Моноимпульсная антенна с частотным сканированием

Авторы патента:

H01Q3 - Устройства для изменения ориентации и(или) формы диаграммы направленности волн, излучаемых антенной или группой антенн

Владельцы патента RU 2490760:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" (RU)

Изобретение относится к радиолокационным системам сопровождения с повышенной точностью определения угловых координат. Технический результат - повышение КПД антенны и повышение точности определения угловой координаты в плоскости сканирования. Антенна состоит из двух делителей мощности бегущей волны в виде волноводных змеек короткой и длинной, запитанных от делителя на два - двойного Т-моста, окон связей и из волноводно-щелевого полотна с переменно-наклонными щелями на узких стенках линеек, причем каждое окно связи на короткой змейке увеличивается в размере последовательно с первого нижнего окна связи до последнего на 1-2%, а на длинной змейке все окна связи остаются одинаковые и равны размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки, а также увеличиваются углы наклона щелей от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей остаются одинаковыми, без оконечных нагрузок в змейках и линейках полотна с закоротками на концах линеек, находящихся на четвертьволновом расстоянии от последних щелей в линейках, выполненных в виде металлических пластин, обеспечивая необходимое амплитудное распределение. 3 ил.

Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС) сопровождения с повышенной точностью определения угловых координат.

Известна моноимпульсная антенна, которая является близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства (см. Справочник по радиолокации, под редакцией Мерила И. Сколника, перевод с английского К.Н. Трофимова, Том 2, Радиолокационные антенные устройства, Москва, «Советское радио», 1977 г., стр.287, рис.16 «а» [1]). Особенность данной моноимпульсной антенны в том, что для суммарноразностного диаграммообразования с частотным сканированием в схеме с бегущей волной использованы две линии задержки в виде делителей мощности на волноводной змейке - короткой и длинной. Эти два делителя мощности формируют через ответвители общее для всей антенны в плоскости сканирования желаемое амплитудное распределение (равномерное или спадающее к краям). Так как последний ответвитель в короткой змейке находится в середине всей антенны, следовательно, он должен ответвлять наибольшую мощность. Основным недостатком данного технического решения, является то, что ответвитель не может ответвлять больше половины подошедшей к нему мощности. В связи с этим вынужденно закладывается при расчете в нагрузку в короткой змейке до 25% от общей мощности. Следовательно, возникают большие потери мощности, и как следствие этому - низкий коэффициент полезного действия (КПД).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности определения угловой координаты в плоскости сканирования, повышение КПД посредством исключения траты подводимой СВЧ мощности в антеннах бегущей волны в поглощающих нагрузках.

Техническим результатом является повышение КПД антенны, надежности, повышение точности определения угловой координаты в плоскости сканирования.

Для достижения указанных технических результатов в моноимпульсной антенне с частотным сканированием, состоящей из двух делителей мощности бегущей волны в виде волноводных змеек - короткой и длинной, запитанных от делителя на два - двойного Т-моста, окон связей и из волноводно-щелевого полотна с переменно-наклонными щелями на узких стенках линеек (см. [1] стр.286, рис.15), увеличивается каждое окно связи на короткой змейке в размере последовательно с первого нижнего окна связи до последнего на 1-2%, а на длинной змейке все окна связи остаются одинаковые и равны размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки, а также увеличиваются углы наклона щелей от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей остаются одинаковыми, без оконечных нагрузок в змейках и линейках полотна с закоротками на концах линеек, находящихся на четвертьволновом расстоянии от последних щелей, выполненных в виде металлических пластин, что обеспечивает необходимое амплитудное распределение. Благодаря увеличению размеров окон связи и наклона щелей на линейках, а также устранению нагрузок повышен КПД антенны до 25%. Все расчеты выполнены по программе HFSS Ansoft.

То есть, наличие соединительных отрезков волноводов позволяет направить в очередную линейку мощность, уходящую ранее в нагрузку змеек [1], исключив при этом из состава антенны эти нагрузки на змейках. Для упрощения конструкции при вновь выполненном расчете наклона щелей в линейках закладывается в нагрузку мощность, равная 0,1% (30 дБ), а вместо нагрузки устанавливается закоротка на четвертьволновом расстоянии от последних щелей в линейках. При этом практически нет ущерба антенне, т.к. зеркальный луч (лепесток) величиной 30 дБ мал - соизмерим с дифракционными лепестками от желаемого амплитудного распределения. Благодаря этому есть выигрыш по КПД, трудоемкости и стоимости, а также по увеличению надежности антенны.

Отличительным признаком от прототипа является то, что в моноимпульсной антенне с частотным сканированием увеличивается каждое окно связи на короткой змейке в размере последовательно с первого нижнего окна связи до последнего на 1-2%, а на длинной змейке все окна связи остаются одинаковые и равны размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки, а также увеличиваются углы наклона щелей от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей остаются одинаковыми, без оконечных нагрузок в змейках и линейках полотна с закоротками на концах линеек, находящихся на четвертьволновом расстоянии от последних щелей в линейках, выполненных в виде металлических пластин.

Предлагаемая моноимпульсная антенна с частотным сканированием подробно иллюстрируется графическими материалами на фиг.1-3.

На фиг.1 схематично представлена моноимпульсная антенна с частотным сканированием, вид спереди.

На фиг.2 представлено схематическое изображение с заявленными техническими решениями, которые повышают параметры моноимпульсной антенны с частотным сканированием, вид спереди.

На фиг.3 представлена конструкция антенны, вид сверху.

Моноимпульсная антенна с частотным сканированием включает в себя длинную змейку 1, короткую змейку 2, двойной Т-мост 3, формирующий суммарную и разностную диаграммы направленности (Σ и Δ), соединительные отрезки волноводов 4 одинакового размера для змеек 1 и 2, окна связи (ответвители) 5, закоротки 6, волноводно-щелевые линейки 7, образующие решетку-полотно, щели 8.

Волноводно-щелевые линейки 7, образующие решетку-полотно имеют на концах закоротки 6. Каждая закоротка 6 представляет собой металлическую пластину, закрывающую волновод. Закоротки 6 размещены на четвертьволновом расстоянии от последних щелей 8 в линейках, что обеспечивает повышение КПД.

Углы наклона щелей 8 в горизонтальной плоскости в каждой линейке 7 полотна увеличиваются от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей 8 остаются одинаковыми (см. фиг.2), что обеспечивает антенне необходимое амплитудное распределение, низкий уровень лепестков и необходимую ширину луча на заданном размере.

Каждое окно связи 5 на короткой змейке 2 увеличивается в размере последовательно с первого нижнего окна связи 5 до последнего на 1-2%, а на длинной змейке 1 все окна связи 5 остаются одинаковые и равны размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки 2.

Сущность работы данного изобретения заключается в том, что запитка антенны идет от двойного Т-моста 3 снизу, окна связи (ответвители) 5 запитывают нижние линейки 7 полотна от короткой змейки 2 до середины. В нижней части длинной змейки 1 окон связей нет, следовательно, окна связи 5 и соединительные отрезки волноводов 4 начинаются с середины длинной змейки 1, запитывая верхнюю часть полотна. В отличие от прототипа [1], уходящая ранее в нагрузку мощность распределяется по всем ответвителям с наибольшей интенсивностью (посредством изменения размеров окон связи и наклона щелей на линейках, а все поглощающие нагрузки исключаются из антенны).

Таким образом, благодаря новым техническим решениям моноимпульсная антенна с частотным сканированием обеспечивает высокую точность определения угловой координаты в плоскости сканирования с повышенным КПД. А также снижается трудоемкость, стоимость и повышается надежность антенны.

Моноимпульсная антенна с частотным сканированием, состоящая из двух делителей мощности бегущей волны в виде волноводных змеек - короткой и длинной, запитанных от делителя на два - двойного Т-моста, окон связей и из волноводно-щелевого полотна с переменно-наклонными щелями на узких стенках линеек, отличающаяся тем, что каждое окно связи на короткой змейке увеличивается в размере последовательно с первого нижнего окна связи до последнего на 1-2%, а на длинной змейке все окна связи остаются одинаковыми и равными размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки, а также увеличиваются углы наклона щелей от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей остаются одинаковыми, что обеспечивает необходимое амплитудное распределение без оконечных нагрузок в змейках и линейках полотна с закоротками на концах линеек, находящихся на четвертьволновом расстоянии от последних щелей в линейках, выполненных в виде металлических пластин.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для управления комплексными взвешивающими устройствами в каналах антенных решеток по критерию максимума заданного энергетического функционала.

Активная пространственная передающая антенная решетка // 2480868

Изобретение относится к антенной технике, в частности к активным пространственным передающим антенным решеткам миллиметрового диапазона волн, и может быть использовано при создании антенн с немеханическим качанием луча антенны для сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации.

Антенный пост радиолокационный станции // 2479897

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации для обнаружения целей, их захвата и сопровождения, например в радиолокационных системах управления оружием.

Микрополосковая антенна // 2475902

Изобретение относится к антенной технике, может быть широко использовано в качестве самостоятельной приемной или передающей антенны или элемента фазированной антенной решетки, в частности, антенна может применяться как приемная антенна в аппаратуре пользователей космических навигационной систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS и т.п.), и позволяет уменьшить габариты микрополосковой антенны без уменьшения эффективности ее излучения.

Способ оптимизации широкополосных антенных решеток // 2471271

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для оптимального управления комплексными взвешивающими устройствами в каналах антенных решеток по критерию максимума отношения сигнал/шум + помеха.

Радиолокационный уровнемер // 2471159

Изобретение относится к области расходометрии и может быть использовано для измерения уровня сыпучих веществ в резервуарах. .

Адаптивная антенная решетка // 2466482

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах связи при приеме широкополосных сигналов в условиях воздействия широкополосных помех.

Способ повышения разрешающей способности фазированной антенной решетки бортовой станции // 2464680

Изобретение относится к бортовым радиолокационным станциям с фазированной антенной решеткой (ФАР), предназначенным для формирования радиолокационного изображения контролируемого участка земной поверхности и объектов на поверхности в координатах дальность - азимут или угол места - азимут в режиме реального луча при маловысотном полете летательного аппарата - носителя РЛС, также к бортовым радиотеплолокационным станциям, принимающим и усиливающим излученный тепловой сигнал в радиолокационном диапазоне длин волн.

Антенное устройство // 2462833

Изобретение относится к антенному устройству и системе беспроводной связи. .

Опорно-поворотное устройство для ориентации антенны // 2461926

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве поворотного устройства для азимутального и угломестного перемещения антенны. .

Устройство формирования диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки // 2495449

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для формирования диаграммы направленности (ДН) в связных или радиолокационных активных фазированных антенных решетках (АФАР). Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения динамического диапазона, обеспечения возможности отладки и контроля алгоритма работы устройства и увеличение дальности передачи сформированных данных. Устройство формирования ДН АФАР содержит N идентичных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные УПЧ, вход которых является входом канала, АЦП, коммутатор, на второй вход которого подключен выход ОЗУ, блок цифрового гетеродина, перемножитель, ко второму входу которого подключено ПЗУ, а квадратурный выход которого является выходом канала. Выходы всех N каналов подключены ко входам цифрового сумматора, выход которого подключен к последовательно соединенным цифровому фильтру, блоку сопряжения и оптическому передатчику, выход которого является выходом устройства. 3 ил.

Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа (варианты) // 2501131

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным фазированным антенным решеткам (АФАР), которые предназначены для использования в РЛС. Техническим результатом является создание элемента АФАР отражательного типа с более высоким коэффициентом полезного действия и более низким уровнем шумов, способного работать в составе АФАР отражательного типа с двумя ортогональными круговыми поляризациями. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа, содержащий излучатель, фазовращатель проходного типа, усилитель, волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, вход которого соединен с выходом фазовращателя, входом соединенным с излучателем, при этом выходы волноводного селектора круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций подключены ко входам волноводно-полосковых переходов, к выходам которых подключен усилитель. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Антенна для зондирования ионосферы // 2504054

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области измерений геофизических полей Земли и системам связи. Техническим результатом является реализация широкодиапазонной антенны, работающей во всем диапазоне частот зондирования ионосферы. Антенна для зондирования ионосферы выполнена в виде двух скрещенных в ортогональных плоскостях ромбов с длинами ребер 58 м одного и 26 м второго ромба, подвешенных на опорной мачте из композитного материала высотой 32 м, создающей геометрию главной диагонали ромбов, и двух пар вспомогательных мачт высотой 9 м для подвески вторых углов ромбов, растяжек расчаливания механического крепления мачт из полимерного материала и жил токонесущих проводов ромбов, расположенных по образующим цилиндра в качестве излучателей антенны, нагруженных на общее сопротивление, согласованное для режима бегущих волн в излучателях, подключенное к многолучевому заземлителю, выполненному по параллельной схеме, для режима зеркального противовеса. 5 ил.

Способ формирования провалов в диаграммах направленности фазированных антенных решеток в направлениях источников помех // 2507646

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для пространственного подавления помех путем формирования провалов («нулей») в диаграммах направленности фазированных антенных решеток (ФАР) в направлениях источников помех. Технический результат - повышение оперативности управления решеткой за счет возможности подавления лепестков высокого уровня. Для этого способ основан на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, с помощью весовых коэффициентов, весовые коэффициенты находят как вектор, минимизирующий функционал ошибки, при определении которого используют информацию о направлении на источник сигнала и о распределении источников помех, в качестве максимизируемого функционала выбирают отношение мощности сигнала, принимаемого с заданного направления, к сумме мощностей шумов и помех, принимаемых антенной, а в качестве оптимального вектора весовых коэффициентов выбирают вектор, минимизирующий функционал ошибки. 1 ил., 1 табл.

Фазированная антенная решетка с управляемой шириной диаграммы направленности // 2507647

Изобретение относится к фазированным (ФАР) и активным фазированным антенным решеткам (АФАР), состоящим из приемных каналов, выходные сигналы которых оцифровываются с помощью аналогово-цифровых преобразователей и обрабатываются в процессорах бортовых цифровых вычислительных машин радиолокационных станций, головок самонаведения или систем радиопротиводействия. Техническим результатом является обеспечение углового сверхразрешения, мерой которого является ширина «сжатой» диаграммы направленности антенны (ДНАСЖ); уменьшение шумовой ошибки измерения угловых координат; и уменьшение времени обзора заданного сектора пространства за счет расширения диаграммы направленности антенны (ДНА). Это достигается за счет дополнительной обработки кодов цифровых выходных сигналов приемных каналов цифровой ФАР (АФАР) и формирования «сжатой» ДНАСЖ параллельно с обычной (несжатой) ДНА и совместной их обработки, а также формирования расширенной диаграммы направленности ФАР (АФАР). 7 ил.

Устройство защиты узкополосных приемно-передающих каналов радиотехнических систем // 2513706

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат - повышение предела подавления помеховой импульсной мощности в узкополосных приемно-передающих каналах радиотехнических систем, работающих в диапазоне СВЧ, в условиях короткоимпульсных помеховых воздействий большой мощности при проведении испытаний на электромагнитную совместимость. Устройство защиты узкополосных приемно-передающих каналов радиотехнических систем, содержащее основную и дополнительную антенны, соединенные вычитающим элементом, содержит еще N≥1 пару из основной и дополнительной антенн и N≥1 вычитающий элемент, а также (N+1) узкополосных фильтров, которые образуют (N+1) взаимно ортогональных идентичных плеча устройства, состоящих каждое из одной пары основной и дополнительной антенн и последовательно включенных вычитающего элемента и узкополосного фильтра, при этом все антенны выполнены резонансными и идентичны друг другу, антенны попарно - основная и дополнительная - связаны с вычитающим элементом и фильтром, выполненными в виде объединенных отрезков экранированного волновода, в котором установлен режим бегущей волны, связь основной и дополнительной антенн с соответствующим волноводным вычитающим элементом в каждом плече осуществляется таким образом, чтобы синфазные сигналы с этих антенн возбуждали в волноводе противофазные поперечные пучности волноводного распределения электромагнитного поля. 3 ил.

Трехосное опорно - поворотное устройство // 2524838

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - устранение наличия «мертвой зоны» в области углов места, примыкающих к зениту, для азимутально-угломестного режима и в области углов места, примыкающих к горизонту, для угломестно-угломестного режима с сохранением возможности уравновешивания массы зеркальной антенны при помощи противовесов. Трехосное опорно-поворотное устройство содержит азимутальный поворотный механизм, состоящий из колонны в виде стальной трубы с закрепленным на ней азимутальным силовым приводом, вокруг которого на подшипниках вращается азимутальная ферма, и угломестный поворотный механизм, состоящий из угломестного силового привода и угломестной поворотной платформы, состоящей из угломестной оси в виде стальной трубы и приваренной к ней первой стальной плиты, к которой пристыковывается балка с двумя опорами вращения зеркала, и второй стальной плиты, приваренной с противоположной стороны к угломестной оси, к которой крепится противовес и кронштейн крепления винтового домкрата, кронштейн крепления проушины домкрата, закрепленный на зеркале, винтовой домкрат с приводом, при этом азимутальный и угломестный поворотные механизмы и механизм угла наклона снабжены датчиками углового положения. 2 ил.

Дефлекторное устройство для электромагнитного излучения (варианты) // 2526770

Изобретение относится к области телекоммуникаций, а более конкретно - к устройствам для отклонения направленного электромагнитного излучения, и может применяться в радиотехнических конструкциях, в частности в малогабаритных радарных системах. Технический результат - снижение уровня тепловой энергии, выделяемой в высокорезистивных слоях при подаче управляющего напряжения, снижение уровня СВЧ-потерь, упрощение технологического процесса изготовления дефлекторной структуры, упрощение схемы подачи управляющего напряжения. Для этого многослойная отклоняющая структура содержит два активных слоя, два высокорезистивных слоя, два согласующих слоя, два источника напряжения, причем первый источник напряжения Ux выполнен с возможностью создания разности потенциалов Ux1-Ux2 на контактных площадках первого высокорезистивного слоя; второй источник напряжения Uy выполнен с возможностью создания разности потенциалов Uy1-Uy2 на контактных площадках второго высокорезистивного слоя. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Широкополосная антенная система // 2530281

Изобретение относится к радиолокации, а именно к широкополосным антенным системам, рабочий диапазон частот которых перекрывает несколько октав. Технический результат - расширение диапазона рабочих частот комбинированной антенной системы, работающей в активном и пассивном режимах. Широкополосная антенная система содержит комбинированную моноимпульсную антенну Кассегрена с возбуждением от фазированной антенной решетки, работающую в высокочастотном диапазоне, в которую вводится кольцевая антенная решетка из K логопериодических вибраторных антенн и широкополосный приемник, при этом логопериодические вибраторные антенны расположены между параболическим цилиндром и плоскостью, ортогональной продольной оси антенны и проходящей через ось вращения твист-рефлектора, ориентированы параллельно оси антенной системы в направлении полета летательного аппарата и находятся в плоскости, касательной к образующей цилиндра, ограничивающего поперечные размеры антенной системы, элементы логопериодических вибраторных антенн выполнены в виде полосковых проводников, расположенных с двух сторон плоской диэлектрической платы. 3 ил.

Станция радиорелейной связи со сканирующей антенной // 2530330

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к высокоскоростным соединениям типа «точка-точка» и «точка-многоточка» миллиметрового диапазона длин волн, обеспечиваемым посредством станций радиорелейной (РРС) связи с электронным сканированием луча. Технический результат - обеспечение электронного сканирования без потерь или с малыми потерями. Предложенная станция радиорелейной связи с радиочастотными приемопередающими блоками и антенной обеспечивает электронное сканирование за счет переключения между первичными антенными элементами. Обеспечение электронного сканирования луча без потерь или с малыми потерями осуществляется за счет того, что каждый радиочастотный блок электрически соединен по меньшей мере с одним первичным антенным элементом сканирующей антенны, при этом сканирование луча антенны осуществляется посредством выбора блоками распределения сигнала по меньшей мере одного из радиочастотных блоков для обработки принятого и формирования передаваемого сигналов в заданном пространственном направлении. 15 з.п. ф-лы, 8 ил.