Антенна глиссады предназначена для излучения зондирующих высокочастотных импульсов в пространство и приема отраженных от целей сигналов. Она формирует узкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости. С помощью электрического привода обеспечивается сканирование диаграммой направленности пространства в секторе -10…+80 по углу места и доворот антенны в азимутальной плоскости относительно линии курса на угол ±150. Ширина диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости 
, горизонтальной - 
. Коэффициент усиления антенны - 8200. Изменение входного сопротивления антенны в рабочем диапазоне волн обеспечивает коэффициент бегущей волны не менее 0,8.
Антенна глиссады представляет собой зеркальную антенну, отражатель которой выполнен в виде несимметричной вырезки из параболоида вращения. Размер зеркала - 3,0´0,8 м. Возбуждение зеркала производится двухрупорным облучателем. Размеры отражателя (зеркала) и облучателя выбраны так, чтобы обеспечить необходимую диаграмму направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Применяемый в антенне глиссады профиль зеркала (несимметричная вырезка из параболоида вращения) позволил установить облучатель антенны таким образом, что он оказывает минимальное затеняющее воздействие прохождению радиоволн (рис.2.3). При таком способе облучения рупор и его опорная конструкция выносятся из области, где поток энергии наиболее интенсивен, что приводит к улучшению коэффициента направленного действия и ослаблению боковых лепестков.
Рис.2.3. Схематичное изображение усеченного параболоида (изображение повернуто на 900)
Облучатель состоит из двух совершенно одинаковых рупоров, питаемых от общего прямоугольного волновода. Вход волновода имеет фланец. Волновод имеет Y - образное разветвление в "Е" плоскости (плоскости вектора электрического поля). Каждое плечо волноводного разветвления заканчивается Е - плоскостным секториальным рупором. Мощность, подводимая к облучателю, делится между рупорами поровну (1:1). Перед раскрывом облучателя устанавливается в специальном держателе поляризационная решетка (рис.2.4). Аналогичная решетка устанавливается перед облучателем антенны курса. Поляризационные решетки позволяют вести борьбу с помехами, создаваемыми разного рода метеофакторами (гидрометеорами): дождевой и гро 
зовой облачностью, дождем, снегопадом. Эффект подавления сигналов от гидрометеоров основан на том, что поляризационная решетка преобразует электромагнитное поле линейной поляризации в поле круговой или эллиптической поляризации (в зависимости от положения решетки относительно облучателя). Электромагнитная волна с круговой поляризацией после отражения от объекта сложной формы (самолета) преобразуется в электромагнитную волну с различными поляризационными составляющими, т.е. несферическая цель обладает свойством преобразовывать падающее электромагнитное поле с круговой поляризацией в отраженное электромагнитное поле со сложной поляризацией. Гидрометеоры могут рассматриваться с определенной степенью допущения, как комплекс сферических капель. Отражаясь от таких объектов, электромагнитное поле с круговой поляризацией преобразуется в электромагнитное поле с эллиптической поляризацией, однако направление вращения плоскости поляризации изменяется на противоположное (за счет обратного движения волны). Таким образом, из-за различий в свойствах отражения электромагнитных волн воздушными судами и гидрометеорами возникают поляризационные различия в сигналах, отраженных от этих объектов. Следовательно, применяя поляризационную селекцию сигналов на приемной стороне (поворачивая соответствующим образом поляризационную решетку), можно выделить полезные сигналы и существенно подавить сигналы гидрометеоров. В зависимости от характера гидрометеоров практическое ослабление отраженного от них сигнала может составлять 20…25 дБ, однако ослабляется на 6…8 дБ и полезный сигнал. Общий выигрыш в отношении полезных и мешающих сигналов достигает 12…19 дБ.
 |
Поясним принцип преобразования линейно - поляризованного электромагнитного поля в поле круговой (или эллиптической) поляризации (рис.2.5).
Вектор напряженности электрического поля - Е может быть разложен на составляющие (векторы Е1 и Е2): Е1 - параллелен проводящим пластинам решетки А1 и А2, а Е2 - перпендикулярен этим пластинам. Пластины А1 и А2 представляют собой металлопластинчатый волновод. Для получения за решеткой электромагнитного поля с круговой поляризацией необходимо выполнить следующие условия: разность фаз между векторами Е1 и Е2 на выходе поляризационной решетки должна составлять 900, амплитуды векторов Е1 и Е2 должны быть равными: Е1=Е2. Если Е1¹Е2, то поляризация - эллиптическая. Для вектора Е2 пластины решетки прозрачны, и фазовая скорость составляющей электромагнитного поля Е2 соответствует скорости в свободном пространстве. Для составляющей электромагнитного поля Е1 пластины являются металлопластинчатым волноводом. Фазовая скорость электромагнитной волны в волноводе больше, чем в свободном пространстве, следовательно, скорость распространения составляющей Е1 выше, чем Е2. Подбирая глубину поляризационной решетки d, добиваются разности фаз D j между Е1 и Е2, равной 900. Второе условие выполняется при повороте решетки на угол 450. Угол поворота решетки 900 соответствует линейной поляризации. Именно изменяя угол поворота поляризационной решетки в ПРЛ-10МН, изменяют поляризацию сигналов, при этом D j определяется конструкцией решетки и всегда равна 900.
2.4. Антенная система канала курса
Антенна курса предназначена для излучения зондирующих СВЧ импульсов в пространство и приема отраженных от целей сигналов. Она формирует узкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. С помощью электрического привода обеспечивается сканирование пространства диаграммой направленности в секторе ±150 по азимуту и наклон антенны в вертикальной плоскости от -10 до +80. Ширина диаграммы антенны в вертикальной плоскости 
, горизонтальной - 
. Коэффициент усиления антенны - 8000. Изменение входного сопротивления антенны в рабочем диапазоне волн обеспечивает коэффициент бегущей волны не менее 0,8.
Антенна глиссады представляет собой зеркальную антенну, отражатель которой выполнен в виде несимметричной вырезки из параболоида вращения. Размер зеркала - 3,0´1,0 м. Конструкция антенны курса аналогична конструкции антенны глиссады. Для антенны курса характерно, что деление мощности между рупорами облучателя осуществляется не в равном отношении, а в отношении 2:1, при этом большая часть мощности подводится к верхнему рупору. Деление мощности выполняется за счет наклона перегородки в Y- образном разветвителе. Таким образом, диаграмма направленности антенны курса в вертикальной плоскости формируется в результате сложения двух парциальных диаграмм, каждая из которых определяется одиночным облучателем. Эти парциальные диаграммы, складываясь в пространстве, образуют результирующую диаграмму направленности, которая получается значительно шире парциальной диаграммы, а крутизна спада ее примерно соответствует крутизне парциальной диаграммы. Причина такой конструктивной особенности заключается в следующем. Оператор, управляя ВС, идущим на посадку, должен быть по возможности гарантирован от пропадания цели (ВС) на экране индикатора курса и глиссады. Очевидно, чем шире диаграмма направленности антенны курса в вертикальной плоскости (для антенны глиссады - в горизонтальной плоскости), тем меньше вероятность потери цели оператором. С другой стороны, при расширении диаграммы направленности уменьшается крутизна ее фронтов. Для антенны курса это имеет весьма существенное значение, так как при уменьшении крутизны диаграммы направленности в вертикальной плоскости в направлении земли увеличивается облучение земной поверхности, а это приводит к сильному засвету экрана индикатора курса отражениями от местных предметов. Доворотом антенны глиссады и наклоном антенны курса управляет оператор с пульта управления.
Для более эффективного разделения сигналов по каналам курса и глиссады используется различная поляризация по каналам. В рупорном облучателе антенны канала курса - вертикальная, в канале глиссады - горизонтальная.
При эксплуатации антенной системы следует помнить о том, что основной вклад в погрешности измерения координат вносят инструментальные погрешности. Эти погрешности возникают при горизонтировании антенной системы и юстировке облучателей антенны. Так, например, при отклонении облучателя только на 1 мм из точки фокуса образуется погрешность в измерении курса и глиссады 17 м для ВС, находящихся на удалении 17 км от РСП. Обслуживающему персоналу запрещается менять положение облучателей, определенное при заводской настройке.
2.5. Приемная антенна активного канала
При работе ПРЛ-10МН в активном режиме работы для приема сигналов от СО используется специальная антенна приема ответных сигналов. Необходимость применения специальной антенны вызвана тем, что запросные и ответные сигналы отличаются по частоте более чем на порядок (
, а 
). С учетом того, что в ПРЛ-10МН имеется возможность обеспечения посадки с двух направлений, должен обеспечиваться секторный прием ответных сигналов в соответствии с зоной обзора ПРЛ. Это в свою очередь требует размещения антенны приема ответных сигналов на балке привода, что приводит к ее усложнению. Более простым решением является использование антенны с ненаправленными свойствами в горизонтальной плоскости (3600) при горизонтальной поляризации принимаемого сигнала. В качестве такой антенны применяется антенная решетка, которая состоит из вертикального ряда трехвибраторных кольцевых излучателей (рис.2.6). Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости определяется длиной ряда, т.е., по существу, количеством излучателей в ряду и расстоянием между отдельными излучателями. В вертикальной плоскости антенна должна иметь такую диаграмму направленности, которая обеспечила бы перекрытие требуемой зоны обзора до 250 по углу места (
). ВЧ энергия подводится к антенне через питающий фидер. Делитель мощности распределяет подводимую энергию равномерно ко всем пяти излучателям. Мощность от делителя к излучателям подводится с помощью системы фидеров. Если все фидеры имели бы одинаковую длину, то все вибраторы возбуждались бы синфазно. При этом максимум диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости был бы направлен перпендикулярно строительной оси антенны. Для устранения глубоких интерференционных провалов в диаграмме из-за влияния Земли в ПРЛ-10МН максимум диаграммы направленности антенны приподнят над горизонтом на угол 100. Для реализации этого подъема применяется несинфазная запитка облучателей антенной решетки, реализуемая укорачиванием на D l длины фидеров запитки облучателей (l 1> l 2, D l= 36 мм). Антенна имеет коэффициент усиления 6…8. Коэффициент бегущей волны не ниже 0,6. Экран позволяет несколько расширить диаграмму направленности, приближая ее по форме к косекансу.