www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Антенна Кассегрена

Рисунок 1. Принцип работы антенны Кассегрена

Рисунок 1. Принцип работы антенны Кассегрена

Антенна Кассегрена

Сьер Гийом Кассегрен (Sieur Guillaume Cassegrain) был французским скульптором, который изобрел форму зеркального телескопа. Телескоп Кассегрена состоит из главного (первичного) и вторичного отражающих зеркал. В традиционном зеркальном телескопе свет отражается от главного зеркала и с помощью плоского зеркала, расположенного в фокусе главного зеркала, выводится наружу к окуляру наблюдателя. В телескопе Кассегрена в главном зеркале имеется отверстие. Свет, попадающий в апертуру главного зеркала, отражается в обратную сторону, к вторичному зеркалу. Наблюдатель через отверстие в главном зеркале наблюдает изображение на вторичном зеркале.

Рисунок 2. Антенна Кассегрена, используемая в радиолокаторе управления огнем

Рисунок 2. Антенна Кассегрена, используемая в радиолокаторе управления огнем

Применяемая в телекоммуникационных и радиолокационных системах антенна Кассегрена представляет собой антенну, в которой облучатель размещается на поверхности вогнутого параболического главного зеркала или вблизи нее и направлен на выпуклый гиперболический субрефлектор (вторичное зеркало). Оба отражателя имеют общий фокус. Энергия от облучателя (как правило, рупорного) попадает на вторичный рефлектор, который отражает ее назад на главный рефлектор, формирующий требуемый луч в прямом направлении.

Преимущества:
  • более простая установка облучателя и более компактная геометрия антенны;
  • обеспечиваются меньшие потери, поскольку приемник может быть размещен в непосредственной близости от рупора.
Недостатки:
  • вторичное зеркало устанавливается при помощи креплений (кронштейнов). Крепления и само вторичное зеркало являются препятствиями для лучей, исходящих от главного рефлектора в наиболее эффективном направлении.

левая
круговая
правая
круговая
linear
horizontal
линейная горизонтальная

Рисунок 3. Принцип преобразования плоскости поляризации

левая круговая
правая круговая
линейная
горизон-
тальная
линейная вертикальная

Рисунок 3. Принцип преобразования плоскости поляризации

Существует возможность избежать негативного влияния затенения главного рефлектора вторичным рефлектором и элементами его крепления. Соответствующее решение реализовано, например, в антенне радиолокатора сопровождения SkyGuard производства компании Oerlikon/Contraves AG. Субрефлектор отражает только горизонтально поляризованные волны и пропускает сквозь себя волны с вертикальной поляризацией. Главное зеркало отражает все волны, с любой поляризацией. В такой системе вместо гиперболического вторичного рефлектора используется плоский рефлектор, расположенный перед главным зеркалом. Плоский рефлектор имеет два слоя: первый – с прорезями либо проволоками, наклоненными под углом 45º к плоскости поляризации (преобразователь поляризации), второй – с горизонтально ориентированной металлической сеткой (поляризационный фильтр).

Зондирующий импульс излучается рупорным излучателем, например, в виде волны с левой круговой поляризацией. После прохождения первого слоя поляризация волны преобразовывается в линейную горизонтальную поляризацию. Волна с такой поляризацией будет отражаться от поляризационного фильтра. Далее волна опять проходит сквозь преобразователь поляризации, но теперь в противоположном направлении. Это приводит к развороту плоскости поляризации на 90º и волна с левой круговой поляризацией падает на главный параболический рефлектор.

Рисунок 4. Антенны радиолокационных станций боевой машины ЗРК 9К33 «Оса»

Рисунок 4. Антенны радиолокационных станций боевой машины ЗРК 9К33 «Оса»

При отражении от металлического рефлектора направление вращения вектора поляризации волны меняется с левого на правое. После прохождения преобразователя поляризации в третий раз поляризация волны становится линейной вертикальной. Волна с такой поляризацией свободно проходит сквозь поляризационный фильтр и излучается в направлении цели. В режиме приема волна проходит путь в обратном порядке.

Преобразование плоскости поляризации реализовано также в антенне станции сопровождения цели и антеннах станций визирования ракет боевой машины зенитного ракетного комплекса 9К33 «Оса» (по классификации НАТО – SA-8 «Gecko»).