Читать «На передних рубежах радиолокации» онлайн - страница 69

Существует большое разнообразие линзовых антенн с фиксированным облучателем, переводящих радиальный пучок лучей в параллельный. К ним относятся ускоряющие металлопластинчатые (волноводные) линзы, замедляющие линзы из искусственного диэлектрика и ряд других.

Другая большая категория линзовых антенн способна работать при переменном положении облучателя и предназначена для качания луча в пространстве. Аналогами таких антенн в оптике являются, например, двухпреломляющие линзы, устраняющие искажения при воспроизведении протяженных предметов (апланаты). В однопреломляющей линзовой антенне при выносе облучателя из фокуса преломленные лучи уже не образуют параллельный пучок, вследствие чего возникают искажения диаграммы (несимметрия главного лепестка, возрастание боковых лепестков, снижение КПД и пр.). Для апланатической линзовой антенны можно достичь условия идеального фокусирования как в самом фокусе, так и в двух других точках, симметрично расположенных относительно фокуса. Смещая облучатель из фокуса по нормали к оси линзы в пределах указанных точек, правильно выполненный апланат обеспечивает поворот луча антенны на соответствующий угол без существенных искажений. Двухпреломляющие линзовые антенны для качания луча могут быть реализованы с помощью металлопластинчатой конструкции. Кроме того, для качания луча используются линзы с переменным коэффициентом преломления (сферическая и цилиндрическая линзы Люнеберга, линзы Максвелла и др.). Однако изготовление диэлектрических линз с большим диаметром представляется трудно разрешимой задачей.

В металловоздушных линзах энергия распространяется между двумя параллельными металлическими поверхностями. Эти поверхности изгибаются таким образом, чтобы лучи на выходе оказались параллельными. Поэтому в таких линзах можно обойтись без диэлектрика. Если расстояние между поверхностями меньше длины волны и существенно меньше их радиусов кривизны, применима лучевая трактовка, когда волны распространяются вдоль лучей по кривым минимальной длины (согласно принципу Ферма). Обычно используется поперечная ТЕМ-волна, распространяющаяся с фазовой скоростью, зависящей от коэффициента преломления образовавшегося волновода. Для обеспечения вращательного движения облучателя часть поверхности линзы, на которой расположена дуга качания, сворачивают, превращая её в замкнутую кривую. Устранение искажений диаграммы направленности при качании луча и реализация принципа апланата, компенсирующего искажения, осуществляется в данном типе линзовых антенн путём двойного изгиба поверхностей линзы с разными радиусами кривизны.

Создателем нового типа антенны можно смело назвать Исаака Борисовича Абрамова. Когда в начале 50-х годов Абрамов впервые высказывал свои идеи по разработке квазиоптических антенн, многие сомневались в их реализуемости, ибо, говорили скептики, даже если признать факты, положенные в основу построения, правильными, изготовить такую свёрнутую громадину невозможно из-за отсутствия соответствующего оборудования. Но Абрамов упорно шёл к своей цели. Надо сказать, что среди последователей известного математика Г. Е. Шилова Абрамов выделялся своей прилежностью, тщательно записывал его лекции, а затем и издал их, помогая будущим поколениям. Абрамов был вполне подготовлен к тому, чтобы не только разработать теорию металловоздушных линзовых антенн, но и провести кропотливые расчёты конкретных конструкций в различных вариантах. В частности, его беспокоило прохождение высших типов волн в образовавшемся волноводе, и он вывел так называемое уравнение Эйконала, ссылку на которое сделал в своём учебнике Я. Н. Фельд.