Основы радиолокации

Антенный переключатель

В тех радиолокаторах, где для излучения зондирующих сигналов и для приема эхо-сигналов от целей используется одна и та же антенна, обязательным элементом конструкции является электронный коммутатор. Такие переключающие устройства называются антенными переключателями.
Переключение антенны между режимами излучения и приема сопровождается одной проблемой – необходимо обеспечить максимальное использование доступной энергии сигналов. Простейшим решением является использование коммутатора для подключения антенны к передатчика на время излучения зондирующего сигнала и затем переключения ее на приемник на время, в течение которого ожидается прием эхо-сигналов целей. Не существует механических коммутаторов, способных открываться (закрываться) в течении нескольких микросекунд. Поэтому для таких задач должны использоваться электронные переключатели.

Основными элементами, на основе которых строятся антенные переключатели, являются,

• ферритовые циркуляторы (гибридные кольцевые переключатели);
• коаксиальные или волноводные системы с резонансной полостью,
  • с электровакуумными газоразрядными приборами;
  • на pin-диодах.

Антенные переключатели этих двух типов до сих пор остаются наиболее используемыми в радиолокационных системах.

Простейшее решение – использование ферритового циркулятора. Однако на практике для радиолокаторов большой мощности (более 100 кВт) создание циркулятора оказывается достаточно сложным. Кроме этого, циркуляторы обеспечивают развязку между своими плечами около 30 … 40 дБ, что не обеспечивает надежной защиты высокочувствительного приемника от воздействия излучаемой передатчиком мощности. С другой стороны, именно поэтому циркулятор обеспечивает возможность приема эхо-сигналом еще во время работы передатчика. Таким образом, в подобных системах отсутствует ограничение в виде, так называемой, слепой дальности, присущее другим антенным коммутаторам. Циркуляторы в качестве антенных переключателей предпочтительны для радиолокационных систем с очень малой импульсной мощностью, таких как, например, DPR 886.

Поэтому часто используются и антенные переключатели на газоразрядных приборах (разрядниках). Антенный переключатель должен обеспечить время переключения в области наносекунд. Однако и в этот короткий интервал времени мощность, генерируемая передатчиком, достигает приемника. Для увеличения скорости переключения можно применять способ, заключающийся в подаче высокого напряжения (800 … 1200 В) к электродам разрядника. Этим достигается ускорение ионизации и поджига разрядника при поступлении на его вход сигнала с выхода передатчика.

Мощные pin-диоды свободны от этого недостатка. Однако их использование требует формирования одного или нескольких управляющих сигналов для диодов. Возможная неисправность контроллера, отвечающего за формирование этих напряжений, приводит к фатальным последствиям.