Приемопередающая высокочастотная часть для малогабаритного радиолокатора

 

Изобретение относится к устройствам обнаружения движущихся объектов преимущественно в составе системы предупреждения столкновения транспортных средств. Устройство имеет U-образно расположенные передающую и приемную антенны, генератор непрерывного частотномодулированного излучения, смеситель, непоглощающий волноводный ослабитель с запредельным волноводом, полосковую линию, закрепленную в запредельном волноводе, при этом генератор, передающая и приемные антенны закреплены на стенке прямоугольного волновода ослабителя. Антенны выполнены рупорными с профилированными диэлектрическими вставками в раскрыве рупоров, длинные оси раскрывов рупоров параллельны и установлены под углом 45^o к продольной оси полосковой линии. Продольные оси антенны могут быть не параллельны в горизонтальной плоскости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для обнаружения движущихся объектов преимущественно в составе системы предупреждения столкновения транспортных средств.

Известна допплеровская радиолокационная станция для изготовления датчиков перемещения (ЕПВ заявка N 0040818, кл. G 01 S 7/02).

Известное устройство содержит два объемных резонатора в основном одинаковой формы. В первом резонаторе установлен генераторный диод. Во втором резонаторе предусмотрен приемный диод. Первый резонатор закрыт, а второй резонатор выполнен открытым с торца. Общая соединительная стенка обоих резонаторов имеет отверстие.

Данное устройство не обеспечивает развязки приемного и передающего каналов, следовательно, может использоваться только на очень малых расстояниях.

Прототипом заявляемого устройства является малогабаритный экономический радиолокатор для обнаружения движущейся цели (заявка Японии N 62 38664, кл. G 01 S 7/02).

Устройство прототипа содержит U-образно расположенные передающие и приемную антенны, генератор непрерывного излучения, частотный модулятор, смеситель, крестообразный направленный ответвитель, установленный между волноводом направленного ответвителя и волноводом смесителя плоский элемент связи, элемент эквивалентной нагрузки, с регулируемым импедансом, установленный со стороны нагрузочной щели ответвителя. При этом длинные оси поперечных сечений волновода смесителя и волновода ответвителя взаимно перпендикулярны, а щель элемента связи, для обеспечения заданного уровня связи, установлена наклонно относительно указанных щелей. Ответвитель, смеситель, элемент связи и элемент эквивалентной нагрузки собираются в единую конструкцию, представляющую основание приемной антенны.

Недостатком прототипа является наличие потерь, обусловленных наличием крестообразного направленного ответвителя и элемента эквивалентной нагрузки. Наличие крестообразноого направленного ответвителя и элемента связи как отдельных элементов приводит к увеличению габаритов устройства.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов радиолокатора до размеров, допускающих его установку на легковом автомобиле, при одновременном повышении его энергетического потенциала.

Для достижения поставленной цели введен непоглощающий волноводный ослабитель с запредельным волноводом, параллельным узкой стенке волновода ослабителя, и полосковая линия с опорным диэлектрическим листом, при этом полосковая линия закреплена в запредельном волноводе ослабителя, диоды смесителя закреплены на опорном диэлектрическом листе, генератор непрерывного частотномодулированного излучения закреплен на входе ослабителя, передающая антенна закреплена на выходе ослабителя, приемная антенна закреплена на стенке запредельного волновода.

Возможные варианты исполнения устройства: разворот передающей антенны относительно продольной оси сечения полосковой линии для обеспечения приема отраженного сигнала той же поляризации, какой он был излучен. При этом возможно расположение антенн под углом 45^o относительно продольной оси полосковой линии для обеспечения работы радиолокатора при встречном движении транспортных средств с аналогичным радиолокаторами; для уменьшения длины антенны при сохранении их простоты и коэффициента усиления приемная и передающая антенну могут быть выполнены рупорными с профилированными вдоль длинной оси раскрыва рупора диэлектрическими вставками, обеспечивающие синфазность поля в раскрыве рупора; для расширения возможностей радиолокатора в целях измерения угловых координат возможно расположение под углом друг к другу продольных осей приемной и передающей антенн для образования равносигнальной зоны радиолокатора по азимуту или углу места. При этом на выходе генератора и в составе антенн желательно иметь вентили, обеспечивающие проход излучения только в заданном направлении.

На чертеже изображена компановочная схема построения заявляемого устройства.

Устройство установлено в корпусе 1, закрытом с одной стороны радиопрозрачной крышкой 15.

Устройство содержит U-образно расположенные передающую антенну, включающую рупорную антенну 13 с диэлектрической вставкой 14, вентиль 11, наклонный отрезок волновода 12 и приемную антенну, включающую рупорную антенну 17 с диэлектрической вставкой 18, вентиль 5 и наклонный отрезок волновода 16.

В состав устройства также входят: генератор непрерывного частотномодулированного излучения 8, вентиль 9, смеситель, включающий смесительный диод 4, короткозамыкающий поршень 3, полосковую линию 7, сигнальный вывод 2, открытый резонатор смесителя 19. В конструкцию устройства входит непоглощающий волноводный ослабитель с запредельным волноводом 6 и прямоугольным волноводом основного сечения 10. Перпендикулярно широкой стенке волновода 10 выполнено прямоугольное отверстие запредельного волновода 6, в котором расположена полосковая линия 7, включающая металлизированный опорный диэлектрический лист.

Продольная ось полосковой линии 7 параллельна узкой стенке волновода 10 ослабителя и перпендикулярна его широкой стенке. Плоскость полосковой линии 7 расположена параллельно узкой стенке волновода 10 ослабителя, генератор 8 закреплен через вентиль 9 на входе прямоугольного волновода 10 ослабителя, на выходе которого закреплены элементы передающей антенны.

Элементы приемной антенны закреплены на стенке запредельного волновода ослабителя 6 на входе открытого резонатора 19 смесителя. Смесительные диоды 4 расположены в резонаторе 19 и закреплены на опорном диэлектрическом листе между полосковой линией и остальной металлизацией листа. С помощью наклонного отрезка прямоугольного волновода 12 антенны работают на одной поляризации. Для обеспечения поляризационной развязки от радиолокаторов, установленных на встречных транспортных средствах, применим второй наклонный отрезок волновода 16. Диэлектрические вставки 14 и 18 выполнены переменной толщины вдоль широкой стенки раскрыва рупора. Изменение толщины ступенчатое и обеспечивает выравнивание распределения фазы в раскрыве неоптимального рупора. Для расширения возможности радиолокатора по измерению угловых координат приемная антенна может быть установлена под углом к продольной оси передающей антенны для образования равносигнальной зоны радиолокатора по азимуту или углу места.

Устройство работает следующим образом.

Частотномодулированное излучение генератора 8 через вентиль 9 и волновод 10 ослабителя и запредельный волновод 6 поступает на полосковую линию 7 смесителя и на вход передающей антенны, через которую излучается в пространство. Отраженный от препятствия сигнал поступает через приемную антенну на вход резонатора 19 смесителя. Результаты смешения отраженного сигнала с опорным сигналом, поступающим по полосковой линии 7, через сигнальный вывод 2 поступает на дальнейшую обработку для выделения информации по дальности, скорости и, в случае заклона антенн, по углу.

На чертеже устройство изображено в масштабе 1:1.

Габариты устройства определяются в основном размером рупорных антенн и длиной полосковой линии между резонатором 19 и волноводом 10.

Построение непоглощающего волноводного ослабителя с запредельным волноводом аналогично описанному в кн."Техника и приборы СВЧ" И.В.Лебедев, М. Высшая школа, 1970 г. стр. 253 рис. 8.16а.

Для формирования поля в плоскости линии в устройстве заложена длина полосковой линии около 5 волноводных длин волн. Для уменьшения размеров рупорных антенн, являющихся оптимальными по узкой стенке и не оптимальными по широкой стенке раскрыва, применена диэлектрическая вставка из полистирола или фторопласта.

Данная конструкция, по сравнению с прототипом, позволяет повысить технологичность устройства вследствие перехода на микрополосковую технологию, упрощает конструкцию, т. к. не требуется применения элемента эквивалентной нагрузки с регулируемым импедансом и плоского щелевого элемента связи с гетеродинным волноводом смесителя, что облегчает работу с радиолокатором, особенно в процессе настройки. В данной конструкции предусмотрено лучшее использование энергии генератора, чем в прототипе, и не требуется поэтому применение элемента эквивалентной нагрузки.

Экспериментальные исследования макета заявляемого устройства показали, что при помощи генератора 30 мВт и размера раскрыва рупора 30х60 мм длиной 60 мм рабочая дальность действия радиолокатора от 5 до 100 м.

Объем устройства 1,5 л вместе с платами предусилителя и полосового фильтра.

Предлагаемое устройство может быть применено в составе системы предупреждения столкновения транспортных средств.

Формула изобретения

1. Приемопередающая высокочастотная часть для малогабаритного радиолокатора, содержащая передающую и приемную антенны, генератор непрерывного частотно-модулированного излучения, диодный смеситель, отличающийся тем, что введены непоглощающий волноводный ослабитель, образованный волноводом основного сечения и запредельным волноводом, параллельным узкой стенке волновода основного сечения, и полосковая линия с опорным диэлектрическим листом, при этом полосковая линия закреплена в запредельном волноводе, диоды смесителя закреплены на опорном диэлектрическом листе, генератор непрерывного частотно-модулированного излучения закреплен на входе непоглощающего волноводного ослабителя, передающая антенна закреплена на выходе непоглощающего волноводного ослабителя, приемная антенна закреплена на стенке запредельного волновода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передающая антенна соединена с выходом непоглощающего волноводного ослабителя через наклонный относительно широкой стенки волновода основного сечения ослабителя отрезок прямоугольного волновода.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передающая и приемная антенны выполнены рупорными, в раскрыве которых закреплена диэлектрическая вставка ступенчато-изменяющейся толщины вдоль широкой стенки раскрыва рупора.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что широкие стенки раскрывов рупорных антенн установлены параллельно друг другу под углом 45^o к продольной оси полосковой линии.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что продольная ось приемной антенны и продольная ось передающей антенны установлены под углом друг к другу, величина которой определяется шириной равносигнальной зоны радиолокатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1