www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Antene cu caracteristica tip cosecant pătrat

caracteristică tip cosecant pătrat
în practică
ideală

Figura 1: Caracteristica de directivitate de tip cosecant pătrat în plan vertical

caracteristică tip cosecant pătrat
în practică
ideală

Figura 1: Caracteristica de directivitate de tip cosecant pătrat în plan vertical

Antenele cu caracteristica de directivitate tip cosecant pătrat sunt antene special proiectate pentru radarele de supraveghere aeriană. Acest tip de caracteristică asigură o mai bună distribuţie a energiei radiate în cadrul caracteristicii, rezultând o mai bună explorare a spaţiului aerian.

Caracteristica tip cosecant pătrat asigură obţinerea la intrarea receptorului a unei puteri constante a semnalului recepţionat de la o ţintă ce zboară la aceeaşi înălţime (deducerea termenului „cosecant pătrat”.)

Pentru obţinerea unei caracteristici tip cosecant pătrat, în practică se folosesc o serie de metode:

Prima metodă constă în modificarea formei reflectorului parabolic. Un reflector parabolic normal produce o caracteristică de directivitate de forma unui lob îngust. Pentru obţinerea unei caracteristici de formă cosecant pătratică este necesar ca o parte din energia radiată să fie dirijată în sus. Aceasta se poate realiza prin îndoirea la un unghi mai mic a părţii superioare a reflectorului. Energia care loveşte această porţiune va fi reflectată în sus. O altă posibilitate similară constă în îndoirea mai accentuată a părţii inferioare a reflectorului.

Figura 2: Caracteristică de directivitate cosecant pătrat obţinută prin modificarea formei reflectorului parabolic

Caracteristică de directivitate cosecant pătrat obţinută prin modificarea formei reflectorului parabolic

Figura 2: Caracteristică de directivitate cosecant pătrat obţinută prin modificarea formei reflectorului parabolic

Datorită faptului că energia la marginile reflectorului este mai slabă decât la centru, energia radiată în sus va avea o densitate de putere mai mică, limitând astfel înălţimea maximă de descoperire.

Caracteristica de tip cosecant pătratică multifascicul

Figura 3: Caracteristică de tip cosecant pătrat multifascicul (multilob)

Caracteristică de tip cosecant pătrat multifascicul (multilob)

Figura 3: Caracteristică de tip cosecant pătrat multifascicul (multilob)

Figura 4: Folosirea a douăsprezece antene horn ca radiatoare la radarul ASR 910 asigură obţinerea unei caracteristici cosecant pătratice

Die zwölf einzelnen Hornstrahler der Antenne der ASR 910

Figura 4: Folosirea a douăsprezece antene horn ca radiatoare la radarul ASR 910 asigură obţinerea unei caracteristici cosecant pătratice

O caracteristică de directivitate de tip cosecant pătrat poate fi obţinută şi prin utilizarea a două sau mai multe surse primare pentru acelaşi reflector.

Fiecare sursă primară radiază directiv, având o caracteristică de tip lob (fascicul). Prin alimentarea cu puteri diferite a radiatoarelor se poate obţine o caracteristică de formă cosecant pătrat. Aceasta va fi formată dintr-o succesiune de fascicule, decalate în plan vertical.

Dacă se foloseşte pentru fiecare radiator un canal de recepţie separat, cu ajutorul caracteristicii multifascicul se poate realiza şi măsurarea înălţimii ţintelor. Înălţimea se determină în funcţie de unghiul de înclinare al fasciculului în care este recepţionat semnalul ecou (în care se află ţinta).

Caracteristica de tip cosecant pătrat nu este specifică doar antenelor cu reflector parabolic. Ea poate fi obţinută şi cu alte tipuri de antene. În cazul unei reţele de antene Yagi, caracteristica tip cosecant pătrat se formează prin interferenţa undelor radiate direct cu cele reflectate la suprafaţa Pământului. (în prima zonă Fresnel).

Termenul „Cosecant pătrat”

Termenul „cosecant” sună foarte asemănător cu o funcţie trigonometrică. Şi aşa şi este! Totuşi, ce legătură are această funcţie cu antenele?

Unghiul de înălţare ε este determinat cu ajutorul înălţimii h şi distanţei R ...
Reamintim ce am spus la început:

„Caracteristica de directivitate tip cosecant pătrat asigură obţinerea la intrarea receptorului a unui semnal de putere constantă de la o ţintă ce zboară la aceeaşi înălţime.”

Dacă transformăm formula înălţimii şi exprimăm distanţa, apare deja termenul „cosecant”…

Mai sus am spus „…semnal de putere constantă…”

Exprimăm puterea recepţionată conform ecuaţiei radiolocaţiei:
Dacă semnalul ecou are puterea constantă la intrarea receptorului, atunci distanţa la puterea a patra este direct proporţională cu câştigul antenei la pătrat.

Simplificăm puterile…

Înlocuim distanţa cu formula de mai sus, în care apare termenul „cosecant”. Conform ipotezei de mai sus, înălţimea este de asemenea constantă. Putem astfel elimina înălţimea, fără a afecta proporţionalitatea din formulă.

Am obţinut astfel formula matematică ce descrie antena cu „caracteristică de tip cosecant pătrat”!