенную решетку (ЩАР), выполненную из отрезка прямоугольного волновода (рисунок 2.5). Щели располагаются относительно друг друга на расстоянии, равном по­ловине длины волны в волноводе. для того чтобы все щели воз­буждались син­фазно, они прорезаны симметрично слева и справа относи­тельно средней ли­нии широкой стенки волновода. Торцы волновода наглухо закрыты металличе­скими стенками. Антенна возбуждается в центре с помо­щью штыря, выведенного в середину задней широкой стенки волновода.─

Коммутатор антенн

Коммутатор антенн предназначен для поочередного подключения кур­со­вой и глиссадной антенн к приемопередатчику секторного обзора и антенн по­давления – к приемопередатчику подавления.

а) внешний вид б) схема антенны

рисунок 2.5.Антенна приема ответных сигналов

Коммутатор состоит из двух Н-тройников ((1) на рисунке 2.6), четырех пря­мых отрезков волноводов (2) и двух заслонок (3 и 4) с прорезями. К средним плечам тройников (1) подходят волноводные тракты от передатчиков сектор­ного об­зора и подавления. Волноводные тракты курсовых и глиссадных ан­тенн при­соединены к соответствующим боковым плечам коммутатора. Коммутация осуществляется с помощью двух заслонок (3 и 4). При ра­боте курсового блока антенн заслонка (4) перекрывает каналы волноводных трактов глиссадного блока. При работе глиссадного блока антенн заслонка (3) перекры­вает каналы волноводных трактов курсовых антенн. Обе заслонки закреплены на общей оси, которые с помощью конических шестерен сочле­няются с валом привода ан­тенн, благодаря чему осуществляется необходимая коммутация вол­новодных трактов антенн синхронно с движением антенн. Все элементы ком­мутатора расположены в корпусе блока привода антенн (в антенной балке). Для устране­ния искрения в момент коммутации и утечки ВЧ энергии в местах пере­крытий каналов заслонками в волноводных флан­цах предусмотрены специаль­ные дрос­сельные канавки.

рисунок 2.6. Коммутатор антенн

Переключатель передатчиков

Переключатель передатчиков предназначен для подключения передат­чика подавления к антеннам основного канала при выходе из строя передат­чика секторного обзора (рисунок 2.7). Переключатель датчиков состоит из электро­привода и двух частей: вращающейся и неподвижной.

рисунок 2.7. Переключатель передатчиков

Схематическое изображение переключателя передатчиков в зависимо­сти от выбранного режима использования ППД2 представлено на рисунке 2.8. Как видно из рисунка 2.7а, входы волноводов подвижной части I и II подсоединя­ются к передатчикам секторного обзора и подавления. К волно­водному отрезку III подсоединен эквивалент антенны. Выходы волноводов I и II подсоединяются к основной антенне и антенне подавления. При работе передатчиков секторного обзора и подавления СВЧ энергия от этих передат­чиков по волноводам I и II проходит к антеннам секторного обзора и антен­нам подавления (положение (а)). При выходе из строя передатчика сектор­ного обзора вращающаяся часть переключателя передатчиков поворачива­ется таким образом, что энергия от пе­редатчика подавления по волноводу I (положение (б)) проходит к антеннам курса и глиссады (основной канал). Передатчик секторного обзора через волно­вод II подсоединяется к эквива­ленту антенны. антенны подавления в этом слу­чае не используются. Изменение поло­жения волноводов I и II переключателя передатчиков осуществляется при сня­том высоком напряжении с анодов магне­тронов.

рисунок 2.8. Переключатель передатчиков (схема состояний)

Все волноводы переключателя передатчиков выполнены из стандарт­ных отрезков волновода прямоугольного сечения. Для устранения возможно­сти ис­крения и утечки ВЧ энергии в местах разъемов применены прямо­угольные дроссельные пазы. Коммутация переключателя осуществляется с БТУ.

Вентиль-циркулятор и эквивалент антенны

Вентиль-циркулятор выполняет функцию антенного переключателя и предназначен для подключения передатчика к антеннам в момент генерирова­ния мощных зондирующих импульсов и антенн к приемникам в ре­жиме приема отраженных от целей сигналов. Циркулятор (рисунок 2.9) со­стоит из трех основ­ных частей: двойного волноводного тройника I, сдвоен­ного волновода II с маг­нитной системой и помещенным в него ферритовыми стрелками V, щеле­вого моста III с поглощающей нагрузкой.

рисунок 2.9. Вентиль-циркулятор и эквивалент антенны

Циркулятор обеспечивает развязку входа приемника от мощных сигна­лов магнетрона не менее чем на 20 дБ. Потери, вносимые вентилем-циркуля­то­ром, не превышают 0,4 дБ.

Принцип работы циркулятора состоит в том, что поданная на вход 1 двойного волноводного тройника I ВЧ энергия от магнетрона делится попо­лам и в одинаковой фазе поступает в сдвоенный волновод II. ВЧ энергия, проходя­щая по нижнему волноводу, за счет свойства ферритов, помещенных в поле по­стоянного магнита, получает сдвиг фазы +90⁰ относительно ВЧ энергии, прохо­дящей по верхнему волноводу. ВЧ энергия из нижнего волно­вода поступает в щелевой мост III, где делится пополам. Половина ее идет в плечо 3, сохраняя сдвиг фазы +90⁰, другая половина ВЧ энергии проходит через окно щелевого моста, получая при этом дополнительный сдвиг фазы –90⁰, и поступает в плечо 2. Таким образом, из нижнего волновода в плечо 2 поступает ВЧ энергия с ну­левым сдвигом фазы. ВЧ энергия, поступающая из верхнего волновода, также делится в щелевом мосте пополам и одна поло­вина ее с нулевым сдвигом фазы поступает в плечо 2, а вторая половина, по­лучая сдвиг фазы –90⁰, проходит в плечо 3. в плече 2 складывается ВЧ энер­гия, поступившая из верхнего и ниж­него волноводов с одинаковой фазой. В плечо 3 ВЧ энергия не проходит, так как она поступает из верхнего и ниж­него волноводов в противофазе. Таким об­разом в момент излучения зонди­рующего импульса ВЧ энергия проходит в плечо 2 и далее к антеннам.

При коммутации антенн курса и глиссады происходит рассогласование волноводного тракта, при котором около 30% мощности зондирующего им­пульса отражается обратно и поступает в плечо 2 циркулятора. Пройдя через щелевой мост III, сдвоенный волновод II, ВЧ энергия поступает в двойной тройник I, поделившись пополам с фазами 0⁰ и 180⁰. Благодаря этому энергия проходит в плечо 4, не попадая в плечо 1, зажигает разрядник защиты прием­ника и отражается от него. Двойной тройник I обладает таким свойством, что ВЧ энергия, поданная из плеча 4, не попадает в плечо 1 (к магнетрону), а идет на вход сдвоенного волновода II и затем в поглощающую нагрузку IV.

В моменты приема отраженные сигналы от антенны поступают на вход 2 циркулятора и аналогичным образом попадают на вход двойного тройника I и затем в плечо 4. Так как мощность эхосигналов мала, то разрядник не за­жига­ется, эхосигналы из плеча 4 поступают через разрядник к приемнику.

Для предотвращения утечки воздуха и попадания внутрь воды и пыли циркулятор герметизирован резиновыми прокладками в дроссельных пазах волноводных сочленений. Вход циркулятора имеет специальный фланец со слюдяной прокладкой, которая является границей герметизированного уча­стка волноводного тракта. Установлены циркуляторы в стойках передатчи­ков.

Эквивалент антенны обеспечивает постоянство сопротивления на­грузки на выходе магнетрона при переключении передатчиков, а также при возникно­вении рассогласований волноводного тракта (рисунок 2.10).

рисунок 2.10. Эквивалент антенны

Эквивалент антенны представляет собой нагрузочное сопротивление, размеры которого выбраны так, чтобы обеспечить хорошее согласование в диа­пазоне рабочих частот ПРЛ. Максимально допустимая поглощаемая им­пульс­ная мощность 250 кВт. Конструктивно эквивалент антенны представ­ляет собой отрезок волновода, закороченного на конце и заполненного по­глощающим ма­териалом. Для уменьшения нагрева при поглощении ВЧ мощности наружная поверхность эквивалента выполнена в виде радиатора. Максимальная темпера­тура нагрева эквивалента антенны при отсутствии об­дува не превышает +200⁰С, а при наличии обдува температура ниже +100⁰С.