Антенны моноимпульсных РЛС

Одной из основных задач радиолокации является определение угловых координат, т.е. пеленгация объектов. В настоящее время широкое распространение получил моноимпульсный метод пеленгации, при котором один отраженный от цели импульс дает полную информацию об угловом положении цели. Этот метод обладает высокиой точностью пеленгации и скоростью получения информации о цели, а также повышенной помехозащищенностью.

В качестве источника угловой информации используются амплитудные, фазовые и амплитудно-фазовые соотношения сигналов, принимаемых независимыми каналами. В зависимости от характера извлечения угловой информации о цели от принимаемых сигналов различают два основных метода моноимпульсной пеленгации – амплитудный и фазовый. В системах с амплитудной пеленгацией (рис. 2.25, а) для определения угловой координаты в одной плоскости формируются две перекрещивающиеся диаграммы направленности антенны, разнесенные на угол от равносигнального направления (РСН). В моноимпульсных системах с фазовой пеленгацией (рис. 2.25, б) используются две антенны с разнесенными на расстояние d (базу) фазовыми центрами. Информация об угловой координате содержится в разности фаз принятого сигнала .

Рис. 2.25

Различие в методах извлечения угловой информации порождает определенные различия в обработке принимаемых сигналов и, следовательно, в обработке моноимпульсных сигналов в целом. Структурная схема моноимпульсной радиолокационной системы представлена на рис. 2.26. Угловой датчик (антенна) формирует сигналы, в соотношениях параметров которых со-

Рис. 2.26

держится информация об угловом положении цели. Преобразователь информации преобразует соотношения параметров сигналов. Угловой дискриминатор однозначно связывает отношение параметров

сигналов с углом прихода волны. На выходе дискриминатора формируется пеленгационная характеристика, указывающая на величину и знак угла прихода принятого сигнала.

При простейших способах обработки применяют вычитающие устройства для сравнения амплитуд и фазовые детекторы для сравнения фаз сигналов. Однако наибольшей эффективностью обладают моноимпульсные РЛС с суммарно-разностным методом пеленгации. В этом случае угловой датчик (собственно антенна) и преобразователь составляют единое целое – моноимпульсную антенну, которая формирует три диаграммы направленности – суммарную (однолепестковую ) и две разностные (двухлепестковые , ), разнесенные соответственно в азимутальной и угломестной плоскостях.

Рассмотрим подробнее амплитудную суммарно-разностную схему. Диаграммы направленности парциальных каналов, а также суммарная и разностная ДН для такой схемы показаны на рис. 2.27, а и 2.27, б соответственно. Форма разностной ДН совпадает с желаемой формой пеленгационной ха-

Рис. 2.27

рактеристики (характеристики углового дискриминатора). Суммарный сигнал используется в качестве опорного (для исключения из разностного зависимости от амплитуды принятого сигнала), а также для обнаружения цели, измерения дальности до нее и ее скорости.

На рис. 2.28, а изображена одна из возможных схем образования суммарной и разностной ДН, содержащая 4-элементный (А, B, С, D) облучатель 1 и четыре многополюсника 2, составляющие преобразователь. Суммарный (F_S) и разностные (F_D) сигналы используются для определения направления на цель. Четвертый сигнал оказывается ненужным и гасится в поглощающей нагрузке. При формировании F_S все четыре элемента облучателя должны возбуждаться синфазно (рис. 2.28, б). Разностные диаграммы в азимутальной и угломестной плоскостях формируются при противофазном возбуждении левых и правых (рис. 2.28, в) или верхних и нижних (рис. 2.28, г) элементов соответственно.

Рис. 2.28

Важным параметром антенны моноимпульсной РЛС с амплитудным способом пеленгации является угол смещения максимума парциальных ДН q₀ (см. рис. 2.27). Величина q₀ существенно влияет на коэффициент усиле-ния суммарного канала и крутизну разностной диаграммы в точке q=0, которые определяют дальность действия и точность пеленгации моноимпульсной РЛС. Оптимальным углом смещения принято считать угол, соответствующий максимуму произведения величины суммарного сигнала на крутизну разностной диаграммы (tga), примерно равный полуширине парциальных ДН.

Приведенный на рис. 2.28 простой 4-рупорный облучатель обладает существенным недостатком. При формировании разностной ДН, создаваемой отдельными рупорами, диаграмма облучателя является широкой; в результате разностные ДН антенны имеют низкое усиление и высокие боковые лепестки. Этого недостатка можно избежать при использовании 8-элементного облучателя (рис. 2.29, а). При работе по суммарному каналу применяются только его центральные элементы А, B, С, D (рис. 2.29, б), а боковые рупоры А', B', С', D'- только при работе по разностному каналу (рис. 2.29, в, г).

Рис. 2.29

Для получения суммарно-разностных ДН также используются волноводно-рупорные облучатели, в которых существует несколько типов волн - многоволновые облучатели. Простейший облучатель такого типа представляет собой свернутый в магнитной плоскости двойной волноводный тройник.

Моноимпульсный метод может быть реализован и при использовании ФАР. В ФАР с оптическим питанием моноимпульсная схема с амплитудной пеленгацией реализуется с помощью многорупорных или многоволновых облучателей. В ФАР с фидерным питанием для формирования парциальных ДН можно использовать диаграммообразующие схемы.

Адаптивные антенны