КРУПНОАПЕРТУРНАЯ ЛОПАСТНАЯ АНТЕННА ВЕРТОЛЕТНОГО ПАССИВНОГО ПЕЛЕНГАТОРА

Полезная модель относится к антенным системам и используется в составе вертолетного пассивного пеленгатора для определения направления на электромагнитное излучение.
Известен пассивный пеленгатор с двумя приемными антеннами, одна из которых расположена на лопасти несущего винта, а другая на фюзеляже вертолета неподвижно [1]. Для определения пеленга источника излучения используется доплеровский сдвиг частоты этого источника, полученный при движении приемника, расположенного на лопасти несущего винта.
Известна линейная щелевая антенная решетка многофункциональной радиолокационной станции, установленной на вертолете UH-1. Данная антенная решетка располагается в передней кромке лопасти несущего винта и используется в режиме картографирования и селекции движущихся целей [1].
Прототипом является активная фазированная антенная решетка вертолетного пассивного пеленгатора, предназначенная для определения направления на излучающие объекты в передней полусфере, антенные модули которой размещаются в лопастях несущего винта вертолета [2]. Конструктивной особенностью данной лопастной антенны является невозможность размещения антенных модулей в комлевых частях лопастей, в результате чего в центре антенной решетки формируется область, в которой расстояние между соседними модулями значительно превышает рабочую длину волны. При расстояниях между соседними модулями больше длины волны лопастная антенная
решетка наряду с главным лепестком диаграммы направленности будет формировать ряд боковых лепестков, которые по интенсивности могут оказаться соизмеримыми с главным [3]. На фиг.1 представлена диаграмма направленности лопастной активной фазированной антенной решетки вертолетного пассивного пеленгатора в горизонтальной плоскости, на которой уровень боковых лепестков достаточно высок.
Недостатком вертолетного пассивного пеленгатора с лопастной антенной является низкая помехоустойчивость, обусловленная высоким уровнем боковых лепестков диаграммы направленности вследствие невозможности размещения антенных модулей в центральной части антенной решетки. Для устранения указанного недостатка предлагается включить в состав лопастной антенной системы надвтулочный элемент с установленными в нем модулями антенной решетки.
Полезной моделью является крупноапертурная лопастная активная фазированная антенная решетка вертолетного пассивного пеленгатора, предназначенная для определения направления на излучающие объекты в передней полусфере, модули которой размещаются в лопастях несущего винта и в надвтулочном элементе. Основным достоинством данной лопастной антенной системы является большая величина раскрыва, позволяющая получить узкую диаграмму направленности с низким уровнем бокового излучения.
Лопастная активная фазированная антенная решетка представляет собой совокупность модулей, размещенных в лопастях несущего винта вертолета и в надвтулочном элементе антенной системы. Питание модулей осуществляется через полый вал несущего винта и четырехосевое вращающееся сочленение, смонтированное на втулке несущего винта [1]. Надвтулочный элемент должен обладать наименее возможным аэродинамическим сопротивлением, обеспечивать размещение антенных модулей в центре несущего винта, крепиться неподвижно к втулке несущего винта и вращаться вместе с ним. Взаимное расположение модулей антенной решетки выбирается из условия формирования одного главного максимума и наименьшего уровня боковых
лепестков диаграммы направленности. Диаграмма направленности лопастной активной фазированной антенной решетки вертолетного пассивного пеленгатора с надвтулочным элементом, представленная на фиг.2, имеет существенно более низкий уровень боковых лепестков, по сравнению с диаграммой направленности, представленной на фиг.1.
Фазирование в антенне осуществляется посредством вспомогательного излучения, которое формируется первичным облучателем, расположенным на хвостовой балке вертолета. При таком способе фазирования управляемая фаза в каждом модуле устанавливается практически мгновенно независимо относительно других модулей антенной решетки, при этом для обеспечения независимой фазировки каждого излучателя используется информация, содержащаяся во вспомогательном излучении. В результате этого отпадает необходимость использования управляемых фазовращателей и организации вычислительного процесса по расчету координат модулей и регулируемых фаз. При таком способе фазирования перемещение модулей в пространстве за счет колебательных движений лопастей не приводит к нарушению направленных свойств антенной системы [4].
На фиг.3 представлена крупноапертурная лопастная активная фазированная антенная решетка вертолетного пассивного пеленгатора с надвтулочным элементом.
Антенная система содержит: лопасти 1; надвтулочный элемент 2; расположенные в лопасти и в надвтулочном элементе модули 3, каждый из которых содержит приемную антенну сигнала на рабочей частоте, антенну для приема излучений первичного облучателя, амплитудный детектор, фильтр биений, усилитель, преобразователь частоты; хвостовую балку 4; первичный облучатель 5.
Система работает следующим образом. Первичный облучатель 5 формирует в пространстве вспомогательное излучение, представляющее собой сумму двух сферических электромагнитных волн с разнесенными центрами кривизны. Эти электромагнитные волны имеют разные, но близкие частоты.
Вспомогательное излучение принимается модулями 3. В модулях 3 с помощью амплитудного детектора и фильтра осуществляется выделение биений, частота которых соответствует рабочей частоте пассивного пеленгатора. Биения используются в качестве гетеродинного сигнала. В гетеродинном сигнале содержится информация о фазировании. Гетеродинный сигнал смешивается в преобразователе частоты с принимаемым сигналом от пеленгуемого объекта. На выходе преобразователя частоты формируется сигнал на промежуточной частоте, равной удвоенной рабочей частоте пеленгатора. Затем сигналы на промежуточной частоте из модулей поступают на общий сумматор. В сумматоре формируется сигнал, характеризующий пеленгуемый объект. Далее происходит стандартная обработка принимаемого сигнала.
Литература:
1. Грибанов А.С. Радиоэлектронные средства наблюдения, размещаемые на вертолетах - Зарубежная радиоэлектроника, 1991, №12, с.15-33.
2. Заявка №2000104239/09 (004309) от 21.02.2000 (положительное решение 17.03.2003).
3. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. - М.: «Советское радио», 1974. - 536 с.
4. Бахрах Л. Д., Степаненко С. Н., Поваренкин Н. В. Способы фазирования нежестких антенных решеток / Под ред. А.А.Лаврова. - М.: ВВИА им.Жуковского, Факультет авиационного радиоэлектронного оборудования, НММ, 1997, с.139-149.