Антенно-фидерное устройство для фазового пеленгатора

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенно-фидерным устройствам для фазовой радиопеленгации (кл. МКИ G01S 3/46-3/50, H01Q 21/00).
Известны антенные устройства для фазовой радиопеленгации, состоящие из нескольких антенн, образующих базы (см., например: В.А. Вартанесян, Э.Ш. Гойхман, М.И. Рогаткин. "Радиопеленгаторы", Военное издательство Министерства обороны СССР, Москва, 1966, стр. 145-147, а также авт. свид. СССР №187100.
Антенны радиопеленгаторов подключаются к приемникам и фазометрам, по показанию которых определяется пеленг источника радиоизлучения. Обычно такие антенны размещаются на металлических (проводящих) панелях.
Недостатками указанных фазовых радиопеленгаторов являются:
- невозможность приема сигналов источников радиоизлучения с ортогональной поляризацией,
- недостаточная надежность и чувствительность,
- значительные фазовые ошибки, возникающие в антенно-фидерном устройстве.
Цель изобретения - создание антенно-фидерного устройства фазового радиопеленгатора, осуществляющего прием источников радиоизлучения с любой поляризацией, повышение надежности и чувствительности, а также уменьшение ошибок радиопеленгатора.
Цель достигается путем применения двух или более параллельных рядов антенн с ортогональными поляризациями в смежных рядах, располагаемых на прямоугольных панелях параллельно одной из кромок, сдвигом антенн различных рядов друг относительно друга и выбором электрической длины фидерного тракта.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема антенно-фидерного устройства и его соединений с основными элементами фазового радиопеленгатора. На чертеже два ряда антенн I и II, состоящие из антенн 1, 2, 3, 4 и 5, 6, 7, 8 фидерами 9, 10, 11, 12 и 13, 14, 15, 16 соединены соответственно с приемниками 17, 18, 19, 20 и 21, 22, 23, 24, которые попарно соединены с фазометрами 25, 26 и 27, 28, соединенными, в свою очередь, с сумматорами 29 и 30.
Высокочастотные сигналы, поступающие, например, на антенны 1 и 4 (первого ряда антенн) по фидерам 9 и 12 поступают в приемники 17 и 20, а затем преобразованные сигналы поступают на фазометр 25 и далее на сумматор 29, где они усредняются с сигналами, поступившими на антенны 5 и 8 (второго ряда антенн) фидеры 13 и 16, приемники 21 и 24 и фазометр 27.
Аналогично, сигналы с антенн 2 и 3 по фидерам 10 и 11 поступают в приемники 18 и 19, а затем после преобразования на фазометр 26 и сумматор 30, где они усредняются с сигналами, поступившими на антенны 6 и 7, фидеры 14 и 15, приемники 22 и 23 и фазометр 28.
Увеличение числа рядов антенн увеличивает также надежность радиопеленгатора, эффективную площадь антенн, а следовательно, и реальную чувствительность радиопеленгатора.
Основные ошибки фазового радиопеленгатора возникают в антенном устройстве. Эти ошибки можно разделить на несколько типов:
- фазовые ошибки, зависящие от положения антенн, возникающие из-за переотражения падающей волны от краев панели, на которой размещаются антенны, - фазовые поляризационные ошибки антенной системы, возникающие из-за неидентичности поляризационных характеристик антенн одного ряда;
- фазовые ошибки, вызванные неидеальностью согласования фидерного тракта с антенной и входом приемника.
cp
cp
Уменьшение этих ошибок в антенно-фидерном устройстве радиопеленгатора можно достичь путем компенсации для чего в случае применения двух рядов антенн, ряды антенн сдвигаются друг относительно друга параллельно координате ОХ так, что фазовые центры антенн различных рядов располагаются на расстоянии λ/2 друг от друга в плоскости пеленгования (пл. XZ), что компенсирует на λ при нормальном падении волны на панели с антеннами ошибки, возникающие из-за положения антенн и уменьшает эти ошибки на других волнах и при других углах падения волны.
Волновой вектор волны, падающей на антенное устройство можно разбить на две компоненты: компоненту по координате X и компоненту по координате Y.
cp
Компонента по координате X при переотражении от края панели вызывает фазовые ошибки, которые частично компенсируются при сдвиге рядов антенн параллельно координатной оси ОХ на величину λ/2. Компенсация происходит, если амплитуда переотраженной волны существенно меньше, чем падающей, что практически всегда выполняется. Компенсация ухудшается при увеличении угла между волновым вектором падающей волны и нормалью к панели, но при всех значениях угла падения волны на панели средняя ошибка в многорядной антенной системе с частичной компенсацией будет меньше, чем в однорядной антенной системе.
Компонента волнового вектора по координате Y фазовых ошибок в радиопеленгаторе не вызывает.
cp
В случае применения 3 рядов антенн их следует смещать так, чтобы фазовые центры антенн различных рядов находились на расстоянии λ/3 друг относительно друга.
Для уменьшения поляризационных ошибок ряды антенн выполняются из антенн с ортогональными поляризациями, в случае применения двух рядов антенн.
В случае применения трех рядов антенны разворачиваются на 120° по отношению друг к другу.
cp
cp
Для уменьшения ошибок, возникающих из-за неидеального согласования элементов антенно-фидерного тракта, электрические длины фидерного тракта различных рядов антенн должны отличаться друг от друга на величину λ/4 в случае применения двух рядов антенн и на величину λ/6 в случае применения трех рядов антенн.
Все перечисленные меры позволяют компенсировать фазовые ошибки радиопеленгатора на средней волне рабочего диапазона и при нормальном падении волны на панели с антеннами и значительно уменьшить их на других волнах и при других углах падения.
Предлагаемые меры одновременно частично компенсируют отраженные волны от других элементов конструкций, так как в худшем случае ошибки в многорядной антенной системе в параллельных рядах имеют одинаковое значение и среднее значение ошибок равно ошибке в однорядной системе.
В общем случае среднее значение ошибок в многорядной антенной системе с частичной компенсацией будет меньше ошибок однорядной системы.