Рис. 8.8. Линза Ротмана:

/ - линза; 2 - входы лучей; 3 - входы излучающих элементов; 4 - излучающие элементы; 6 - кабели, соединяющие излучающие элементы с их входами; 6 - траектории лучей; 7 -

фронт волны

Рис. 8.9. Линза R-2R:

/ - точка возбуждения; 2 -линза; 3 - поверхность решетки излучающиг элементов; 4 - кабели, соединяющие лннзу с излучающими элементами (одинаковой длины); 5 -фазовый фронт волны на выходе линзы

Конструкция линзы и длины кабелей выбраны такими, что все электрические пути лучей от данной фокальной точки до соответствующего волнового фронта имеют одинаковую электрическую длину. i

Решетки линзы Ротмана могут быть прямолинейны и криволинейны. Последние можно использовать как невыступающие антенны да различных летательных аппаратах.

Прямолинейные решетки дают более узкий луч, чем криволинейные при тея же размерах раскрыва. Криволинейные обладают тем преимуществом, что имеют более широкий сектор сканирования (или сектор перекрытия многолучевой диаграммой), их максимальная эффективная радиолокационная площадь рассеяния меньше, чем у прямолинейной решетки, в них не наблюдается «ослепления» решетки, так как кривизна решетки разрушает периодичность расположения элементов.

Геомепрические соотношения линзы R-2R и круговой антенной решетки представлены на рис. 8.9. Линза R-Ш обеспечивает хорошую фокусировку лу-

чей, если электрический диаметр линзы (длина диаметра в длинах волн) точно-равен половине диаметра решетки, которую линза возбуждает. Располагая возбудители на периферии линзы, можно создавать многолучевую диаграмму направленности.

8.4. Зеркальные антенны

Зеркальные антенны являются наиболее распространенными апертур-ными антеннами.

Зеркальными антеннами называются антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны от металлической поверхности специального рефлектора (зеркала). Источником электромагнитной волны обычно служит какая-нибудь небольшая элементарная антенна, называемая в этом случае облучателем зеркала или просто облучателем. Зеркало и облучатель являются основными элементами зеркальной антенны.

Поверхности зеркала придается форма, обеспечивающая формирование нужной диаграммы наггравленности. Наиболее распространенными являются зеркала в виде параболоида вращения, усеченного параболоида, параболического цилиндра или цилиндра специального профиля. Облучатель помещается в фокусе параболоида или вдоль -фокальной линии цилиндрического зеркала. Наряду с однозеркальными антеннами применяются и двухзеркальные. На рис. 8.10 показаны примеры зеркальных антенн.

Рассмотрим принцип действия зеркальной антенны. Электромагнитная волна, излученная облучателем, достигнув проводящей поверхности зеркала, возбуждает на ней токи, которые создают вторичное поле, обычно называемое полем отраженной волны. Для того чтобы на зеркало попадала основная часть I излученной электромагнитной энергии, облучатель должен излучать только в I одну полусферу, т. е. быть однонаправленным.

В раскрыве антенны отраженная от зеркала волна имеет плоский фронт для получения острой диаграммы направленности либо фронт, обеспечивающий получение диаграммы специальной формы. На больших (по сравнению с длиной волны и диаметром зеркала) расстояниях от антенны эта волна в соответствии с законами излучения становится сферической.

Принцип действия простейшей зеркальной антенны поясняет рис. 8.11. Точечный облучатель ((например, маленький рупор 2), расположенный в фокусе параболоида, создает у поверхности зеркала 1 сферическую волну 3. Зеркало

I преобразует ее в плоскую волну 4, т. е. расходящийся пучок лучей преобразуется в параллельный, чем и достигается формирование острой диаграммы направленности 6.

Отраженная от зеркала волна будет плоской, еСли длина оптического пути всех лучей, идущих из точки F до зеркала и после отражения до плоскости -раскрыва, будет одинаковой. Для ©того поверхность зеркала должна быть поверхностью параболоида вращения, образованного вращением параболы 1 (см. рис. 8.11) вокруг оси Z. Точечный источник сферической волны (фазовый центр Источника) должен помещаться в фокусе F параболоида, т. е. на фокусном расстоянии f от средней точки параболоида. Различают длиннофокусные и короткофокусные параболические антенны.

Приведенные выше данные применимы и для профиля зеркала, преобразующего цилиндрическую волну в плоскую. Очевидно, в этом случае поверх-

Рис. 8.10. Внешний вид некоторых зеркальных антенн:

а - полноповаротная антенна отечественного радиотелескопа РТ-22. Диаметр зеркала 22 м профиль зеркала выдержан с точностью 0,2 мм, эффективная площадь апертуры на волне-?1=0,8 см равна 150 м; 6 - складывающаяся параболическая антенна советской космической станции «Венера»

Параболический цилиндр.

Фокальная линия

Линейный, облучатель

Рис. 8.12. Эскиз зеркальной антенны с параболическим цилиндром

Рис. 8.11. Зеркальная антенна:

/ - зеркало; 2 - облучатель; 3 - сферический фронт волны облучателя; 4 - плоский фронт отраженной волны; 5 -диаграмма направленности облучателя; 6 - диаграмма направленности зеркальной антенны