14.5. Приемные антенны

Требования, предъявляемые к СШП-передающим и приемным антеннам, различны. Для передающих антенн характерно изменение формы излученного импульса электромагнитного поля по сравнению с

буждающим ее импульсом тока, в то время как приемная антенна обеспечивает малые искажения формы регистрируемого электромагнитного импульса, так как именно изменение формы рассеянного объектом импульса по сравнению с зондирующим и несет информацию об объекте.

Для малоискажающего приема СШП-импульсов широко используются несимметричные ТЕМ-антенны (рис. 14.11,а) [21] с продольными размерами, превышающими пространственную длительность импульса. Комбинированные антенны с расширенной полосой пропускания (рис. 14.5,в) также могут использоваться в приемном режиме. Для СШП радиолокации представляет интерес знание не только формы, но и поляризационной структуры излученного и рассеянного электромагнитного импульса, что позволит получать более полную информацию об объекте. Поэтому значительные усилия [22-24] были направлены на разработку векторной приемной антенны (ВПА), позволяющей одновременно и независимо регистрировать три компоненты электрического поля СШП-импульса с минимальными искажениями. ВПА состоит из взаимно перпендикулярных двух диполей и монополя с совмещенными фазовыми центрами (рис. 14,11,б).

Рис. 14.11. Геометрия приемной ТЕМ-антенны (а) и векторной приемной антенны (б)

Так как базовым элементом ВПА является диполь, то первоначально были исследованы факторы, влияющие на искажение импульсов. Показано [25], что уменьшение длины, увеличение диаметра металлических плеч диполя и использование рассогласованного режима (сопротивление нагрузки больше, чем сопротивление диполя) позволяет уменьшить искажение формы регистрируемого импульса. И хотя металлические дипольные антенны использовались для приема СШП-импульсов [9, 11, 12] и на их основе была создана ВПА [22], они не удовлетворяли в полной мере требованию малости искажений регистрируемых импульсов.

Для уменьшения искажений предложено [26] использовать диполи с плечами из резистивного материала с равномерным распределением сопротивления. Разработанная модель антенны позволила оценить искажения в зависимости от погонного сопротивления Для примера, при искажение формы импульса для разработанной антенны было менее 20%. На рис. 14.12 приведены расчетные (пунктирная линия) и измеренные (сплошная линия) диполя длиной Ом из металла и резистивного материала с На рис. 14.13 приведены осциллограммы на выходе приемной антенны из металла и резистивного материала с Регистрировались импульсы излучения при возбуждении антенны (рис. 14.5,е) биполярным импульсом длительностью 2 не.

Разработанная ВПА на основе резистивных диполей [23, 24] позволяет измерять положение вектора электрического поля в плоскости падения, направление прихода волны с поляризацией, отличной от линейной с погрешностью в несколько градусов Исследование излученных и отраженных

Рис. 14.12. Измеренные (сплошная линия) и расчетные (пунктир) АЧХ диполя с

Рис. 14.13. Осциллограммы сигналов на выходе приемной антенны:

Рис. 14.14. Проекции годографа вектора на плоскость для направлений от максимума комбинированной антенны

СШП-импульсов с помощью ВПА связано с построением проекций годографа электрического поля. Для примера, на рис. 14.14 приведены результаты исследований излучения комбинированной антенны (см. рис. 14 5,в), возбуждаемой биполярными импульсами длительностью 2 не. Плоскость (см. рис. 14.11,б) совпадает с плоскостью фронта падающей волны. Точка на графиках соответствует началу импульса, другие точки проставлены через 0,5 нс.