Вопрос про антенны радиолокаторов

Сканирующие антенные системы свч. Хансен. пер с англ. под ред. Маркова и Чаплина. 1966

Величина m=fe/fm обычно берется впределах о 2 до 6.

ab>>Сканирующие антенные системы свч. Хансен. пер с англ. под ред. Маркова и Чаплина. 1966
KGI>Надеюсь там все подробно про антенны данного типа.

Неа, это вроде сборника несколько раздутых по объему обзорных статей по разным темам близким к названию. Хансен там редактор и автор одной статьи.

KGI>(дело в том что у Сколника приведен график только для f/D

>Антенны (современное состояние и проблемы) под ред Бахраха и Воскресенского. 1977.
Отклонение максимума дн параболической антенны можно определить по формуле sin(fi)=8*f*x/(8*f*f+r*r) x-смещение облучателя в фокальной плоскости. Отклонять луч можно на угол не превышающий 2-3 его ширины на уровне половинной мощности. При больших углах дн антенны сильно искажается. Искажения дн тем меньше, чем больше фокусное расстояние.

В принципе эти соображения видимо верны и для кассегрена, вот только дело в том, что характеристики реального кассегрена при повороте луча смещением облучателя ухудшаются быстрее чем было бы у эквивалентной параболы, эквивалентность эта далеко не во всем.

KGI>Что поворачивают в антенне Кассегрена.Только гиперболоид,или параболоид и гиперболоид совместно.

Обычно поворачивают всю антенну и все, кассегрены с большим углом отклонения только за счет смещения чего нибудь небольшого лично мне не известны. Чаще же всего несколько отклонненые дн нужны для точной углометрии при сопровождении. Потребные отклонения порядка половины ширины луча легко реализуются небольшим смещением облучателя, благо их все равно для суммарно-разностных систем несколько надо. Если же слегка крутить луч кассегрена , скажем для конического сканирования (ныне неактуального), то конечно легче только маленькую гиперболку крутить.

Самый большой неподвижный радителескоп в Аресибо (300м) отклоняет луч (смещением облучателя по хитрой дуге) до ± 0 градусов от зенита, но зеркало то у него сферическое. Облучатель использован специальный – собирающий энергию со всего размазанного фокального пятна сферы.

Если нужно отклонение только в одной плоскости то задача упрощается, но зеркала обычно уже имеют вид только части параболы и облучатель вынесен. Пример такой антенны – одна из антенн снр комплекса с-125, та что стоит снизу в центре с вынесенным облучателем, угол отклонения что-то около 10 градусов. Идея примерно такая как на рисунке (наверху), только в облучателе все механическое.

 

ab>Неа, это вроде сборника несколько раздутых по объему обзорных статей по разным темам близким к названию.

Это я уже заметил:).

ab>Антенны (современное состояние и проблемы) под ред Бахраха и Воскресенского. 1977.

ab>Отклонение максимума дн параболической антенны можно определить по формуле sin(fi)=8*f*x/(8*f*f+r*r) x-смещение облучателя в фокальной плоскости.

Спасибо. r - радиус зеркала?

ab> Отклонять луч можно на угол не превышающий 2-3 его ширины на уровне половинной мощности. При больших углах дн антенны сильно искажается. Искажения дн тем меньше, чем больше фокусное расстояние.

Это понятно.На самом деле уменьшается КНД и следовательно дальность действия.У Сколника опять же маловразумительный график.А нет ли формулы КНД(х,f,D).

ab>В принципе эти соображения видимо верны и для кассегрена, вот только дело в том, что характеристики реального кассегрена при повороте луча смещением облучателя ухудшаются быстрее чем было бы у эквивалентной параболы, эквивалентность эта далеко не во всем.

Эту фразу я тоже прочитал у Хансена,но больше там ничего конкретного.

ab>Обычно поворачивают всю антенну и все,

А можно ли целиком поворачивать такое:



и насколько,чтобы за пределы обтекателя не вышло.Кстати по-моему там не совсем Кассегрен.Больше похоже на антену Грегори.

ab> Если же слегка крутить луч кассегрена , скажем для конического сканирования (ныне неактуального), то конечно легче только маленькую гиперболку крутить.

А еще можно и сам облучатель смещать,вместе с кручением гиперболки.

С Уважением.

KGI>r - радиус зеркала?

Да.

ab>> Отклонять луч можно на угол не превышающий 2-3 его ширины на уровне половинной мощности.
KGI>Это понятно.На самом деле уменьшается КНД и следовательно дальность действия. А нет ли формулы КНД(х,f,D).

Растет убл (и без того паршивый) – снижается помехозащищеность от активных помех и увеличивается уровень паразитных отражений от земли, что для станции с вчп плохо, нарушается симметрия дн, что может на угловую точность повлиять. А кнд подумаешь на 30% упал при разумных отклонениях, у фар вон на сколько падает при отклонении градусов на 60 и ничего, живут. Формулки не видел. Цифирки такие, отклонение на 2 ширины дн, падение кнд при f/r=0.5 падение кнд 20%, при 1 – 6..7%

KGI>Эту фразу я тоже прочитал у Хансена,но больше там ничего конкретного.

А куда уж конкретнее. Значит считать надо без упрощений и все. Более того, при оптимизации формы под отклонение там уже и не гиперболу надо будет. На самом деле и параболы надо точно считать, там далеко не все геометрической оптикой решается.

ab>>Обычно поворачивают всю антенну и все,
KGI>А можно ли целиком поворачивать такое:
KGI>и насколько,чтобы за пределы обтекателя не вышло.Кстати по-моему там не совсем Кассегрен.Больше похоже на антену Грегори.

В мурзилках – кассегрен. А это думаю просто кожух (видно же что механических приводов в незакрытой кожухом части нет), а под кожухом стоит что нибудь такое (это тайфун от су-15)

ab>Растет убл (и без того паршивый) – снижается помехозащищеность от активных помех и увеличивается уровень паразитных отражений от земли,

Все это не очень важно,с тактической точки зрения.
Все бои с применением ракет средней(и уж тем более большой) дальности присходят на встречных курсах.
А активные помехи ставят встроенные или подвесные системы типа ALQ-135 или Сорбции. Т.е. помеху ставит самолет-цель,чтобы сорвать атаку,и она(помеха) всегда в главном лепестке.

Меня больше интересует какого максимального отклонения луча можно добиться с помощью системы Кассегрена.Это очень важная характеристика - мах угол отклонения луча.Можно ли кроме поворота всей антенны использовать поворот гиперболы или излучателя для доворота на большие углы.

аb> А кнд подумаешь на 30% упал при разумных отклонениях, у фар вон на сколько падает при отклонении градусов на 60 и ничего, живут. Формулки не видел. Цифирки такие, отклонение на 2 ширины дн, падение кнд при f/r=0.5 падение кнд 20%, при 1 – 6..7%

а если f/r = 4-5,а отклонение 10 ширин ДН по уровню половинной мощности,тогда КНД насколько упадет?

ab>>Обычно поворачивают всю антенну и все,
KGI>А можно ли целиком поворачивать такое:
KGI>и насколько,чтобы за пределы обтекателя не вышло.Кстати по-моему там не совсем Кассегрен.Больше похоже на антену Грегори.

аб>В мурзилках – кассегрен. А это думаю просто кожух (видно же что механических приводов в незакрытой кожухом части нет),

Возможно,зеленый полиетилен точно.А вот белая тарелка - это что такое? Причем она явно поворачиваться может.

ab>а под кожухом стоит что нибудь такое (это тайфун от су-15)

О,крутая фотка.А что там на самом верху,над гиперболой? Облучатель, как я понимаю внизу,между ног,треноги:).А наверху не понятно что.

С Уважением.

Еще немного инфы

Похожим кожухом прикрыта антенна и су-27 http://www.airshow.ru/expo/111/prod_14_r.htm



Ну очень схематичный набросочек того что там внутри кожуха у 27-го можно посмотреть тут (рис.2.)
[html_a href=http://milparade.com/ru/46/pdf/04-03.pdf target=_blank]http://milparade.com/ru/46/pdf/04-03.pdf

И вот тут кое что по нииповским антеннам http://www.airshow.ru/expo/111/index_r.htm

KGI>Меня больше интересует какого максимального отклонения луча можно добиться с помощью системы Кассегрена.Это очень важная характеристика - мах угол отклонения луча.

Еще бы не важная. Но в параболических системах без поворота основной антенны это макс. градусов по 10 в каждую сторону и то при большом f/d. Со сферическим зеркалом (если и облучатель смещать по сфере поменьше) можно больше. Но будут фазовые ошибки из-за того что сфера не парабола. Но радиотелескопы такие с неподвижным основным зеркалом бывают.

KGI>Можно ли кроме поворота всей антенны использовать поворот гиперболы или излучателя для доворота на большие углы.

Конечно можно, только для излучателя не поворот, а смещение все так, только стоит ли игра свеч.

KGI>Возможно,зеленый полиетилен точно.А вот белая тарелка - это что такое? Причем она явно поворачиваться может.

Зеленое – какая-то синтетическая ткань, а белое - пластиковая крышка кожуха видимо просто А может еще корректирует какие искажения вносимые обтекателем, это тоже серьезная головная боль. А поворачиваться она скорее всего не может. А вся антенна внутри этого дела и вертится. У 27 тоже такая, только там сразу видно, что весь кожух жесткий и неподвижный, а тут вес видимо экономили.

KGI>А что там на самом верху,над гиперболой? Облучатель, как я понимаю внизу,между ног,треноги:).А наверху не понятно что.

По мне так какая-то чисто механическая деталь, может кронштейн какой.

KGI>а если f/r = 4-5,а отклонение 10 ширин ДН по уровню половинной мощности,тогда КНД насколько упадет?

Кто ж его знает. В параболе при смещении облучателя растут кубичные фазовые искажения по апертуре (в оптике - кома). При этом форму дн при больших (больших для параболы) отклонениях так колбасит, что ее родная антенна не узнает(при фазовой ошибке на краях зеркала в пи, бл может быть 30-50%), чего уж там кнд считать, потому и формул таких нет. А уж для моноимпульсных систем такие искажения формы луча это никуда не годится. То ли дело в чистой фар – фазовых ошибок нет, луч при повороте просто потихоньку расширяется, почти не меняя формы, кнд падает как произведение косинуса угла отклонения (изменение видимой площади антенны) на дн одного излучателя. Красота.

Ну и о важности низкого убл, и опасности помех по бл послушаем и других


>НИИИП: СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОЛОКАТОРЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗРС И ЗРК

>РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ КРУГОВОГО ОБЗОРА 9С15МТЗ ЗРС С- 300В
>РЛС КО эффективно работает в условиях воздействия естественных и организованных помех, что достигнуто за счет:
- плоской волноводной решетки, имеющей низкий и быстроспадающий до уровня фона уровень боковых лепестков ДНА;

>СТАНЦИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ (CОЦ) 9С18М17 ЗРК "БУК-М1Э"
>Низкий уовень боковых лепестков и фон такой антенны обеспечивают малый уровень отражений от подстилающей поверхности и ослабляют воздействие на СОЦ активных помех внешнего прикрытия.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

>РАДИОЛОКАТОР ОБНАРУЖЕНИЯ (РЛО) 64Н6Е
>Для защиты от активных заградительных помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) ФАР, используется трехканальный автокомпенсатор, подключенный к компенсационным антеннам с остронаправленными ДН.

То есть все просто – мощность передатчиков на специализированных пп много больше, чем у самоприкрытия, потому он по бл и давит рлс с относительно безопасного расстояния (отсюда кстати отчасти и гонка за большой дальностью зрк). Группы же самолетов пп прикрываются как правило. Ну и прр обычно наводятся на излучение боковых лепестков.

А об особенной нужности низкого убл именно для импульсно-допплеровских брлс см. статью про apg-66. Кстати обратили внимание, что у 29 рлс ниже 3 км работает похуже, чем выше. В чем дело? Да тот же прием по бл лишних отражений от земли.
Обратимся к следующему источнику

>Юрий Белый: "Самолет будет видеть своей обшивкой"
>В свою очередь, радары с механическим сканированием представлены двумя подклассами. Одна из разновидностей таких систем - двухзеркальная антенна Кассегрена, которая используется в РЛС истребителей Су-27 и МиГ-29. Такие станции просты и дешевы, но обладают целым рядом недостатков, важнейшим из которых является низкая дальность действия по целям в задней полусфере (вдогон). Эту проблему мировая конструкторская мысль разрешила в 70-е годы, разработав щелевые антенные решетки (ЩАР). При прочих равных характеристиках они позволяют обеспечить примерно на 5% большую дальность, чем параболические, однако дороже в полтора раза. Первая РЛС со щелевой антенной AN/AWG-9 была установлена на истребителе ВМС США F-14A (1974 г.). В 70-х годах на ее базе были созданы локаторы для американских истребителей четвертого поколения и, в частности, первый полностью цифровой радар AN/APG-63 для F-15. В России щелевым антеннам не повезло - в 80-е годы с их внедрением опоздали, в 90-е, по понятным причинам, перевооружить истребители также не удалось. Ныне установка РЛС с ЩАР имеет смысл при модернизации относительно дешевых самолетов, по большей части экспортных (МиГ-21-93, МиГ-29).

Вот только про 5% это явно опечатка. Что зеркальные антенны для серьезных брлс устарели давным давно, у нас тоже прекрасно знали, но вот увы:


>Рядом с Сухим Воспоминания авиаконструктора
>Самойлович О.С.
>Вторую неприятность нам преподнесло научно-производственное объединение "Фазотрон", разрабатывавшее радиолокатор. У них не получилась щелевая антенна. Снова совещание, итогом которого явилось решение о разработке РЛС с обычной кассегреновской антенной. Внедрение РЛС со щелевой антенной предусматривалось уе только с самолета Су-27М. К слову, после всех этих совещаний с работы был снят Генеральный конструктор РЛС Виктор Константинович Гришин, за два месяца до того удостоенный звания Героя Социалистического труда за разработку радиолокатора "Заслон" для перехватчика МиГ-31.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Так что все просто – и не хотели уже кассегрен, да не смогли другое вовремя сделать. Из относительно новых же брлс с кассегреном видел только фотку арбалета (вертолетный), могу отмылить если интересно, так ведь это не слишком серьезная штука, да и никаких хитростей особых там все равно не видно.

Кстати с брлс 29 и 27 связана и другие интересные истории(тот же Самойлович)

>Вначале П. Сухой хотел отказаться от участия в конкурсе, мотивируя это тем, что наше отставание в радиоэлектронике не позволит нам создать относительно легкий самолет.

>Кроме того, в числе требований к перспективному фронтовому истребителю (ПФИ) содержалось и такое: он должен быть единым для ВВС и авиации ПВО страны. Это вообще было практически невыполнимо, хотя бы потому, что РЛС ВВС работали в 2-см диапазоне, а РЛС авиации ПВО - в 4-сантиметровом. ------ Одновременно удалось решить еще одну проблему - заручиться поддержкой ВВС в вопросе о переходе на новых самолетах на единый, унифицированный для истребительной авиации ВВС и авиации ПВО страны диапазон волн для РЛС. С той же идеей выступило и КБ Микояна. Распределением частот и диапазонов между родами войск занимался Генеральный Штаб, и самостоятельно решить этот вопрос не могли ни ВВС, ни одна из фирм по отдельности. Только так, всем миром, по докладу-обоснованию нескольких министерств мы подвигли Генеральный Штаб к принятию решения. А уже оно повлекло за собой разработку новых РЛС и нового поколения ракет "воздух-воздух" К-27 и К-27Э.

Ну и уж раз раньше сказал о возможных проблемах с обтекателями то вот:



>су-15
>С 8-й серии носовой конический радиопрозрачный обтекатель антенны БРЛС заменили обтекателем оживальной формы. Это позволило устранить помехи на экране БРЛС, возникавшие из-за ложного отражения сигнала от внутренней поверхности конического обтекателя, но одновременно снизило практический потолок самолета до 18100 метров.



>су-24
>Обводы носового конyса были нами скопиpованы с самолета F-111. В ходе летных испытаний обнаpyжилось, что излyчение pадиолокатоpа миллиметpового диапазона "Оpион" пpоходит чеpез сильно заостpенный pадиопpозpачный конyс с большими потеpями. Для пеpеделки обводов головной части самолета вpемени не оставалось. Поэтомy мы пpосто затyпили конyс. Полyчилось некpасиво, но выхода не было.

KGI>>А что там на самом верху,над гиперболой? Облучатель, как я понимаю внизу,между ног,треноги:).А наверху не понятно что.
ab>По мне так какая-то чисто механическая деталь, может кронштейн какой.

Sorry не туда посмотрел. Если это система с коническим сканированием, то это как раз может быть моторчик, который контррефлектор крутит, контррефлектор тогда на градус-другой отклонен от оси моторчика, глазом такой наклон не увидишь. Если со сравнением (поочередным) двух смещенных лучей, то тоже привод какой-то. Но сейчас то уже все моноимпульсное.