Модуль фазированной антенной решетки

 

Изобретение относится к области радиотехники. Техническим результатом является обеспечение последовательного наращивания прямоугольной апертуры. Модуль содержит блок рупоров, расположенных с заданным шагом в узлах треугольной сетки, фазовращатели и узел крепления модуля. Для достижения технического результата блок рупоров выполнен из четного числа рядов, в каждом из которых расположено одинаковое количество рупоров. Каждый последующий ряд рупоров поочередно сдвинут на полшага в ту или иную сторону, а узел крепления модуля выполнен в виде корпуса, размещенного за блоком рупоров в его проекции, кронштейнов, закрепленных на тыльной стороне корпуса, и крепежных элементов, размещенных на боковых стенках корпуса. 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к конструкции элементов плоских двумерных фазированных решеток, позволяющих путем модульного наращивания по двум осям получать фазированные антенные решетки (ФАР) заданной величины апертуры.

Известен [1] унитарный модуль антенны СВЧ-диапазона, имеющий излучающие элементы в форме рупоров и волноводную систему питания, в котором число рупоров равно четырем, квадратные раскрывы образуют двумерную решетку.

Такой антенный модуль не отвечает требованиям компактности, а также не может быть использован для "открытых" антенных систем.

Целью изобретения является обеспечение возможности наращивания раскрыва ФАР по двум осям, улучшение электрических параметров ФАР, повышение технологичности, расширение эксплуатационных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что фрагмент раскрыва антенной решетки выполнен в виде плоскопараллельного блока из четного числа рядов с одинаковым количеством расположенных линейно рупоров в каждом ряду, боковые стороны которого имеют прямоугольный зигзагообразный контур, причем ширина выступа или впадины равна шагу рядов, а глубина впадины равна половине шага рупоров в ряду, между крайними рядами рупоров выполнены освобождения, в которых закреплены кронштейны, соединенные с корпусом, снабженным по двум смежным боковым сторонам резьбовыми регулирующими и штифтовыми установочными втулками и крепежными элементами, расположенными на ортогональных осях, соответственно параллельных осям излучающих элементов фрагмента раскрыва, а контур корпуса не выступает за контур блока рупоров.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый модуль фазированной решетки отличается тем, что соединение фрагмента раскрыва антенной решетки с кронштейнами осуществляется с неизлучающих боковых сторон блока рупоров, в промежутке между двумя излучающими элементами, при этом кронштейн и крепежный элемент располагаются в освобождениях фрагмента, корпус модуля снабжен по двум смежным боковым сторонам резьбовыми регулирующими и штифтовыми установочными втулками, а также крепежными элементами и особенностью расположения их осей.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ известных технических решений в исследуемой области H01Q 1/00 ÷ H01Q 21/00 позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными признаками в заявляемом модуле ФАР. При этом новая совокупность признаков обусловливает проявление заявляемым объектом новых свойств - компактности, технологичности, удобства наращивания апертуры по двум осям, удобства обслуживания, в том числе возможность извлечения любого модуля из собранной антенны без ее разборки. Все это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид модуля ФАР, на фиг.2 - вид по стрелке А фиг.1, на фиг.3 - вид по стрелке Б фиг.1, на фиг.4 - вид по стрелке В фиг.1.

Модуль ФАР содержит фрагмент раскрыва антенной решетки 1, корпус 2, соединенные между собой кронштейном 3.

Фрагмент раскрыва антенной решетки 1 представляет собой блок рупоров, расположенных в узлах треугольной сетки, в виде плоскопараллельного блока из четного числа рядов, с одинаковым количеством расположенных линейно рупоров в каждом ряду.

Боковые стороны фрагмента за счет периодического смещения рядов на половину шага рупоров в ряду имеют прямоугольный зигзагообразный контур, причем ширина выступа или впадины равна шагу рядов Н, а глубина впадины равна половине шага рупоров в ряду L/2.

На тыльной стороне фрагмента соосно рупорам установлены фазовращатели 4, а в освобождениях между крайним и соседним с ним рядами рупоров установочными винтами 5, проходящими в промежутке между рупорами крайних рядов, фрагмент 1 крепится к кронштейнам 3, соединенным с корпусом 2 через прокладки 6.

Корпус 2 имеет прямоугольные формы, путем стенки 7 и 11 повторяют контур горизонтальных (по чертежу) стенок фрагмента 1, боковые стенки 8 и 12 не выходят за контур впадин фрагмента 1, а своими приливами на стенке 8 повторяют контур выступов фрагмента 1.

Превышение размеров контура фрагмента над соответствующими размерами корпуса составляет 1...3 мм, что является гарантированным зазором при сборке и разборке устройств, образованных модулями ФАР.

На смежных боковых стенках 7 и 8 корпуса 2 запрессованы втулки 9 и 10 с гнездами.

На противоположных смежных стенках 11 и 12 соответственно соосно втулкам 9 и 10 запрессованы резьбовые втулки 13 и втулки 14 с точными отверстиями, образующими совместно с гнездами во втулках 9 и 10 базовые оси Г и Д для выставки корпуса 2 модуля относительно фрагмента 1.

Во втулках 13 и 14 установлены резьбовые регулирующие втулки 15 с контргайками 16 и невыпадающими винтами 17 и 18. В точных отверстиях втулок 14 установлены штифтовые втулки 19.

В корпусе 2 установлена аппаратура управления работой фазовращателей 4.

Сборка модуля осуществляется в следующей последовательности: фрагмент раскрыва антенной решетки 1 соединяется установочными винтами с кронштейнами 3.

Полученную сборку и корпус 2 устанавливают в приспособление, которое фиксирует заданное положение фрагмента 1 по координатам X, У, относительно осей Г и Д корпуса 2. Этим обеспечивается параллельность ортогональных осей корпуса Г и Д соответственно вертикальной и горизонтальной осям излучающих элементов, а следовательно, и осям фрагмента раскрыва.

Затем между кронштейнами 3 и корпусом 2 устанавливается необходимое количество прокладок 6 и осуществляется соединение кронштейнов 3 с корпусом 2.

Затем фрагмент 1 снимается с кронштейнов 3, на нем устанавливаются фазовращатели 4, проводятся электромонтажные работы и он вновь соединяется с кронштейнами 3 установочными винтами 5.

Цилиндрическая поверхность установочного винта 5 контактирует с фрагментом 1 без зазора, что обеспечивает сохранение выставленных размеров.

Предлагаемый модуль позволяет производить неограниченное наращивание апертуры по двум осям. В горизонтальном направлении это производится введением выступов присоединяемого фрагмента 1 во впадины соседнего.

При установке лицевых поверхностей фрагментов 1 в одной плоскости, благодаря предварительной выставке размеров У, Z до оси Д корпуса 2, оси совпадут, после чего вращением резьбовых втулок 15 штифтовую втулку 19 и резьбовые втулки 15 вводят в гнезда 10 корпуса присоединяемого модуля, резьбовые втулки 15 фиксируют контргайками 16 и стягивают соседние корпуса 2 между собой невыпадающими винтами 17 и 18. При этом точное положение модуля обеспечивается точным сопряжением поверхности штифтовой втулки 19 с цилиндрической частью гнезда 10.

По вертикальной оси наращивание производится аналогично установкой присоединяемого модуля на верхний, выставкой и закреплением корпуса 2 резьбовыми 15 и штифтовыми 19 втулками, вводимыми в гнезда 9, контргайками 16 и винтами 17 и 18.

При необходимости в процессе обслуживания и ремонта извлечения какого-либо модуля ФАР освобождаются невыпадающие винты 17 и 18, контргайки 16 и вывертываются резьбовые втулки 15 до тех пор, пока они, штифтовые втулки 19 и невыпадающие винты 17 и 18 не уйдут, по крайней мере, за контур фрагмента 1.

Эту операцию проводят о крепежными элементами стенок 11 и 12 извлекаемого модуля и соответствующих стенок двух смежных модулей. За счет гарантированного зазора (1...3 мм) модуль легко извлекается из сборки.

Таким образом, предлагаемый модуль фазированной антенной решетки обеспечивает полную взаимозаменяемость, высокие электрические параметры ввиду отсутствия затемняющих конструктивных элементов, позволяет наращивать апертуру по двум осям, производить обслуживание, разборку и замену любого модуля без разборки всей антенны.

Создание модуля обеспечивает высокую технологичность изделия благодаря большой повторяемости однотипных технологических операций при выполнении повторяющихся конструктивных элементов. Тем самым повышается эффективность групповой технологии.

По данному техническому решению на предприятии изготовлены и испытаны модули ФАР с фрагментами раскрыва, состоящими из 8 рядов по 4 рупора в каждом ряду.

Изготовление модулей, их взаимная сборка и испытания подтверждают вышеуказанные достоинства и возможность получения положительного эффекта.

Использованная литература

1. Заявка Франции №2582864 МКИ H01Q 21/06.

Формула изобретения

Модуль фазированной антенной решетки, содержащий блок рупоров, расположенных с заданным шагом в узлах треугольной сетки, фазовращатели и узел крепления модуля, отличающийся тем, что, с целью обеспечения последовательного наращивания прямоугольной апертуры ФАР, блок рупоров выполнен из четного числа рядов, в каждом из которых расположено одинаковое количество рупоров, причем каждый последующий ряд рупоров поочередно сдвинут на полшага в ту или в другую сторону, а узел крепления модуля выполнен в виде корпуса, размещенного за блоком рупоров в его проекции, кронштейнов, закрепленных на тыльной стороне корпуса и размещенных на четырех боковых стенках корпуса крепежных элементов.

РИСУНКИ