Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа (варианты)
Владельцы патента RU 2501131:
Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения (RU)
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.
Изобретение относится к активным фазированным антенным решеткам (АФАР), состоящим из элементов АФАР отражательного типа, которые предназначены для использования в РЛС.
Известен излучатель-фазовращатель отражательной фазированной антенной решетки, содержащий соосно размещенные ферритовый элемент, соленоид для его намагничивания, цилиндрическую муфту из немагнитного проводящего материала, причем ферритовый элемент выполнен в виде втулки, закрепленной одним из торцов на вновь введенном экране из магнитного материала (А.с. СССР на изобретение №843048, H01Q 21/00, 1979 г.).
Недостатком данной конструкции является отсутствие усилительного элемента.
Известен элемент фазированной антенной решетки, работающий на волнах, поляризованных по кругу, содержащий диэлектрический излучатель, волновод излучателя, согласующий волновод, корпус и волноводный ферритовый фазовращатель (Патент РФ на изобретение №2439759, H01Q 21/00, Н01Р 1/19, 2010 г.).
Недостатком данной конструкции также является отсутствие усилительного элемента.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является фазирующее устройство отражательного типа, описанное в активной фазированной антенной решетке с оптическим питанием отражательного типа, содержащее волноводный излучатель, ферритовый фазовращатель и диодный усилитель отражательного типа с управляемым режимом усиления (Патент РФ на полезную модель №17380, H01Q 21/00, 2000 г.).
Недостатками данной конструкции являются:
- возможность работы только на одной поляризации;
- низкий коэффициент полезного действия;
- малый динамический диапазон;
- высокий уровень шумов.
Перед авторами стояла задача создания элемента АФАР отражательного типа с более высоким по сравнению с прототипом коэффициентом полезного действия и более низким уровнем шумов, способного работать в составе АФАР отражательного типа с двумя ортогональными круговыми поляризациями.
Задача решена за счет того, что в элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа, содержащий излучатель, фазовращатель проходного типа и усилитель, дополнительно введен волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, вход которого соединен с излучателем, а к его выходам подключены волно-водно-полосковые переходы, к выходам которых подключен усилитель.
Усилитель выполнен в виде проходного твердотельного усилителя.
Фазовращатель введен в состав проходного твердотельного усилителя, причем фазовращатель выполнен в виде цифрового фазовращателя.
В элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа, содержащий излучатель, фазовращатель проходного типа и усилитель, дополнительно введен волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, вход которого соединен с выходом фазовращателя, входом соединенным с излучателем, при этом выходы волно-водного селектора круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций подключены ко входам волноводно-полосковых переходов, к выходам которых подключен усилитель.
Фазовращатель выполнен в виде волноводного двухмодового ферритового фазовращателя.
Излучатель выполнен в виде диэлектрической антенны.
Волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций заполнен диэлектриком и выполнен в виде поляризатора с перегородкой.
Заявляемый элемент АФАР отражательного типа обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.
Заявляемый элемент АФАР отражательного типа, по мнению заявителей и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. неизвестен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется при помощи чертежей, где:
- на фиг.1 представлена структурная схема элемента АФАР отражательного типа (вариант 1);
- на фиг.2 представлена структурная схема элемента АФАР отражательного типа (вариант 2);
- на фиг.3 представлен волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций.
Элемент АФАР отражательного типа по варианту 1 состоит из излучателя 1, выполненного в виде диэлектрической антенны, подключенного ко входу волноводного селектора 2 круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, к выходам которого подключены два волноводно-полосковых перехода 3 и 4, к выходам которых подключен проходной твердотельный усилитель 5, в состав которого входит цифровой фазовращатель 6.
Элемент АФАР отражательного типа по варианту 2 состоит из излучателя 1, выполненного в виде диэлектрической антенны, подключенного ко входу волноводного двухмодового ферритового фазовращателя 7, к выходу которого подключен волноводный селектор 2 круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, к выходам которого подключены два волноводно-полосковых перехода 3 и 4, к выходам которых подключен проходной твердотельный усилитель 5.
Применение в схеме усилителя проходного типа позволило использовать в качестве усилительных элементов интегральные транзисторы, что, в свою очередь, позволило снизить уровень шумов, расширить динамический диапазон и повысить коэффициент полезного действия.
Устройство по варианту 1 работает следующим образом. Электромагнитная волна с круговой поляризацией (например, правой), принимаемая излучателем 1, проходит через волноводный селектор 2 круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, где преобразуется в линейно-поляризованную и через волноводно-полосковый переход 3 поступает на вход проходного твердотельного усилителя 5, в состав которого введен цифровой фазовращатель 6. Усиленная электромагнитная волна получает необходимый фазовый сдвиг, проходит через волноводно-полосковый переход 4 и поступает на выход волноводного селектора 2 круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, в котором претерпевает обратное преобразование в волну с круговой поляризацией, ортогональной принимаемой, а затем излучается в открытое пространство при помощи излучателя 1.
Устройство по варианту 2 работает следующим образом. Электромагнитная волна с круговой поляризацией (например, правой), принимаемая излучателем 1, проходит через волноводный двухмодовый ферритовый фазовращатель 7, приобретает необходимый фазовый сдвиг и поступает на вход волноводного селектора 2 круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, где преобразуется в линейно-поляризованную и через волноводно-полосковый переход 3 поступает на вход проходного твердотельного усилителя 5. Далее усиленная электромагнитная волна проходит через волноводно-полосковый переход 4 и поступает на выход волноводного селектора 2 круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, в котором претерпевает обратное преобразование в волну с круговой поляризацией, ортогональной принимаемой, проходит через волноводный двухмодовый ферритовый фазовращатель 7, приобретает необходимый фазовый сдвиг и излучается в открытое пространство при помощи излучателя 1.
Таким образом, излученная электромагнитная волна всегда ортогональна принимаемой. Если элемент АФАР должен принимать электромагнитную волну с левой круговой поляризацией, необходимо вход проходного твердотельного усилителя 5 подсоединить к волноводно-полосковому переходу 4, а выход - к волноводно-полосковому переходу 3.
Предлагаемый элемент АФАР конструктивно прост и технологичен. Для его реализации в условиях серийного производства нет необходимости разработки сложных технологических приспособлений и использования дорогостоящих технологических процессов. Таким образом, практическая реализация предложенного элемента АФАР не вызывает сомнений, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
1. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа, содержащий излучатель, фазовращатель проходного типа и усилитель, отличающийся тем, что в него дополнительно введен волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций, вход которого соединен с излучателем, а к его выходам подключены волно-водно-полосковые переходы, к выходам которых подключен усилитель.
2. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа по п.1, отличающийся тем, что усилитель выполнен в виде проходного твердотельного усилителя.
3. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа по п.1, отличающийся тем, что фазовращатель введен в состав проходного твердотельного усилителя, причем фазовращатель выполнен в виде цифрового фазовращателя.
4. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа по п.1, отличающийся тем, что излучатель выполнен в виде диэлектрической антенны.
5. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа по п.1, отличающийся тем, что волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций заполнен диэлектриком и выполнен в виде поляризатора с перегородкой.
6. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа, содержащий излучатель, фазовращатель проходного типа и усилитель, отличающийся тем, что в него дополнительно введен 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 волно-водно-полосковых переходов, к выходам которых подключен усилитель.
7. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа по п.6, отличающийся тем, что фазовращатель выполнен в виде волноводного двухмодового ферритового фазовращателя.
8. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа по п.6, отличающийся тем, что излучатель выполнен в виде диэлектрической антенны.
9. Элемент активной фазированной антенной решетки отражательного типа по п.6, отличающийся тем, что волноводный селектор круговых поляризаций с функцией преобразователя поляризаций заполнен диэлектриком и выполнен в виде поляризатора с перегородкой.
