14.6.2. Практические конструкции

Обтекатель может заметно изменять характеристики антенны [586, 587, 588], поэтому он должен быть соответственно рассчитан как часть общей конструкции. В некоторых случаях, например для первичного облучателя, требуется лишь простая герметизирующая оболочка. Диэлектрический колпак для небольшого секториального рупора, изображенный на рис. 14.23, а, расположен близко к излучающей апертуре, и вся конструкция согласуется как единое целое.

Рис. 14. 23. Герметизирующие оболочки и обтекатели: а — небольшой колпак для секториального рупора; б - надувное укрытие для большой антенны; в — жесткий обтекатель; А — поле, отраженное обратно к облучателю, паразитные лепестки и Е — искажение волнового фронта главном лепестке.

Для защиты всей антенной наземной установки от атмосферных воздействий часто используются конструкции в виде надувных баллонов с избыточным давлением около 1,4 атм.

Такое устройство изображено на рис. поскольку оболочка баллона очень тонкая, отражения от нее пренебрежимо малы. Для жестких обтекателей требуется более толстый материал, который может одновременно являться частью конструкции тороидальной антенны с сектором в 360°. В одной конструкции [216] на частоте был использован трехслойный материал; он состоял из двух тонких наружных слоев стеклоткани, разделенных внутренним слоем эбонита. К жестким укрытиям [709], предназначенным для открытого наземного использования, должны предъявляться требования, чтобы они выдерживали ветер до и окружающую температуру до С. Укрытие в виде полусферы диаметром было сделано [109] из листов стеклоткани толщиной 1,6 мм, укрепленных на раме из диэлектрических опор шириной 7,5 см и толщиной 0,6 см. На частоте потери составляли 0,3 дб и влияние укрытия на диаграммы направленности сводилось к сглаживанию боковых лепестков и заплыванию нулей.

Обтекатели для самолетных антенн должны обеспечивать хорошую защиту при работе в тяжелых условиях [648]. В механических конструкциях [36] должны учитываться вес, прочность, стойкость к атмосферным воздействиям и аэродинамические характеристики. Такой обтекатель изображен на рис. 14,23, в, из которого видно, что его влияние на характеристики антенны обусловлено несколькими причинами. Потери в диэлектрике уменьшают усиление, и поскольку они могут зависеть от угла падения, постольку возможно небольшое изменение формы диаграммы направленности [379]. Кроме того, на излучение антенны влияют фазовые искажения, боковые смещения и изменение поляризации, особенно при сильно искривленных конструкциях обтекаемой формы. Амплитуда и фаза отраженного обратно к антенне поля зависит от частоты и может изменяться в течение цикла сканирования, что вызывает нестабильность в работе передатчика. У остронаправленных антенн с цилиндрическим или сферическим обтекателем отраженное поле может оказаться в какой-то степени сфокусированным вблизи первичного облучателя, что может привести к искажению диаграммы направленности из-за переизлучения. Этот эффект существенно влияет на антенны с равносигнальиым направлением и в идеальном случае центр обтекателя должен находиться на оси вращения антенны. Чрезмерно большие отражения от боковых сторон обтекателя могут привести к паразитному излучению под большими углами относительно главного лепестка.

Точные измерения [10, 256, 747] позволяют обнаружить эти искажения. Их можно устранить, располагая поверхности обтекателя нормально к излучаемому лучу; при этом коэффициент передачи через диэлектрическую структуру должен быть оптимальным во всем требуемом диапазоне углов падения.

Для получения механической прочности обычно требуется применять обтекатель из толстого материала и чтобы обеспечить малую величину потерь и отражений, надо использовать соответствующую конструкцию. На частотах порядка такая конструкция может быть однослойная; на более высоких частотах толщина слоя будет составлять несколько полуволн. Однако в этом диапазоне у многослойных материалов характеристики несколько лучше. Трехслойная конструкция с двумя наружными полуволновыми слоями из-за ее веса и толщины практически применяется лишь на частотах и выше. Для самолетных обтекателей материалом могут служить пластики [36, 651] и керамика [194].