Антенные решётки

Скачать в pdf «Антенные решётки»


Важнейшей особенностью АР является возможность электронного (быстрого) перемещения луча антенны в пространстве — электронного сканирования. В принципе, сканирование может осуществляться механическим, электромеханическим и чисто электрическим способами. При механическом способе сканирования поворачивается вся конструкция антенны, что сильно ограничивает скорость обзора пространства и требует больших энергетических затрат. При электромеханическом способе сканирования с помощью электромагнитов или электродвигателей механически перемещается один или несколько элементов антенны, что приводит к наклону эквифазной поверхности поля в неподвижном раскрыве. Классический пример — управление положением луча зеркальной антенны при боковом смещении облучателя. Электромеханический способ обеспечивает более высокое быстродействие, так как движущиеся элементы имеют небольшую массу по сравнению с массой всей антенны. Однако ни механический, ни электромеханический способы сканирования не удовлетворяют современным требованиям к скорости обзора пространства и не дают возможности одновременно следить за перемещениями нескольких быстро движущихся объектов.


Наибольшую скорость обзора обеспечивает электрический способ сканирования. При этом способе амплитудно-фазовое распределение возбуждающего поля в неподвижном раскрыве антенны регулируется с помощью электронно-управляемых устройств, например, полупроводниковых или ферритовых фазовращателей и коммутаторов. Быстродействие сканирования здесь ограничивается инерционностью, обусловленной постоянными времени электрических цепей, причем эта инерционность на несколько порядков меньше механической инерционности в двух первых способах.


Электрическое сканирование реализуется в многоэлементных антенных решетках. Различают фазовое, амплитудное и частотное сканирование. В фазовом способе сканирования регулируются только фазовые сдвиги на входах отдельных излучателей решетки при почти не меняющемся амплитудном распределении. В амплитудном перемещение луча осуществляется переключением входов многолучевой антенной системы, т.е. происходит коммутация парциальных ДН. При частотном способе электрического сканирования управление фазовыми сдвигами элементов антенной решетки происходит при изменении только одного параметра — частоты СВЧ-колебаний, что требует создания специальных частотно-зависимых схем возбуждения элементов решетки.


Принципы управления положением луча антенной решетки при изменении закона фазирования излучателей были известны еще в 20-30-х годах ХХ в., однако практическая реализация сканирующих антенных решеток с электрическим управлением задержалась до 50-60-х годов. Именно в это время в связи с возрастанием скоростей самолетов, появлением ракет и освоением космоса резко возросли требования к быстродействию радиолокационных средств. Решающее значение сыграло появление ЭВМ, без которых было бы немыслимо скоординировать работу многих сотен и тысяч излучателей сканирующей антенной решетки. Немаловажной предпосылкой реализации электрического сканирования явились также успехи в разработке быстродействующих полупроводниковых и ферритовых управляющих устройств.

Скачать в pdf «Антенные решётки»