Переключение лепестков — метод, используемый на ранних радарных установках для повышения точности отслеживания. Он использует два слегка разнесенных антенных элемента для отправки луча немного в обе стороны от средней линии антенны. Сигнал радара переключался между ними и создавал две «точки» на дисплее. Сравнивая длину точек, оператор мог определить, какая из них давала более сильный ответ, тем самым указывая, в каком направлении следует перемещать антенну, чтобы она указывала прямо на цель. [1] Эта концепция использовалась лишь недолгое время и была почти полностью заменена коническими сканирующими системами к концу Второй мировой войны . Эта концепция также редко упоминается как последовательное распределение лепестков , особенно когда сигнал переходит между несколькими различными углами, а не только между двумя.
Ранние радарные антенны обычно состояли из нескольких небольших дипольных антенн перед пассивным отражателем. Диполи размещались для того, чтобы они конструктивно интерферировали перед антенной, тем самым «направляя» сигнал в этом направлении. Угловое распространение луча является функцией количества элементов, причем большее количество элементов создает более плотно сфокусированный луч. Огромное количество таких элементов было бы идеальным, но непрактичным из-за того, что их приходилось размещать на определенном расстоянии друг от друга в зависимости от длины волны используемого радиоисточника. В ранних «длинноволновых» системах, таких как те, что использовались британцами и американскими, это вынуждало размещать элементы на расстоянии нескольких футов друг от друга, ограничивая количество диполей, возможно, дюжиной для любой антенны разумного размера.
Результирующие углы луча для такой системы, как правило, были слишком широкими, чтобы использовать их напрямую для наведения орудия . Например, у американского SCR-268 ширина луча составляла 2 градуса, и как только цель попадала в этот луч, оператор не мог легко сказать, где именно в луче она находилась. Для прямого наведения орудия требовалась точность угла около 0,1 градуса. На ранних этапах использования система вместо этого была сопряжена с прожектором , который направлялся на цель радаром. Затем прожектор отслеживал цель вручную, а артиллеристы прицеливались визуально. В этой роли, даже днем, информация о дальности, предоставляемая радаром, по-прежнему была бесценной.
Переключение лепестков значительно повысило точность при добавлении небольшого количества сложности. Вместо одного набора дипольных элементов, два были размещены в каждой точке массива. Затем радиосигнал попеременно переключался между двумя наборами диполей, обычно через механический переключатель с приводом от двигателя. Обратный сигнал от одного набора отправлялся с небольшой задержкой, слегка смещая его «пик» на осциллографе оператора в одну сторону. Поскольку переключение происходило быстрее, чем мог уследить глаз, результат отображался в виде двух хорошо сформированных пиков на дисплее.
Поскольку каждый лепесток был немного смещен от центра, если цель не была отцентрирована по центру антенны (в целом), один из двух обратных сигналов имел бы большую силу, чем другой. Таким образом, оператор мог бы удерживать антенну направленной на цель, просто перемещая ее, чтобы сделать оба возврата одинаковой высоты на дисплее. Поскольку лепестки были расположены так, чтобы перекрываться лишь немного, был только очень небольшой угол, где два возврата были бы равны — даже небольшие перемещения цели от центральной линии быстро делали бы один сигнал намного сильнее. Результирующее измерение было поэтому гораздо более точным.
Коническое сканирование было похоже по концепции на переключение лепестков, но, как следует из названия, оно работало вращательным образом, а не в двух направлениях. Это позволяло оператору получить двухмерное изображение того, какое направление имело самый сильный возврат, и в результате было намного проще в эксплуатации. Коническое сканирование можно было легко использовать только на антенне с одним рупором-облучателем, что практично только с микроволновыми радарами. По мере того, как такие системы были введены в эксплуатацию, переключение лепестков, как правило, исчезало.
Можно сравнительно легко заглушить радар с переключением лепестков, если знать основные рабочие частоты радара. В случае набора с переключением лепестков, который переключает лепестки 30 раз в секунду, можно сконструировать глушитель для отправки слабого сигнала на той же частоте, которая также меняется 30 раз в секунду, но только когда лепесток радара направлен в сторону от самолета, что легко обнаружить, посмотрев на низкую точку в полученном сигнале. На приемном конце два сигнала смешиваются, и дополнительный сигнал от глушителя самолета «сглаживает» сильный/слабый сигнал, который в противном случае был бы виден. Это исключает информацию об угле радара и может затруднить отслеживание чего-либо, кроме грубого угла.
Один из способов обойти эту проблему известен как «lobe on receive only» (LORO), [2] , который использует один набор антенных элементов для отправки сигнала без переключения лепестков и два дополнительных набора для переключения лепестков при приеме. Работа в основном идентична работе обычного лепесткового радара, но он не передает никакой информации о лепестках самолету-цели за счет дополнительных антенных элементов (или, что более распространено, второй антенны). Несинхронизированные «блоки» сигнала могут использоваться для глушения радаров LORO, хотя это не так эффективно, как против обычной лепестковой системы, и, как правило, делает работу оператора более сложной, а не невозможной.
SCR -268 , первая радиолокационная система армии США, была одной из первых радиолокационных установок, использовавших переключение лепестков приемных антенн в качестве средства наведения лучей зенитных прожекторов на самолеты.