Многолучевая приемная антенна



Многолучевая приемная антенна
Многолучевая приемная антенна
Многолучевая приемная антенна
Многолучевая приемная антенна

 


Владельцы патента RU 2424607:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод" (RU)

Изобретение относится к комбинированным конструкциям СВЧ-антенн, конкретно - к многолучевым приемным антеннам с использованием квазиоптических линз и активных антенных элементов. Антенна содержит последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами, и формирователь многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы. Формирователь содержит блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы. Приемные и передающие СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены равной длинны соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны. Техническим результатом является повышение угловой разрешающей способности. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к комбинированным конструкциям СВЧ-антенн, конкретно к многолучевым приемным антеннам с использованием квазиоптических линз и активных антенных элементов.

Известны многолучевые приемные антенны (P.Simon, "Analysis and synthesis of Rotman lenses." 22nd AIAA International Communication Satellite Systems Conference (ICSSC). 9-12 May 2004, Monterey, California, USA; US 6982676, МПК: H01Q 19/06, 2004), основанные на использовании квазиоптических линз и активных антенных элементов.

Наиболее близкой из известных по назначению и технической сущности к заявляемому техническому решению является многолучевая приемная антенна (US 6982676, МПК: H01Q 19/06, 2004), содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами.

При этом квазиоптическая линза выполнены в виде плоско-выпуклой линзы Ротмана, приемные СВЧ-волноводы квазиоптической линзы, соединяющие ее входы с активными элементами линейной антенной решетки, а также ее передающие СВЧ-волноводы, соединяющие выходы линзы с соответствующими приемными каналами РЛС, выполнены разной длинны и установлены соответственно с противоположных выпуклых сторон и в одной плоскости с линзой.

Недостатком известной многолучевой приемной антенны РЛС является недостаточная разрешающая способность воздушных объектов по угловым координатам, связанная с малой крутизной центральной части каждого углового лепестка диаграммы направленности многолучевой антенны.

В основу настоящего изобретения поставлена задача повышения угловой разрешающей способности многолучевой антенны для повышения точности измерения угловых координат воздушных объектов.

Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной технической задачи, является синфазно-противофазная обработка сигналов.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что многолучевая приемная антенна, содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами, согласно изобретению она дополнительно содержит формирователь многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы, содержащий блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, причем приемные и передающие СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены равной длины соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны.

При этом каждый синфазно-противофазный мост выполнен в виде двойного волноводного Т-моста, на волноводных выхода которого установлены коаксиально-волноводные переходы, а полость моста заполнена фторопластом, квазиоптическая линза выполнена в виде линзы Климова, линзы Ротмана, линзы Люнеберга, линзы Руза или линзы Гента, а СВЧ-волноводы квазиоптической линзы - в виде коаксиальных и/или СВЧ-линий полоскового типа.

Введение в антенну формирователя многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности, установленного на выходе квазиоптической линзы и содержащего блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, позволяет совместить суммарную и разностную диаграмму направленности соседних угловых лепестков в общем угловом направлении, увеличить суммарную мощность сигнала в синфазном канале приема и одновременно увеличить крутизну дискриминационной характеристики в противофазном канале приема, обеспечивающих повышение угловой разрешающей способности приемной антенны и, как следствие, резкое повышение точности измерения угловых координат воздушных объектов. Выполнение приемных и передающих СВЧ-волноводов квазиоптической линзы равной длины соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны позволяет уменьшить фазовые рассогласования, связанные с задержкой сигналов в СВЧ-волноводах и, тем самым, дополнительно повысить точность измерения угловых координат воздушных объектов.

На фиг.1 представлена функциональная схема многолучевой приемной антенны РЛС, на фиг.2 - конструкция квазиоптической линзы Климова, на фиг.3 конструкция синфазно-противофазного моста, на фиг.4 - синфазно-противофазная диаграмма направленности многолучевой приемной антенны.

Многолучевая приемная антенна (фиг.1) содержит последовательно соединенные активную линейную антенную решетку 1, квазиоптическую линзу 2 и формирователь 3 многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности. Активная линейная антенная решетка 1 содержит СВЧ-приемники 1.1…1.N с управляемыми фазовращателями. Выходы приемников 1.1…1.N соединены приемными СВЧ-волноводами 4 с СВЧ-входами квазиоптической линзы 2. СВЧ-волноводы 4 выполнены в виде коаксиальных и/или СВЧ-линий полоскового типа равной длинны. Квазиоптическая линза является диаграммообразующей системой оптического типа. Она выполнена в виде линзы Люнеберга, линзы Гента, линзы Руза, линзы Климова или линзы Ротмана (Proposed by W.Rotman in IEEE Trans, Antennas Propagat, Vol. AP-11, No. 6, Nov. 1963, pp. 623-632; Modified by R.C.Hansen in IEEE Trans, Antennas Propagat., Vol. 39, No. 4, Apr. 1991, pp. 464-472). Преимуществом линзы Климова (фиг.2) перед другими квазиоптическими линзами 2 является простота изготовления. Она содержит металлический корпус 5 с выфрезированной полостью 6 для установки усеченной с боковых сторон эллипсоидальной фторопластовой пластины 7, а также содержит металлическую крышку 8 с приемными (входными) 9.1..9.N и передающими (выходными) зондами 10.1…10.N1, где N1<<N. Зонды 9.1..9.N и 10.1…10N1 равномерно распределены на входной и выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, выполнены сборно-разборными коаксиального типа, а их центральные электроды заглублены вертикально во фторопластовую пластину 7 соответственно вблизи передней и задней границы усеченного эллипса пластины 7. Крутизна передней и задней границы усеченного эллипса пластины 7 выбрана из условия фокусировки электромагнитных волн зондов 9.2..9.(N-1) между соседними парами зондов 10.2…10.(N1-1) со смежных угловых направлений. Для устранения краевых эффектов крайние зонды 9.1, 10.1, N, N1 подключены к согласованным нагрузкам 11, а боковые торцы фторопластовой пластины 7 покрыты пленочным поглотителем 12 электромагнитных волн. Выходные зонды 10.2…10.(N1-1) попарно соединены коаксиальными кабелями 13 равной длины с синфазными 14 и противофазными 15 входами соответствующих синфазно-противофазных мостов 16 формирователя 3 многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности. При этом каждый синфазно-противофазный мост 16 (фиг.3) выполнен в виде двойного волноводного Т-моста, на суммарном 17 и разностном 18 волноводных выходах которого установлены коаксиально-волноводные переходы, аналогичные по конструкции зондам 9, 10 линзы 7, а полость моста заполнена фторопластом.

Многолучевая приемная антенна работает следующим образом. Энергия с фронтом 19 волны, приходящая от источника СВЧ-излучения с углового направления [3, принимается приемными элементами 1.1..1.N антенны 1 и передается по кабелям 4 равной длины на приемные зонды 9.1..9.N квазиоптической линзы 2. Линза 2 фокусирует принятую энергию СВЧ-излучения во фторопластовой пластине 7 в области расположения двух соседних зондов из группы 10.1..10N1, соответствующих угловому направлению β. Принятое соответствующими соседними зондами из группы 10.1…10N1 СВЧ-излучение U1 и U2 по кабелям 13 равной длины передается соответственно на входы 14 и 15 моста 16 формирователя 3 суммарно-разностных диаграмм направленности (фиг.4) на источник излучения, находящийся на угловом направлении β. При этом с выхода 17 моста 16 снимается суммарный сигнал U+=U1+U2, а с выхода 18 этого моста - разностный сигнал U-=U1-U2. При этом точному угловому положению βист соответствует центр суммарной диаграммы 20 и наибольшая крутизна дискриминационной характеристики разностной диаграммы 21 направленности. Численные значения суммарно-разностных сигналов U+ и U- далее используются в цифровой следящей системе и измерителе координат для точного определения местоположения источника радиоизлучения.

Изобретение разработано на уровне физической и цифровой модели. Результаты моделирования показали, что точность пеленгации (измерения угловых координат) источников излучений с помощью предлагаемой антенны увеличилась не менее чем на порядок.

1. Многолучевая приемная антенна, содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит формирователь многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности, содержащий блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, причем приемные и передающие СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены равной длины соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны.

2. Многолучевая приемная антенна по п.1, отличающаяся тем, что синфазно-противофазный мост выполнен в виде двойного волноводного Т-моста, на волноводных выходах которого установлены коаксиально-волноводные переходы, а полость моста заполнена фторопластом.

3. Многолучевая приемная антенна по п.1, отличающаяся тем, что квазиоптическая линза выполнена в виде линзы Ротмана, линзы Люнеберга, линзы Руза, линзы Гента или линзы Климова.

4. Многолучевая приемная антенна по п.1, отличающаяся тем, что СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены в виде коаксиальных и/или СВЧ-линий полоскового типа.



 

Похожие патенты:

Антенна // 2337439
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано на открытых радиоизмерительных полигонах в измерительных радиолокационных станциях для экспериментальной оценки эффективной площади рассеяния объектов.

Изобретение относится к области систем связи и радиолокации, в частности к располагаемым на подвижных носителях радиотехническим приемопередающим устройствам. .

Изобретение относится к антенной технике, в частности к линзовым антеннам. .

Изобретение относится к зеркальным антеннам. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве широкополосной антенной решетки с круговой поляризацией. .

Изобретение относится к зеркальным антеннам. .

Изобретение относится к радиотехнике , а именно к линзовым сканирующим антеннам. .

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - повышение КПД и разрешающей способности зеркально-рупорной антенны. Зеркально-рупорная антенна содержит планарное зеркало, выполненное в виде верхней, нижней и средней металлических пластин, установленных параллельно друг другу, и параболического цилиндра, который выполнен из металла и установлен между нижней и верхней пластинами и имеет с ними гальванический контакт, а его ось перпендикулярна плоскостям указанных пластин, средняя пластина имеет кромку, расположенную между параболическим цилиндром и его фокусом, причем зазор между кромкой и параболическим цилиндром имеет постоянную ширину; облучатель, установленный между нижней и средней пластинами и выполненный в виде, по крайней мере, одного возбудителя и стенки, выполненной из металла и установленной между нижней и средней пластинами перпендикулярно им, стенка установлена также перпендикулярно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра, верхняя и средняя пластины выполнены с прямолинейными кромками, перпендикулярными плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра и расположенными на расстоянии от вершины направляющей параболического цилиндра, превышающем его фокусное расстояние; излучатель, выполненный в виде двух прямоугольных металлических пластин, кромки которых соединены с прямолинейными кромками верхней и средней пластин, причем плоскости прямоугольных пластин имеют линию пересечения, расположенную между верхней и средней пластинами. 9 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к компактным антенным устройствам, применяемым в мобильных средствах связи и в другой аппаратуре, работающей в миллиметровом диапазоне. Технический результат - разработка компактной линзовой антенной системы, позволяющей плавное изменение направленности без увеличения размеров ИС. Управляемая линзовая антенная система, содержащая антенну на интегральной схеме (ИС) и диэлектрическую линзовую антенну, выполненные с возможностью формирования плоской волны, при этом диэлектрическая линзовая антенна выполнена составной и включает в себя тело с относительной диэлектрической проницаемостью ε1 и вставку с относительной диэлектрической проницаемостью ε2, причем ε1<ε2, в форме гиперболоида для обеспечения преобразования сферической волны от источника, находящегося в фокусе гиперболоида, в плоскую волну, и отклоняющую пластину в форме керамической пластины с контактами, выполненную с возможностью отклонения сформированной плоской волны на произвольный угол за счет изменения относительной диэлектрической постоянной частей керамической пластины под влиянием различного приложенного к ней напряжения. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ относится к области радиотехники и предназначен для использования в оптических системах радиовидения, радиолокации радиоастрономии. Технический результат - повышение надежности изображения при наличии дифракционных ограничений, шумов и других помех. Для этого в плоскости наблюдаемого объекта вводится прямоугольная сетка x0y, в узлах которой создается двумерный массив ui,j значений интенсивности формируемого изображения, которые определяются путем минимизации вариации интенсивности изображения L(u). 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к конструкции малогабаритных сканирующих антенн. Технический результат - разработка конструкции антенны с широким сканированием луча и с возможностью изготовления на основе печатной технологии. Для этого направленная сканирующая планарная портативная линзовая антенна включает в себя: верхнюю (1) и нижнюю (2) линзовые структуры в виде набора проводящих цилиндров (3), расположенных между двумя проводящими экранами - наружным экраном (4) и внутренним экраном (5); монопольные излучатели (6); рефлекторы (7); и коммутатор (8), причем каждый выходной порт коммутатора соединен с соответствующим излучателем (6), а каждый входной порт соединен с отдельным портом внешнего восьмиканального приемо-передающего устройства (9). 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области телекоммуникационных технологий, а более конкретно - к устройствам для управления плоскими электромагнитными волнами. Технический результат заключается в обеспечении снижения величины управляющего напряжения и вносимых электромагнитных потерь. Отклоняющая система для управления плоской электромагнитной волной на основе микроволновой периодической структуры состоит из n слоев сегнетоэлектрического материала, разделенных между собой n-1 слоями линейного диэлектрика. Для формирования градиента электрического поля в сегнетоэлектрической пластине в направлении, перпендикулярном направлению распространения плоской волны, сегнетоэлектрические слои покрыты с обеих сторон прозрачными для СВЧ-излучения электродами. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для обеспечения высокоскоростных соединений типа «точка-точка» при работе радиорелейных станций в миллиметровом диапазоне длин волн. Технический результат - повышение эффективности излучения и уменьшение потерь сигнала. Устройство содержит диэлектрическую линзу с плоской поверхностью, первичные излучатели и линии передачи и переключающую схему для подачи электрической мощности по меньшей мере на один первичный излучатель, при этом первичные излучатели и линии передачи выполнены на высокочастотной диэлектрической плате, установленной на плоской поверхности линзы, а переключающая схема электрически соединена с первичными излучателями линиями передачи и установлена на высокочастотной диэлектрической плате. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх