Многолучевая активная антенная решетка

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в многофункциональных радиолокационных станциях для формирования многолучевой диаграммы направленности в активных фазированных решетках. Техническим результатом изобретения является независимое формирование управляемых М-лучей при работе антенной решетки на прием. Согласно изобретению многолучевая активная антенная решетка содержит N антенных элементов и первое диаграммообразующее устройство (ДОУ), при этом дополнительно введены М-1 ДОУ, N приемопередающих модулей, блок управления лучом и М устройств управления (УУ) фазовращателями (ФВ) и аттенюаторами (АТА), первый из них имеет 3N выходов, а остальные М-1 УУ ФВ и АТА по 2N выходов каждый. М-1 выходов блока управления лучом подключены к входам М-1 УУ ФВ и АТА, каждый из приемопередающих модулей выполнен в виде последовательно соединенных первого ФВ и усилителя мощности, выход которого соединен с входом первого переключателя, вход-выход его подключен к антенному элементу. Выход первого переключателя соединен с входом малошумящего усилителя, выход малошумящего усилителя подключен к входу делителя СВЧ, первый выход которого подключен к первому входу первого АТА. Выход первого АТА соединен с первым входом второго ФВ, выход которого соединен с входом второго переключателя. Остальные М-1 выходов делителя СВЧ соединены с первыми входами каждого М-1 АТА, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом М-1 ФВ, вторые входы которых подключены к первым выходам М-1 УУ и АТА. Выходы каждого из ФВ соединены с входами М-1 ДОУ. К первому входу первого ФВ подключен первый выход первого УУ ФВ и АТА, ко второму входу второго ФВ подключен второй выход первого УУ ФВ И АТА, выход второго переключателя соединен со вторым входом первого ФВ. Вход-выход второго переключателя подключен к входу-выходу первого ДОУ. Третий выход первого УУ ФВ И АТА подключен ко второму входу первого АТА, вторые выходы каждого из М-1 УУ ФВ И АТА соединены с вторыми входами М-1 АТА. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в многофункциональных радиолокационных станциях для формирования многолучевой диаграммы направленности в активных фазированных решетках.

Известна «Многолучевая антенная решетка» [SU 1184035 А опубл. 07.10.1985 г], содержащая М излучателей и соединенные последовательно первую, вторую и третью диаграммообразующие схемы (ДОС), причем излучатели подключены к входам первой ДОС. Первая ДОС выполнена с (2М-1) выходами, вторая ДОС - с (2М-1) входами и (2М-1) выходами, а третья ДОС - с М входами и М выходами. Кроме того, многолучевая антенная решетка содержит (2М-1) аттенюаторов с коэффициентом ослабления, пропорциональным собственным числам матрицы, и согласованные нагрузки, причем аттенюаторы включены между выходами первой ДОС и соответствующими входами второй ДОС. М выходов второй ДОС соединены с входами третьей ДОС, выходы которой являются выходами многолучевой антенной решетки. Остальные выходы второй ДОС соединены с согласованными нагрузками. Первая и вторая ДОС представляют собой матрицы (2М-10-мерного дискретного преобразования Фурье, а третья ДОС представляет собой матрицу М-мерного дискретного преобразования Фурье.

Наиболее близкой по технической сущности является «Многолучевая адаптивная антенная система» [SU 1688329 опубл. 30.10.1991 г.], состоящая из сумматора и N каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные антенный элемент, фазовращатель, первый ключ, выход которого подключен к соответствующему входу сумматора, а также N цепей адаптации. Каждая из N цепей адаптации состоит из измерителя мощности, вход которого подключен к выходу соответствующего антенного элемента, и порогового блока, выход которого соединен с управляющим входом соответствующего первого ключа, выход сумматора является выходом многолучевой адаптивной антенной системы. В каждую цепь адаптации введены последовательно соединенные дифференцирующий блок, инвертор, первый пиковый детектор, первый параллельный прерыватель, блок вычитания. Выход блока вычитания соединен с входом порогового блока. Вход дифференцирующего блока подключен к выходу измерителя мощности. Кроме того, в каждую цепь адаптации введены второй ключ и последовательно соединенные второй пиковый детектор и второй параллельный прерыватель, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого параллельного прерывателя и выходом второго ключа, а выход подключен ко второму входу блока вычитания. Вход второго пикового детектора соединен с выходом дифференцирующего блока, выход порогового блока соединен с входом второго ключа, управляющий вход которого подключен к выходу первого параллельного прерывателя.

Недостатком известных устройств является взаимозависимость формируемых лучей.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в достижении возможности независимого формирования управляемых М-лучей при работе многолучевой активной антенной решетки на прием.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что многолучевая активная антенная решетка содержит N антенных элементов и первое диаграммообразующее устройство.

Для формирования управляемых М-лучей при работе многолучевой активной антенной решетки на прием дополнительно введены М-1 диаграммообразующих устройств, N приемопередающих модулей, блок управления лучом и М устройств управления фазовращателями и аттенюаторами, первый из них имеет 3N выходов, а остальные М-1 устройств управления фазовращателями и атенюаторами по 2N выходов каждый. М-1 выходов блока управления лучом подключены к входам М-1 устройства управления фазовращателями и аттенюаторами, каждый из приемопередающих модулей выполнен в виде последовательно соединенных первого фазовращателя и усилителя мощности, выход которого соединен с входом первого переключателя, вход-выход его подключен к антенному элементу. Выход первого переключателя соединен с входом малошумящего усилителя, выход малошумящего усилителя подключен к входу делителя СВЧ, первый выход которого подключен к первому входу первого аттенюатора. Выход первого аттенюатора соединен с первым входом второго фазовращателя, выход которого соединен с входом второго переключателя. Остальные М-1 выходов делителя СВЧ соединены с первыми входами каждого М-1 аттенюатора, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом М-1 фазовращателя, вторые входы которых подключены к первым выходам М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами. Выходы каждого из фазовращателей соединены с входами М-1 диаграммообразующих устройств. К первому входу первого фазовращателя подключен первый выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами, ко второму входу второго фазовращателя подключен второй выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами, выход второго переключателя соединен со вторым входом первого фазовращателя. Вход-выход второго переключателя подключен к входу-выходу первого диаграммообразующего устройства. Третий выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами подключен ко второму входу первого аттенюатора, вторые выходы каждого из М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами соединены с вторыми входами М-1 аттенюаторов.

На фиг.1 изображена функциональная схема многолучевой активной антенной решетки.

На фиг.2 изображена функциональная схема приемопередающего модуля. Многолучевая активная антенная решетка состоит из блока управления лучом 1, первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами 2, М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами 3, N антенных элементов 4, N приемопередающих модулей 5, каждый из которых выполнен в составе первого переключателя 6, усилителя мощности 7, первого фазовращателя 8, второго переключателя 9. малошумящего усилителя 10, делителя СВЧ 11, М-1 аттенюаторов 12, первого аттенюатора 13, М-1 фазовращателей 14, второго фазовращателя 15, первого диаграммообразующего устройства 16, М-1- диаграммообразующих устройств 17. М-1 выходов блока управления лучом 1 подключены к входам М-1 устройства управления фазовращателями и аттенюаторами 3, каждый из приемопередающих модулей выполнен в виде последовательно соединенных первого фазовращателя 8 и усилителя мощности 7, выход которого соединен с входом первого переключателя 6. Вход-выход первого переключателя 6 подключен к антенному элементу 4. Выход первого переключателя 6 соединен с входом малошумящего усилителя 10, выход малошумящего усилителя 10 подключен к входу делителя СВЧ 11, первый выход которого подключен к первому входу первого аттенюатора 13. Выход первого аттенюатора 13 соединен с первым входом второго фазовращателя 15, выход которого соединен со входом второго переключателя 9. Остальные М-1 выходов делителя СВЧ 11 соединены с первыми входами каждого М-1 аттенюатора 12, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом М-1 фазовращателя 14, вторые входы которых подключены к первым выходам М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами 3. Выходы каждого из М-1 фазовращателей 14 соединены со входами М-1 диаграммообразующих устройств 17. К первому входу первого фазовращателя 8 подключен первый выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами 2, ко второму входу второго фазовращателя 15 подключен второй выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами 2. Выход второго переключателя 9 соединен со вторым входом первого фазовращателя 8. Вход-выход второго переключателя 9 подключен к входу-выходу первого диаграммообразующего устройства 16. Третий выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами 2 подключен ко второму входу первого аттенюатора 13, вторые выходы каждого из М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами 3 соединены с вторыми входами М-1 аттенюаторов 12.

Многолучевая активная антенная решетка работает в режиме передачи следующим образом: на вход первого диаграммообразующего устройства 16 подается зондирующий сигнал. В нем этот сигнал делится на N входов и подается на входы всех приемопередающих модулей 5. В каждом приемопередающем модуле 5 СВЧ-сигнал фазируется по командам, поступающим с выхода блока управления лучом 1 на устройство управления фазовращателем и аттенюаторами 2, усиливается в усилителе мощности 7 и через переключатель 6 подается в излучатель 4 и затем излучает в пространство.

В режиме приема падающей на апертуру многолучевой активной антенной решетки СВЧ-сигнал принимается каждым излучателем 4 и через первый переключатель 6 поступает на вход малошумящего усилителя 10, где он усиливается и передается на делитель СВЧ 11. С первого выхода делителя СВЧ 11 усиленный СВЧ-сигнал подается на вход первого аттенюатора 13, с выхода которого сигнал подается на вход второго фазовращателя 15, где по командам с блока управления лучом 1, поступающим на устройство управления фазовращателями и аттенюаторами 2, он приобретает необходимые фазовые сдвиги и уровень и через второй переключатель 9 подается на соответствующий вход первого диаграммообразующего устройства 16. В первом диаграммообразующем устройстве 16 СВЧ-сигналы от всех излучателей 4 суммируются и формируют первую приемную диаграмму направленности многолучевой активной антенной решетки, причем это может быть как суммарная диаграмма направленности, так и суммарная и две ортогональные разностные (моноимпульсная триада) диаграммы направленности.

С остальных выходов делителя СВЧ 11 усиленный СВЧ-сигнал подается на входы аттенюаторов 12 и далее на входы фазовращателей 14, где по командам с М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами 3 каждый СВЧ-сигнал приобретает необходимые для него фазовый сдвиг и уровень и подается на вход соответствующего М-1 диаграммообразующего устройства 17. В каждом диаграммообразующем устройстве 17 формируется независимый луч (или моноимпульсная триада) многолучевой активной антенной решетки. В результате, поставленная задача оказывается решенной.

Многолучевая активная антенная решетка, содержащая N антенных элементов и первое диаграммообразующее устройство, отличающаяся тем, что дополнительно введены М-1 диаграммообразующих устройств, N приемопередающих модулей, блок управления лучом и М устройств управления фазовращателями и аттенюаторами, первый из них имеет 3N выходов, а остальные М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами по 2N выходов каждый, М-1 выходов блока управления лучом подключены к входам М-1 устройства управления фазовращателями и аттенюаторами, каждый из приемопередающих модулей выполнен в виде последовательно соединенных первого фазовращателя и усилителя мощности, выход которого соединен с входом первого переключателя, вход-выход которого подключен к антенному элементу, а выход первого переключателя соединен с входом малошумящего усилителя, выход малошумящего усилителя подключен к входу делителя СВЧ, первый выход которого подключен к первому входу первого аттенюатора, выход которого соединен с первым входом второго фазовращателя, выход которого соединен со входом второго переключателя, а остальные М-1 выходов делителя СВЧ соединены с первыми входами каждого М-1 аттенюатора, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом М-1 фазовращателя, вторые входы которых подключены к первым выходам М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами, выходы каждого из фазовращателей соединены со входами М-1 диаграммообразующих устройств, причем к первому входу первого фазовращателя подключен первый выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами, ко второму входу второго фазовращателя подключен второй выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами, выход второго переключателя соединен со вторым входом первого фазовращателя, вход-выход второго переключателя подключен к входу-выходу первого диаграммообразующего устройства, третий выход первого устройства управления фазовращателями и аттенюаторами подключен ко второму входу первого аттенюатора, вторые выходы каждого из М-1 устройств управления фазовращателями и аттенюаторами соединены с вторыми входами М-1 аттенюаторов.