Военная кафедра при СГТУ им. Гагарина Ю.А. Тема 2 Принципы радиолокации Занятие

14 (2/4). Лекция. Антенны и элементы

волноводно- фидерных систем

Учебные вопросы:

Антенны радиолокационных станций.
2. Элементы волноводно-фидерных систем.
3. Электрические машины и магнитные системы

антенна
фидерные линии – волноводы
устройство для согласования сопротивлений всех элементов, по

которым передается СВЧ энергия
вращающиеся сочленения
фазосдвигающие цепи
антенные переключатели
устройства, обеспечивающие вращение антенны

АФС предназначена:
для преобразования энергии тока высокой частоты передатчика, в энергию ЭМВ и излучения их в пространство в заданном направлении
для приема отраженной ЭМЭ (электромагнитной энергии) и преобразования её в ток, который по кабелю (фидеру) направляется в приемное устройство

антенны по напряженности поля.
β,ε – углы вертикальной и горизонтальной плоскости
R∑

- сопротивление излучения антенны в пучности тока или напряжения

1.1.3. Коэффициент полезного действия (КНД)

Отношение мощности излучаемой в пространство, к мощности, подводимой к антенне.
Pпот – мощность потерь в антенне, которая расходуется на нагрев элементов.

1.1.4. Коэффициент бегущей волны (Кбв)

Кбв – показывает, какая часть мощности передается вдоль линии передачи к потребителю, а какая часть отражается обратно.

распределении вдоль нее тока можно определить при помощи векторного потенциала

Герца:

Где - вектор напряженности магнитного поля; - магнитная проницаемость среды; - векторный потенциал.

В дальней (волновой) зоне антенны электрическое и магнитное поля связаны следующим соотношением:

где и - модули векторов напряженности соответственно электрического и магнитного полей; - магнитная проницаемость среды; - диэлектрическая проницаемость среды.

14.2.). Можно использовать одноволновый вибратор (Рис.14.3). Существуют несимметричные вибраторы (пример,

антенны автомобильных приемников и переносных радиостанций) (Рис.14.4.).

- ненормированная характеристика направленности антенны по направлению поля;

- угол в горизонтальной плоскости; - угол в вертикальной плоскости;
- сопротивление излучения антенны.

Коэффициент полезного действия:

где - мощность излучений в пространство, - мощность потерь.

Коэффициент бегущей волны

направленности параболической зеркальной антенной
Рисунок 14.5. Полуволновый вибратор и

его диаграмма направленности.

Рисунок 14.6. Параболическая антенна

Рисунок 14.8. Антенна с рупором

плоскости, то максимум диаграммы направленности сместится вверх (Рис. 14.9,а.).
Если в

фокальной плоскости разместить три облучателя (1,2,3) (Рис. 14.9,б.) и записывать их синфазные сигналы (от одной линии), то получим диаграмму направленности веерного типа (парциальную диаграмму направленности), то есть в пространстве будут сформированы 3 луча, позволяющие облучать цели (просматривать пространство) в трех направлениях. Может быть сформировано до нескольких десятков таких парциальных диаграмм направленности, позволяющих осуществлять обзор целого сектора.

1.4.Облучатели параболических антенн.
1.4.1.Полуволновый симметричный вибратор

(Рис. 14.5.) является наиболее простым и эффективным излучателем электромагнитных волн, поэтому он широко используется и как простейшая антенна, и как первичный излучатель радиоволн в сложных антенных системах.
Коэффициент полезного действия вибраторных антенн .

1.4.2.Рупорные антенны

Они применяются в сантиметровом и дециметровом диапазоне длин волн (Рис. 14.8.). Важными достоинствами являются:
Широкий диапазон волн;
Минимальные боковые лепестки;
Отсутствуют задние лепестки.

фазированных антенных решеток. Представляют собой щелевые отверстия шириной ,

находящиеся на расстоянии .
Щель – источник электромагнитного излучения. Если фаза излучаемых сигналов от различных щелей одинакова, то формируется достаточно узкая диаграмма направленности в плоскости, перпендикулярной излучающей сетки волновода.

2.Элементы волноводно-фидерных систем

2.1. Длинные линии, их параметры и свойства

Структурная схема длинных линий, обеспечивающая передачу электромагнитной энергии на рис. 14.10.

емкостями , сопротивлениями и активными проводимостями .
Основной характеристикой длинных линий

является волновое сопротивление:

где L и C - суммарное значение погонных индуктивностей и емкостей.

режимы работы ДЛ:
Rн=ρ Кбв=1 – режим бегущей волны
Rн=0 Кбв=0 –

режим стоячей волны
Rн=∞ (линия разорвана на конце) – режим стоячей волны
Rн=ρ Кбв<1 – режим стоячей и бегущей волны

к антенне и от антенны к приемнику, называются фидером.

Основными типами

фидеров являются:
двухпроводная активная линия (рис. 14.13,а).
экранированная двухпроводная линия (Рис. 14.13,б.).
коаксиальная линия (Рис. 14.13,в.).
радиоволноводы (Рис. 14.13,г.).

расстояние между которыми (5-30 см) поддерживается постоянным с помощью изоляторов

толщиной 1-6 мм. (Рис.14.13,а).
Потери тем меньше, чем меньше ток и больше напряжение сигнала передаваемого по линии.

2.2.2. Изолированная линия

Отличается от открытой тем, что ее провода окружены ВЧ диэлектриком, защищающим от механических повреждений, и изоляцией (резина). Так как пробивное напряжение изоляторов выше пробивного напряжения воздуха по ним можно передавать большие энергии.

2.2.3.. Экранированная двухпроводная линия

Имеет два провода, которые окружены диэлектриком, защищены наружной изоляцией и покрыты медной оплеткой или свинцовой оболочкой. Такой экранированный провод исключает ЭМ излучение.

2.2.4. Коаксиальная линия

Имеет центральную жилу, окруженную диэлектриком, защитную оплетку и изоляцию из резины.

2.2.5. Волноводы

Для передачи энергии к антенне используются различные типы волноводов (прямоугольные, круглые и т.п.). По фидерным линиям осуществляется передача достаточно большой энергии.
 

Синхронная передача

асинхронный двигатель.

для дистанционного управления антенной по угловой координате. Здесь сельсины включены

в трансформаторном режиме в отличии от (рис. 14.17)(Uрасс>>Uоп).

трансформаторном режиме

от сопротивления Rнагр, которое является индуктивным.
Rнагр=ωL
Φ=Li

(рис. 14.22)