Можливості сканування ДС у лінзових антенах

Сканування ХС у просторі в лінзових антенах здійснюється поперечним (відповідно до оптичної осі) зміщенням фазового центру опромінювача з фокуса лінзи (рис. 8.20).

Через зсув опромінювача з фокуса в розкриві лінзи утворюється фазовий розподіл, близький до лінійного і головна пелюстка ХС відхиляється у бік протилежний до зміщення опромінювача на кут . Величина цього кута не повинна перевищувати дві ширини ДС лінзи.

Якщо зміщенні опромінювача буде більшим, то ДС лінзової антени відхиляється на більший кут, але дуже викривляється. Для того, щоб викривлення було мінімальним, використовують спеціальні лінзи. Найбільш розповсюдженою подібних лінз є лінза Люнеберга.

Лінза має форму сфери або кругового циліндра. Коефіцієнт заломлення всередині лінзи зменшується вздовж радіуса за законом

, (8.28)

де r − поточний радіус;

R − радіус сфери (або циліндра).

Відповідно до формули (6.28) у центрі лінзи , а на краю її , що забезпечує узгодження лінзи з навколишнім простором.

Опромінювач розміщують безпосередньо на поверхні лінзи. Фронт хвилі, яка випромінюється опромінювачем, трансформується у плоский (рис. 8.21).

Якщо переміщувати опромінювач по периферії лінзи на деякий кут, то ДС лінзи повертається без викривлень на такий же кут. Таким чином, лінза Люнеберга є ідеальним пристроєм ширококутового невикривленого сканування.

Сферична лінза забезпечує двомірне сканування ДС. Однак виготовлення подібної лінзи, яка являє собою шар із діелектрика зі змінним коефіцієнтом заломлення наштовхується на серйозні труднощі. Простіша у виготовленні циліндрична лінза, один з варіантів якої наведений на рис. 8.22.

Така лінза складається з двох металевих пластин, простір між яким утворює хвилевідний канал. У такому хвилеводі розповсюджується хвиля Н₁₀ (вектор електричного поля паралельний пластинам). Фазова швидкість хвилі залежить від відстані а між пластинами. Відстань між пластинами а підбирається таким чином, щоб коефіцієнт заломлення змінювався за законом (8.28). За допомогою лінзи Люнеберга можна створити багатопроменеву ДС (рис. 8.23).

Для утворення багатопроменевої ДС використовується решітка опромінювачів, до кожного із яких приєднується свій передавач або приймач. Такі багатопроменеві антенні системи забезпечують можливість неперервного контролю повітряної обстановки у широкому секторі кутів.

Лінза Люнеберга може використовуватися і як відбивач. На поверхні такої лінзи встановлюється відбивна металева пластина. Промені, що падають на металеву пластину, виходять у зворотному напрямку (рис. 8.24, а). Сектор відбиття такої лінзи обмежений розмірами металевої пластини.

Відбивну лінзу можна створити і без металевої пластини. Для цього необхідно підібрати таким чином закон зміни коефіцієнта заломлення, щоб промінь, який падає на лінзу заломлювався у її середині і виходив у зворотному напрямку. Така лінза буде відбивати зворотно промені, що надходять з будь-якого напрямку. Відбивні лінзи можуть використовуватися, наприклад, як радіолокаційні відбивачі на повітряних мішенях.

Визначимо основні переваги та недоліки лінзових антен.

Перевагою лінзових антенперед дзеркальними є відсутність у розкриві лінзи опромінювача, що затіняє розкрив. Це покращує КВП антени та дозволяє отримати малий рівень бокового випромінювання (−30 дБ та нижче). Другою перевагою лінзових антен є можливість формування бажаної ХС шляхом зміни форми двох поверхонь та підбором закону зміни коефіцієнта заломлення всередині лінзи. Останнє дозволяє створити антени, що забезпечують не викривлене сканування променя у широкому секторі, та створювати антени, що перевипромінюють падаючу хвилю у довільному напрямку.

Основними недоліками лінзових антен є велика вага, громіздкість, дороговизна та складність їх виготовлення.