Файл: Каплун, В. А. Обтекатели антенн СВЧ (радиотехнический расчет и проектирование).pdf

l (5.30)

Те = 2,6

Для обтекателей, которые в производстве после формовки подвер­ гаются механической обработке и для которых, следовательно, пере­

менные е и d независимы, соотношения (5;30) можно упростить, так как гае = 0. В этом случае

169

Дальнейшие упрощения (обычно более грубые) можно сделать лишь с учетом особенностей конкретных обтекателей.

Приведенные выражения позволяют производить приближенную

оценку производственного допуска обтекателей по заданной величине угловых ошибок (0да).

Аналогичным путем определяются допуски на толщину стенки и диэлектрическую проницаемость материалов по заданной величине

ds )п

170

Г Л А В А 6

ОБТЕКАТЕЛИ С МАЛЫМИ УГЛОВЫМИ ОШИБКАМИ ПЕЛЕНГА

6.1. УГЛОВЫЕ ОШИБКИ ПЕЛЕНГА И ПРИЧИНЫ ИХ ПОЯВЛЕНИЯ

Искажения фронта волны, проходящей через обтекатель, являются причиной появления угловых ошибок в определении пеленга цели.

Угловые ошибки определяются либо угловым смещением в про­ странстве основного лепестка диаграммы направленности (при пеленге цели по максимуму сигнала), либо угловым смещением равиосигнального направления (при работе по методу равносигнальной зоны или с использованием моноимпульсных и дифференциальных схем). В обоих случаях эти ошибки отрицательно сказываются на характеристиках соответствующих РЛС, но особенно нежелательны они при исполь­ зовании РЛС в контуре самонаведения [91]. При использовании обте­ кателей в таких системах важно учитывать максимальную скорость изменения угловой ошибки (градиент угловой ошибки) при сканиро­ вании антенны под обтекателем.

Скорости, свойственные современным летательным аппаратам, заставляют использовать обтекатели хороших аэродинамических форм, а это создает невыгодные условия для распространения через их поверхность электромагнитной энергии, излучаемой или принимаемой антенной. Возникающие при этом искажения волнового фронта и,

следовательно, диаграммы направленности — причина появления уг­ ловых ошибок.

Степень этих искажений определяется формой обтекателя, радио­ техническими параметрами его стенок, характером диаграммы на­ правленности, конструктивными особенностями антенного устройства и его размещением относительно радиопрозрачной части обтекателя.

При пеленге по методу равносигнальной зоны или моноимпульсным способом искажения характеристик угловых ошибок происходят главным образом за счет изменения пространственной ориентации и уровня одного из лепестков сканирующей диаграммы сравнительно с другим лепестком или же за счет искажения формы этих лепестков (образующих пеленгационное направление).

Крутизна угловой ошибки (ее градиент) при выбранной форме обтекателей носового типа зависит от их удлинения и длины волны. На рис. 6.1 приведена зависимость крутизны угловой ошибки от уд­ линения оживального обтекателя [90]. Приведенная кривая связы-

172

вает также величину ошибки Да с длиной рабочей волны и размером

антенны через коэффициент —^ - (где 2а — диаметр антенны; X— длина

волны; R — коэффициент, равный для обычно используемых антенн единице). Видно, что при удлинении, равном 0,5, соответствующем полусфере, крутизна характеристики угловой ошибки равна нулю;

Асе. (f)

с увеличением удлинения крутизна ошибок растет. Приведенная кривая соответствует ожидаемой крутизне угловых ошибок на одной частоте. При работе в полосе частот крутизна увеличивается (рис. 6.2). Сопос­ тавление рис. 6.1 и 6.2 позволяет для данной формы обводов радиопроз-

у эквивалентного оживального обтекателя угол при вершине опреде­ ляется следующим образом: в точке поверхности рассматриваемого об­ текателя, находящейся на расстоянии от его вершины, равном 0,1

173

общей длины, строится касательная к его поверхности; угол между этой касательной и осью обтекателя будет равен половине искомого угла. При пользовании кривыми рис. 6.3 необходимо вначале опреде­ лить удлинение реально применяемого обтекателя и лишь затем из графика (для данного п) найти величину удлинения эквивалентного оживального обтекателя.

На самом деле у реальных обтекателей угловые ошибки и их гра­ диенты будут несколько отличаться от ожидаемых за счет влияния вторичных дифракционных волн, ошибок за счет статистических неод­ нородностей в стенках обтекателей и т. п. Все эти факторы, вместе взятые, могут быть выяснены лишь при экспериментальных исследо­ ваниях конкретных обтекателей.

Электромагнитное поле — векторное, и поэтому радиотехнические параметры обтекателей существенно зависят от поляризационных ха­ рактеристик антенн и падающей волны: для одних и тех же обтекателя

ориентациях вектора поляризации (вектора Е) относительно плоскости пеленга цели (плоскость сканирования антенны, в которой определяют­ ся характеристики угловых ошибок) различны. Эти характеристики изменяются также и при переходе к круговой или наклонной поляризациям относительно плоскости пеленга. Поэтому при про­ ектировании и оценке качества обтекателей следует принимать во внимание характер поляризационных характеристик антенны и поля.

При разработке остроконечных обтекателей с малыми угловыми ошибками их коэффициент прохождения в большинстве случаев не является определяющим параметром и им в разумных пределах можно жертвовать за счет улучшения характеристик угловых ошибок. Вероятно, предельным значением коэффициента прохождения для сов­ ременных обтекателей с удлинением 2,5—3,0, с которым еще можно мириться, является 70—80%. При этом зависимость коэффициента прохождения обтекателей от угла сканирования | Т | 2 = f (а) должна быть возможно более равномерной.

Действительно, изменение уровня коэффициента прохождения через обтекатель в зависимости от углов сканирования антенны при­ водит к искажениям основного лепестка диаграммы направленности антенны, что, в свою очередь, является причиной смещения ее мак­ симума или равносигнального направления. Приближенная зави­

симость между крутизной характеристики коэффициента прохожде-

d I т I2

ния обтекателя— пространственным смещением лучей диаграммы

2у (при работе по методу равносигнальной зоны) и величиной соот­ ветствующей угловой ошибки Да определяется следующим соотноше­ нием [92]:

Аа = 2у й\Т \г da

174