4.3. Диаграмма направленности антенны

4.3.1. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости определяется коли­чеством волновых каналов в этаже, расстояни­ем между ними, распределением мощности между волновыми каналами и фазой питаю­щего напряжения (тока) волнового канала. Распределение мощности по волновым кана­лам, как было указано выше, и синфазное питание их позволяют получить диаграмму направленности с требуемой шириной и наимень­шими побочными излучениями.

Ширина диаграммы направленности антен­ны в горизонтальной плоскости в диапазоне изменяется в небольших пределах (на высо­ких частотах диаграмма направленности более узкая). Примерный вид диаграммы направлен­ности антенны в горизонтальной плоскости изображен на рис. 16.

4.3.2. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости каждого в отдельности этажа антенны имеет лепестковый характер и определяется высотой подъема антенны над зем­лей, диаграммой направленности волновогоканала в свободном пространстве (в плоскости, перпендикулярной плоскости вибраторов), атакже рельефом местности в точке размещения РЛС.

Лепестковый характер диаграммы обуслав­ливается явлением отражения радиоволн от земли. Количество лепестков в диаграмме на­правленности определяется отношением высоты этажа над землей к длине волны

На рис. 17, 18 и 19 изображены диаграммы направленности в вертикальной плоскости каж­дого этажа антенны с учетом распределения мощности между этажами (40%—в верхнем и 60%—в нижнем этажах). Фаза поля в лепест­ке (направление вектора Ес ) постоянна и ме­няется на 180° при переходе из одного лепестка в другой. На рис. 17, 18 и 19 это поясня­ется векторными диаграммам^ Ев , Ен и Ес,),

где Ев — вектор напряженности поля верх­него этажа антенны;

Е н — вектор напряженности поля нижне­го этажа антенны; Ес — суммарный вектор напряженности поля антенны. Если фазу первого лепестка верхнего этажа принять за нулевую, то следует, что фаза в четных лепестках равна 180°, а фаза в нечет­ных лепестках совпадает с фазой первого.

Так как ток, подводимый к нижнему этажу антенны, опережает по фазе ток, подводимый к верхнему этажу антенны, на 90°, то и фаза поля нижнего этажа антенны опережает фазу поля верхнего этажа антенны на 90°.

Соотношение фаз в лепестках показано на рис. 20, 21 и 22. Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости является результирующей диаграммой верхнего и ниж­него этажей и представляет собой их вектор­ную сумму (Ес ).

Диаграмма направленности антенны в вер­тикальной плоскости и, следовательно, зона обнаружения определяются отношением высот этажей антенны над землей к длине волны, распределением мощности, разностью фаз то­ков между этажами антенны, диаграммой на­правленности волнового канала в свободном пространстве и рельефом окружающей мест­ности.

Расчетные значения диаграмм направлен­ности и зоны обнаружения для различных вы­сот антенны приведены в формуляре для ров­ной позиции.

Диаграмма направленности антенны в вер­тикальной плоскости существенным образом зависит от разности фаз токов (напряжений) между этажами.

Если разность фаз мала (значительно мень­ше 90°), то в зоне обнаружения возникают про­валы, если разность фаз велика (больше 90°), то снижается дальность обнаружения станции.

Разность фаз между этажами создается де­лителем мощности. Однако она в значитель­ной степени зависит от равенства электриче­ских длин антенных фидеров (от блока 4 до волновых каналов) и от точности горизонтиро-вания антенн.

Антенные фидеры этажей (от блока 4 до вол­новых каналов) выполняются равными по электрической длине с точностью 1 см, чем обеспечивается равенство их по фазе с точ'НОСТЬЮ 3°.

В случае нарушения горизонтирования ан­тенны происходит смещение электрических центров этажей антенны, появляется дополни­тельная разность хода лучей на величину сме­щения электрических центров и, следовательно, дополнительная разность фаз (рис. 23).

Каждому градусу наклона этажей антенны (в пределах Вш< 10°) соответствует допол­нительная разность фаз полей между этажами, равная примерно ±8° («+» соответствует на­клону вверх, «—» наклону вниз). Поэтому при наклоне антенны директорами вверх на угол Вт разность фаз между этажами увеличива­ется на величину Л'f — 8Hm, а при наклоне антенны директорами вниз на угол Нт раз­ность фаз уменьшается на ту же величину.

4.3.4. В станции предусмотрен наклон антен­ны в вертикальной плоскости от минус 5° до плюс 15°. Наклон антенны вниз на угол до 5° используется для компенсации такого же угла наклона рельефа местности в ответственном секторе обнаружения. Наклон антенны вверх позволяет скомпенсировать угол подъема рель­ефа местности и обеспечить обнаружение це­лей при больших углах места, т. к. дает воз­можность перекрыть «мертвую» зону обнару­жения других РЛС при работе в комплексе.

При наклоне антенны вниз изменяется диаг­рамма направленности в вертикальной плос­кости каждого этажа в отдельности. Изрезан-ность диаграммы направленности становится менее выраженной (уменьшается глубина ми­нимумов), фаза в лепестке плавно изменяется при переходе из одного лепестка в другой. При наклоне антенны вверх на 7°—10° ре­зультирующая разность фаз электромагнит­ных полей близка к 180°, при этом первый ле­песток резко уменьшается, второй и третий— возрастают. Такая диаграмма направленности позволяет повысить потолок зоны обнаруже­ния целей, при этом значительно снижается дальность обнаружения. Наклоном антенны це­лесообразно пользоваться только при макси­мальной высоте антенны (Ив = 10,35 м, hH =7,9 м), т. к. в этом случае возможна про­водка назначенной цели без провалов.

4.4. Делитель мощности (блок 4)

Блок предназначен для распределения мощности передатчика между этажами антен­ны (40%—в верхний этаж и 60% — в нижний этаж) и для создания разности фаз токов (на­пряжений) между этажами, близкую к 90°.Схема принципиальная электрическая Жг2.242.002 СхЭ.

Блок состоит из отрезков полосковых линий. Элементы ЭЗ и Э7 представляют собой чет­вертьволновые трансформаторы с волновым сопротивлением 61 и 68,5 0м соответственно. Элемент Э4 имеет волновое сопротивление 137 0м.

Трансформаторы обеспечивают распределе­ние мощности между этажами в заданном от­ношении. Элементы Э1, Э2, Э5, Э6 и Э8 являются отрезками полосковой линии с волновым сопротивлением 75 Ом.

Мощность передатчика, поступающая через разъем Ф5, делится в точке соединения транс­форматоров Э4 и Э7 обратно пропорционально их входным сопротивлениям.

Для обеспечения режима бегущей волны в линейном фидере суммарное сопротивление трансформаторов в этой точке равно 75 0м.

Условия согласования и деления мощности описываются системой двух уравнений:

где /их. 1, Zbx. 2 —входные сопротивления трансформаторов Э7 и Э4 в точке их соеди­нения;

PI, Р2 -- мощности, поступающие соответ­ственно в элементы плеч Э7 и Э4

Из решения уравнений следует:

Так как каждый из разъемов Ф1—Ф4 на­гружен сопротивлением 75 Ом, то в точках под­ключения отрезков Э1, Э2 и Э5, Э6 к транс­форматорам ЭЗ и Э7 их сопротивление равно 37,5 0м и требуемые значения ZBx. 1 и Zbx. 2 обеспечиваются при вышеуказанных волновых сопротивлениях трансформаторов.

Заданная разность фаз токов (напряжений) на выходе блока создается за счет разности электрических плеч элементов Э4, при этом то­ки (напряжения) на разъемах Ф1 и Ф2 отста­ют по фазе относительно токов (напряжений) на разъемах ФЗ и Ф4 примерно на 90°.

4.4.3. Блок 4 (рис. 24) состоит из корпусов 9 и 14, внутренней полоски 13 и пяти высокочас­тотных разъемов.

К сварному корпусу 9 приварены специаль­ные втулки под разъемы и угольники 17 для крепления блока на крестовине антенны.

Корпуса 9 и 14 соединены между собой бол­тами. Между фланцами корпусов установлена специальная контактная пружина 15.

Внутренняя полоска 13 состоит из отдельных полосок различной ширины и одинаковой толщины, сваренных между собой.

Надежный контакт штеккеров и высокочас­тотных разъемов с полоской 13 обеспечивает­ся латунными переходниками, которые припая­ны к штеккерам и к полоскам, через специаль­ные окна в корпусе. Окна закрыты пробками 8.

Внутри корпуса полоска удерживается изо­ляторами 12, которые в свою очередь крепятся к корпусу винтами 11.

Высокочастотные разъемы состоят из корпу­са 6, изолятора 2 и штеккера 4. При транспор­тировке разъемы закрываются заглушкой 3 с прокладкой 5.

Резиновые прокладки 1, 7, 10 и 16 обеспечивают герметичность блока при непосредствен­ном воздействии атмосферных осадков.

4.5. Высокочастотный токосъемник (блок 2)

4.5.1. Высокочастотный токосъемник пред­назначен для передачи высокочастотной энергии от неподвижного линейного фидера к де­лителю мощности, вращающемуся вместе с ан­тенной.

4.5.2. Схема принципиальная электрическая блока 2 Жг2.236.001 СхЭ.

Блок представляет собой коаксиалыю-вра-щающееся сочленение Э1 контактного типа с волновым сопротивлением 75 0м и выполнен в виде жесткой коаксиальной линии.

Передача высокочастотной энергии происхо­дит путем непосредственного контактирования подвижной и подвижной частей токосъемни­ка.

К высокочастотным разъемам Ф1 и Ф2 под­ключаются соответственно линейный фидер и фидер, соединяющий токосъемник с делителем мощности.

4.5.3. Конструктивно блок состоит из под­вижной и неподвижной частей (рис.25). Неподвижная часть состоит из корпуса 12, на ко­тором с помощью винтов и кольца 8 укрепленизолятор 13, состоящий из контакта 16, запрес­сованного в изолятор.

На контакт 16 надеты изоляционные втулки 14 и 18 и припаяны малые щетки 17.

Втулка 18 предназначена для предохране­ния смазки от разбрызгивания.

Зубцы малых щеток скользят по цилиндри­ческой поверхности контакта 19, входящего в изолятор 7, осуществляя контакт по внутренне­му проводу.

Подвижная часть состоит из корпуса 7, кото­рый крепится винтами и кольцом 8 к контакт­ной втулке 9. К контактной втулке 9 припаяны щетки 10, осуществляющие контакт с корпусом 12 по наружному проводу. Втулка 9 вращает­ся на подшипнике 20, укрепленном на ней с по­мощью стопорной шайбы 21 и гайки 22. Крыш­кой подшипника с сальниковым кольцом 3 слу­жит стенка корпуса 1.

Кольца 23 служат для изменения положения щеток в случае образования выработки метал­ла в местах контакта щеток с корпусом и со стеожнем.

Корпус 1 через прокладку 6 крепится к кор­пусу 12 винтами. В корпусе 1 имеется два окна для доступа к разъему Ф2. Окна закрыты хо­мутом 4. Валик 11 центрирует корпус 7 с корпусом 13.

На конце втулки 9 укреплены поводки 2, ко­торые служат для сцепления с приводом вра­щения.

Токосъемник крепится к приводу вращения антенны (блок 31). Поводки токосъемника входят в прорези трубы блока 31.С делителем мощности блок токосъемника соединен высокочастотным кабелем, который вмонтирован в блок 31.

4.6. Антенный коммутатор (блок 3)

4.6.1. Антенный коммутатор (блок 3) пред­назначен для автоматического подключения антенны к генератору ( при передаче) или к приемному устройству (при приеме).

Антенный коммутатор выполнен на четверть­волновых отрезках коаксиальных линий с искровыми разрядниками.

4.6.2. Схема принципиальная электрическая блока 3 Жг2.242.001 СхЭ.

Антенны!! коммутатор состоит из передаю­щего и приемного трактов. В передающем гранте коммутатора основными элементами являются разрядники блокировки передатчика РИ1 и РИ2, которые включены в разрыв внут­реннего провода коаксиальной линии Э1—Э2.

Приемный тракт антенного коммутатора включен параллельно передающему тракту и представляет собой две последовательно вклю­ченные цепочки защиты приемника.

Первую цепочку защиты образуют два па­раллельно включенных разрядника РИЗ и РИ4 и резонансная линия ЭЗ.

Вторую цепочку защиты образуют два па­раллельно включенных разрядника РИ5 и РИ6 и резонансная линия Э4.

Емкостные шлейфы С1—С4 позволяют ком­пенсировать индуктивность выводов горящих разрядников РИЗ—РИ6.

С генератора на антенный коммутатор при передаче поступает импульс высокой частоты большой мощности. Под воздействием этого импульса все разрядники в коммутаторе заго­раются.

Разрядники РИ1 и РИ2, имея малое сопро­тивление разрядного промежутка, обеспечива­ют прохождение высокочастотной энергии в антенну.

Разрядники РИЗ, РИ4, РИ5, РИ6 при горе­нии замыкают на малое сопротивление резо­нансные линии ЭЗ и Э4, входные сопротивле­ния которых становятся большими. Это значи­тельно уменьшает уровень мощности, просачи­вающейся через них па вход блока ШУВЧ.

При приеме мощность отраженных сигналов очень мала, поэтому разрядники не загорают­ся. Ввиду малой межэлектродной емкости разрядников в закрытом состоянии передаю­щий тракт отключается, а принятые сигналы проходят по приемному тракту без искажений и с минимальными потерями.

4.6.3. Антенный коммутатор (рис. 26) смонтирован па металлическом шасси 1, которое с помощью болтов крепится к правой боковой стенке станции аппаратной.

Разрядники блокировки передатчика РИ1 и РИ2 размещены в экранированной коробке 10.

С правой стороны к коробке 10 подключена линия Э1 11, идущая к передатчику, а с левой стороны—первая цепочка защиты приемника и линия Э2 9 с направленными ответвителями блока 42.

Первая цепочка защиты представляет собой линию ЭЗ 8, нагруженную двумя параллельно включенными разрядниками РИЗ и РИ4, кото­рые размещаются в экранированной коробке 7.

Вторая цепочка защиты состоит из линии Э4 6, нагруженной разрядниками РИ5 и РИ6, ко­торые размещаются в экранированной короб­ке с линией Эо, подключенной к входу бло­ка ШУВЧ.

Линия Э2 с закрепленными на ней двумя направленными ответвителями Э1аиЭ1б ук­реплена в нижней части блока 42. Эта линия является составной частью фидерного тракта. Один конец ее заделан в коробку проходных разрядников, а другой оканчивается ВЧ-разъ-емом 4 (Ф5), к которому подключается линей­ный фидер при работе на антенну или фидер эквивалента антенны (блок 43) при работе на эквивалент.

Один из направленных ответвителей Э1а ис­пользуется при измерении мощности и КБВ для выделения сигналов, пропорциональных падающей или отраженной волне в антенно-фндерном тракте. Другой ответвитель Э16, ориентированный только на падающую волну, обеспечивает связь с блоком настройки и сис­темой АПЧ.

4.7. Мачтовое устройство

4.7.1. Мачтовое устройство предназначено для установки антенны на заданную высоту.

Мачтовое устройство (рис. 13) размещается на платформе автомашины с металлическим кузовом и состоит из вертикального ствола 1, привода вращения антенны 2, опорной секции 13, электролебедки 12, рамы 15 и ручной ле­бедки 16.

В транспортном положении основная секция вертикального ствола вдвинута внутрь кузова и закреплена винтовыми упорами к опорной секции и раме; привод вращения антенны за­креплен в вертикальном положении винтовы­ми упорами к вертикальному стволу и тягой к опорной секции.

4.7.2. Возможность быстрого развертывания мачтового устройства на основную высоту из транспортного положения обеспечивается шар­ нирным соединением привода вращения антенны с вертикальным стволом и постоянным за­цеплением с вертикальным стволом троса электролебедки, а также постоянным подклю­чением кабелей со стороны блоков 28, 29, 31, 41 и электролебедки.

При развертывании вертикальный ствол с приводом вращения антенны освобождается от транспортного крепления и выдвигается по раме до упора ручной лебедкой. Той же лебед­кой поворотом вокруг оси опускается привод вращения и жестко закрепляется с вертикаль­ным стволом болтами.Сборка антенны на приводе производится при опущенном вертикальном стволе.

Подъем вертикального ствола с собранной антенной производится путем поворота вокруг оси электролебедкой с дистанционного пульта

23управления. Плавная остановка ствола в вер­тикальном положении обеспечивается аморти­заторами и концевым выключателем электро­лебедки, а жесткое крепление к раме произво­дится откидными болтами. В случае отсутст­вия источников первичного питания .подъем (спуск) может производиться с помощью руч­ного привода электролебедки.

Установка ствола (оси вращения антенны) в вертикальное положение производится дом­кратами по уровням блока 31, горизонтирование антенны—расчалками по буссоли.

При свертывании вертикальный ствол осво­бождается от жесткого крепления к раме и опускается поворотом вокруг оси электроле­бедкой, используя ее электрический или руч­ной привод, при этом вывод ствола из верти­кального положения обеспечивается аморти­заторами.

После разборки антенны привод вращения освобождается от жесткого крепления и пово­ротом вокруг оси устанавливается в верти­кальное положение ручной лебедкой. Задвига­ние вертикального ствола с приводом враще­ния внутрь кузова производится электро­лебедкой.

Все элементы закрепляются в транспортном положении.

4.7.3. Процесс развертывания на основную высоту из укрытия (или во всех случаях с до­полнительными секциями) аналогичен выше­описанному, однако имеет свои особенности.

При развертывании вертикальный ствол с приводом вращения антенны освобождаются от транспортного крепления и ствол последо­вательно наращивается требуемым количест­вом дополнительных секций. При этом карет­ка (переходная рама ствола) переносится с конца основной секции на последнюю допол­нительную секцию вертикального ствола.

Выдвигание вертикального ствола до упора и опускание привода вращения из транспорт­ного положения производится ручной лебед­кой.

После жесткого закрепления привода вра­щения на вертикальном стволе и сборки ан­тенны ствол электролебедкой поднимается в вертикальное положение и жестко закрепляет­ся к раме болтами. При этом для уменьшения усилия на электролебедку, особенно в началь­ный момент, подъем может быть произведен только с помощью установки стрелы подъема.

После выставления оси вращения антенны в вертикальное положение и горизонтирова-ния антенны производится установка оттяжек, обеспечивающих устойчивость антенно-мачто-вого устройства при ветровых нагрузках.

При свертывании вертикальный ствол ос­вобождается от оттяжек и жесткого крепления к раме и поворотом вокруг оси опускается электролебедкой с использованием стрелы подъема.

После разборки антенны и подъема ручной лебедкой привода вращения в транспортное положение вертикальный ствол последовательно задвигается электролебедкой внутрь кузова и освобождается от дополнительных секций. Каретка вертикального ствола перено­сится на основную секцию, все элементы за­крепляются в транспортном положении.

4.7.4. В процессе эксплуатации возможны случаи достаточно оперативного изменения высоты антенны в зависимости от поставлен­ ных задач. В этих целях операции по наращи­ванию вертикального ствола или сокращению его длины производятся при опущенной мачте без разборки антенны.

Вертикальный ствол с развернутой антен­ной задвигается в промежуточное положение внутрь кузова и закрепляется винтовыми упо­рами рамы. В этом положении от основной секции вертикального ствола отсоединяется каретка и устанавливаются дополнительные секции при наращивании ствола или отсоеди­няются дополнительные секции и устанавлива­ется каретка при сокращении длины ствола, после чего основная секция вертикального ствола освобождается от винтовых упоров рамы.

Дальнейшие операции по развертыванию аналогичны описанным ранее.

4.7.5. Мачтовое устройство смонтировано на раме, закрепленной к платформе автомобиля скобами.

Вертикальный ствол мачты собирается из объемных сварных секций. В комплект стан­ции придается пять дополнительных секций, одна из которых имеет вваренную внутрь диа­фрагму. Все секции ствола (рис. 27) аналогич­ны по конструкции и имеют для сопряжения на одном торце пальцы 1, а на другом втулки 2 с зажимными болтами 3 (рис. 28).

В зависимости от требуемой высоты уста­новки антенны и условий работы (укрытие или ровная площадка) ствол может быть собран без дополнительных секций, с двумя, тремя, четырьмя или пятью дополнительными сек­циями. Во всех случаях секция с диафрагмой устанавливается снизу второй (предпослед­ней) .

В нижней части ствола находится каретка (поворотная рама) с направляющими ролика­ми, отверстиями для захода осей шарниров рамы мачты с прорезными отверстиями для захода откидных болтов крепления к раме в поднятом положении.

Привод вращения антенны является верх­ней частью вертикального ствола. На нем закреплены средняя часть траверсы и кре­стовина антенны (рис.13). Соединение при­вода с основной секцией ствола — шарнирное (осью) с четырьмя откидными болтами в ра­бочем положении. В секции привода имеют­ся отверстия для захода винтовых упоров транспортного крепления к стволу.

Опорная секция сварная, служит опорой при подъеме и опускании вертикального ствола. Внутри секции закреплены электро­лебедка и направляющие ролики, на задней поверхности — два амортизатора для опроки-дывания ствола при его опускании. В верх­ней части секции закреплена стрела подъе­ма, используемая только при подъеме и опу­скании ствола, собранного с дополнительными секциями. Фиксация рабочего положения стре­лы подъема производится тягой, устанавливае­мой между ушками стрелы и опорной секции.

Электролебедка, имеющая как электриче­ский, так и ручной привод, служит для подъе­ма вертикального ствола, его опускания и за­двигания в транспортное положение. Управле­ние электролебедкой производится с пульта.

Рама 15 сварная, состоит из двух частей, сое­диненных шарнирно. На неподвижной части рамы установлены опорная секция, опоры для крепления мачты в транспортном положении, концевой выключатель электролебедки, на­правляющие ролики, обеспечивающие передви­жение вертикального ствола по раме, шарниры