Двойные волноводные тройники в радиолокации

Леонтьев Евгений Михайлович,

магистрант, бакалавр техники и технологии по направлению «Радиотехника»,

Ижевский государственный технический университет.

Двойной волноводный тройник (двойное Т-образное соединение волноводов) представляет собой соединение в одном узле одноволновых Н- и Е-тройников, плоскости симметрии которых совмещены Н-тройник образован плечами 1, 2 и 4; Е-тройник — плечами 2, 3 и 4 (рисунок 1). Входящее в Н-тройник плечо 1, ось которого лежит в плоскости симметрии, называют плечом Н двойного тройника; а входящее в Е-тройник плечо 3, ось которого лежит в плоскости симметрии, называют плечом Е. Оставшиеся два плеча 2 и 4 называют боковыми.

Рис. 1. Двойной волноводный тройник.

Из-за симметрии системы мощность, поступающая в тройник через Н-плечо, делится поровну между 2 и 4 плечами и не проходит в Е-плечо (при условии, что все плечи соединены с согласованными нагрузками); мощность, поступающая в тройник через Е-плечо, делится поровну между плечами 2 и 4, не попадая в Н-плечо, причем волны в боковых плечах находятся в противофазе. На основании принципа обратимости следует, что две одинаковые синфазные волны, поданные из боковых плеч, сложатся и пройдут в Н-плечо, две одинаковые противофазные волны из боковых плеч пройдут в Е-плечо; в этих случаях Е- и Н-плечи остаются развязанными [1].

В радиолокации двойные волноводные тройники применяются в качестве облучателей для пеленгации объекта.

Облучатель представляет собой волноводное соединение, состоящее из системы Н- и Е-тройников, и имеет 3 канала: суммарный и 2 разностных – азимутальный и угломестный. Раскрыв облучателя разделен на две секции перегородкой в плоскости вектора Е. В перегородке прорезана щель, которая обеспечивает развязку секций. Суммарный и разностный азимутальный каналы образуются суммарным и разностным плечами двойного свернутого в Е-плоскости волноводного тройника, расположенного в торце облучателя. Разностный угломестный канал образуется двумя разностными каналами Н-плоскостных тройников, объединенных волноводом.

Рис. 2. Облучатель.

Как было сказано выше, в зависимости от поступившей на вход волны возбуждается соответствующее плечо облучателя (тройника).

Если условно подать сигнал на облучатель со стороны суммарного канала, в обеих секциях раскрыва облучателя возбуждаются синфазные волны типа Н₁₀, которые формируют симметричное амплитудно-фазовое распределение. При этом облучатель обеспечивает формирование однолепестковой ДН.

Если подать сигнал на облучатель со стороны разностного азимутального канала, в секциях раскрыва облучателя возбуждаются противофазные волны типа Н₁₀, которые формируют противофазное амплитудно-фазовое распределение в горизонтальной плоскости раскрыва. При этом формируется двухлепестковая диаграмма.

Если подать сигнал на облучатель со стороны разностного угломестного канала, в обеих секциях раскрыва возбуждаются синфазные волны типа Н₂₀, которые формируют противофазное амплитудно-фазовое распределение в вертикальной плоскости раскрыва. При этом формируется двухлепестковая ДН.

Сигналы создают в раскрыве облучателе, работающем на прием, амплитудно-фазовое распределение поля в виде суммы синфазной и противофазных составляющих в горизонтальной и вертикальной плоскостях, составляющие которого и возбуждают соответствующие каналы.

Рис. 3. Волны, возбуждаемые в облучателе.

Все три канала развязаны между собой. Амплитуды волн в соответствующих каналах зависят от расположения объекта относительно оси антенны.

Используя суммарно-разностную систему сопровождения, реализуется сканирование по «кресту». Принцип работы антенно-волноводной системы, в которой реализовано сканирование по кресту состоит в следующем: сканирующие диаграммы направленности формируются суммированием двух диаграмм направленности. Одна из диаграмм суммарная, другая диаграмма направленности одна из разностных. И суммарная и разностная диаграммы направленности не изменяют своего положения в пространстве. Но при суммировании этих двух диаграмм возникает сканирующая диаграмма направленности. Разностная диаграмма состоит из двух лепестков, симметричных относительно равносигнального направления (РСН). Фазы высокочастотных колебаний в этих лепестках отличается на 180⁰. Для обеспечения правильного суммирования фаза одного из лепестков должна совпадать с фазой суммарной диаграммы. При каждом изменении фазы разностной диаграммы направленности на 180⁰, осуществляемой фазовращателем, происходит смещение суммирующей диаграммы направленности в противоположную сторону от РСН. Суммирование разностной и суммарной диаграмм направленности позволяет получить результирующие сканирующие диаграммы направленности.

Далее эти данные поступают на счетно-анализирующую аппаратуру, которая выдает сигналы ошибки, т.е. в какую сторону и на сколько необходимо развернуть антенну, чтобы расположение объекта совпало с осью антенны.

Литература

1.                  Справочник по элементам волноводной техники, А. Л. Фельдштейн, Л. Р. Явич, В. П. Смирнов. – М.: Советское радио 1967.

Поступила в редакцию 25.05.2009 г.