Фазированная антенная решетка двойной поляризации

Изобретение относится к микрополосковым антенным решеткам СВЧ-диапазона для использования в радиолокаторах, радиоинтроскопах, медицинских аппаратах, системах приема и передачи информации. Технический результат заключается в снижении уровня кроссполяризационных составляющих сигнала, наводимого в поляризационно-ортогональных выходах антенной решетки для диапазона электронного сканирования более ±45°. Излучатели расположены по узлам гексагональной сетки с шагом по горизонтали, определяемым необходимым диапазоном отсутствия комбинационных лепестков в диаграмме направленности, а в качестве излучателя использована квадратная пластина, противофазные возбуждающие элементы ортогональных линейных поляризаций которой подключаются к пластине попарно противофазно по ортогональным диагоналям квадрата. 3 ил.

 

Изобретение относится к микрополосковым антенным решеткам СВЧ-диапазона и может найти применение в поляриметрических радиолокаторах, радиоинтроскопах, медицинских электромагнитных аппликаторах, системах приема и передачи информации.

Известны антенные решетки СВЧ-диапазона и их отдельные элементы, предназначенные для приема сигналов на ортогональных поляризациях в поляриметрических радиолокаторах, радиоинтроскопах, медицинских электромагнитных аппликаторах, системах приема и передачи информации - микрополосковые антенные решетки, патенты РФ №2156524, 2156525, дата публикации: 20.09.2000, Polarization diversity phased array cellular base station and associated methods. Швеция, патент №5724666, дата публикации: 11.05.95, Wide-band, dual polarized planar antenna, Япония, патент №5453751, дата публикации: 01.09.93.

В качестве прототипа изобретения может быть рассмотрен патент РФ: "Микрополосковая антенная решетка с поляризационной адаптацией", патент №2156526, дата публикации: 20.09.2000. Предлагается микрополосковая антенная решетка, содержащая четное количество излучателей в форме прямоугольника, которые размещены в узлах прямоугольной координатной сетки и разделены между собой зазорами. Средние излучатели четырех лучей прямоугольной координатной сетки выполнены в форме прямоугольника, одна сторона которого равна длине волны, другая, смежная с ней сторона равна половине длине волны. По средней линии контактным элементом средние излучатели соединены с земляной поверхностью, остальные излучатели выполнены в форме квадрата со стороной, равной длине волны. К каждому среднему излучателю в точке, расположенной на середине боковой кромки, подключен одним концом возбуждающий элемент, а вторые концы соединены с разводкой питания.

Общим недостатком рассмотренных аналогов и прототипа является то, что эффективная развязка кроссполяризационных составляющих сигнала, наводимая в ортогональных антенных элементах, достигается только в положении, соответствующем нормали к полотну антенны. При отклонении главного луча этих антенных решеток от нормали развязка кроссполяризационных составляющих сигнала, наводимая в ортогональных антенных элементах, существенно ухудшается и для диапазона электронного сканирования в пределах ±45° не превышает 10 дБ, что недостаточно для большинства заявленных радиотехнических применений.

Положительный эффект предлагаемого изобретения, заключающийся в снижение уровня кроссполяризационных составляющих сигнала, наводимого в ортогональных выходах антенны на различных поляризациях при отклонении угла прихода волны от нормали для диапазона электронного сканирования более ±45° достигается тем, что излучатели располагаются по узлам гексагональной сетки с шагом по горизонтали, определяемым необходимым диапазоном отсутствия комбинационных лепестков в ДНА, а в качестве излучателя используется квадратная пластина, противофазные возбуждающие элементы ортогональных линейных поляризаций которой подключаются к пластине попарно противофазно по ортогональным диагоналям квадрата.

Пример осуществления изобретения приведен на фиг.1:

Цифрами обозначены:

1) квадратные пластины - планарные излучатели предлагаемой ФАР;

2) ортогональные попарно противофазно активизируемые точки возбуждения элементарных планарных излучателей предлагаемой ФАР.

Для проверки характеристик излучения предлагаемой ФАР на первом этапе был изготовлен макет подрешетки из семи излучателей, расположенных по узлам гексагональной сетки с шагом 135 мм в горизонтальной плоскости, со схемой возбуждения, приведенной на фиг.1, одиночный излучатель решетки имел размеры 86×86 мм и четыре точки противофазного возбуждения, отстоящие на 15 мм от центра пластин.

На фиг.2 и 3 показаны экспериментально измеренные ДНА на основной и паразитной поляризациях четырехвходового излучателя (два входа для возбуждения каждой из ортогональных поляризационных компонент) как элемента ФАР при сканировании в Н и Е плоскостях соответственно. По оси Х отложен угол относительно нормали к плоскости антенны, по оси Y - уровень сигнала в дБ относительно уровня сигнала по нормали к антенне.

Планарная антенная решетка двойной поляризации, содержащая излучатели в форме прямоугольника, размещенные над проводящей поверхностью и соединенные с возбуждающими элементами, отличающаяся тем, что излучатели расположены по узлам гексагональной сетки и выполнены в виде квадратных пластин, развернутых на угол 45° относительно осей гексагональной сетки, а противофазные возбуждающие элементы ортогональных линейных поляризаций подключены к каждому излучателю попарно противофазно по ортогональным диагоналям квадрата.