Передающая антенна



Передающая антенна
Передающая антенна
Передающая антенна
Передающая антенна
Передающая антенна
Передающая антенна

 


Владельцы патента RU 2532724:

Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" (RU)

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к конструкции передающей антенны для создания радиопомех приемным устройствам радиоэлектронных средств связи, передачи данных, радиоэлектронных и навигационной аппаратуры потребителей сетевых среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем. Технический результат заключается в формировании в азимутальной плоскости в зависимости от ситуации диаграммы направленности либо максимально приближенной к круговой с равномерным распределением энергопотенциала, либо с повышенным энергопотенциалом в заданном секторе излучения радиопомех. Для этого передающая антенна имеет экран-отражатель, выполненный в виде цилиндрической трубы с излучателями, закрепленными на ее поверхности на равных расстояниях от оси цилиндрической трубы в одной плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической трубы, обеспечивающими возможность формирования круговой диаграммы направленности излучения при подаче одновременно на все излучатели помеховых сигналов с одинаковой начальной фазой колебания несущей частоты и формирование направленного по положению в азимутальной плоскости диаграммы сектора с повышенным энергопотенциалом излучения при подаче на излучатели помеховых сигналов с заданными соотношениями начальных напряжений и фаз несущей частоты. При этом цилиндрическая труба участвует как в формировании требуемой диаграммы направленности передающей антенны, так и обеспечении парирования негативного влияния на формирование диаграммы направленности кабелей питания излучающих элементов. 6 ил.

 

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к конструкции передающей антенны для создания радиопомех приемным устройствам радиоэлектронных средств связи, передачи данных, радиоэлектронных и навигационной аппаратуры потребителей сетевых среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем.

Известна станция активных помех наземным и бортовым линиям связи авиации [1], состоящая из передатчика помехового сигнала и двух сменных антенн, имеющих различные диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. При отсутствии априорных сведений о направлении на предполагаемые объекты радиоподавления к передатчику помех подключается всенаправленная в горизонтальной плоскости антенна. При известном направлении на объект радиоподавления к выходу передатчика помех подключается антенна с секторной диаграммой направленности, позволяющая за счет концентрации излучаемой мощности в заданном секторе существенно повысить энергопотенциал станции и увеличить за счет этого дальность и эффективность радиоподавления.

Недостатком такого принципа построения станции помех, когда используются две разнотипные антенны, являются значительные массогабаритные характеристики антенной системы и связанные с этим обстоятельством трудности размещения антенной системы на антенно-мачтовом устройстве станции помех, а также время, необходимое для выполнения процедуры ориентирования антенны на объект радиоподавления с секторной диаграммой направленности в интересах создания повышенной энергетики радиопомехи.

Известна передающая антенна [2], состоящая из излучателей, закрепленных на несущем плоском экране-отражателе, усилителей мощности, фазовращателей и возбудителя.

Данная передающая антенна позволяет осуществлять сложение в пространстве мощностей когерентных электромагнитных волн, генерируемых отдельными каналами формирования - усиления - излучения радиопомех.

Недостатком данной передающей антенны является то, что она имеет несущий плоский экран-отражатель и является передающей антенной направленного действия, а при изменении соотношения фаз на фазовращателях способной изменять угол направления главного лепестка диаграммы направленности в пределах ограничительного углового сектора.

Известен способ формирования диаграммы направленности передающих устройств [3], основанный на пространственном суммировании излучаемой мощности четырех передающих устройств, антенна которых представляет собой фазированную антенную решетку (ФАР), передатчики имеют общий возбудитель и фазосдвигающие элементы в линиях, соединяющих возбудитель с усилителями мощности. При размещении антенн передающих устройств в вершинах квадрата с диагональю, равной λ/2 (λ - длина волны излучаемого сигнала) при отсутствии фазовых сдвигов в фазосдвигающих элементах, система имеет близкую к круговой диаграмму направленности. При распределении фазовых сдвигов сигналов передатчиков вида 0, π/2, π, 3π/2 система излучает в секторах, направленных по диагоналям квадрата с угловыми направлениями, стремящимися к круговой форме максимумов излучения 0°, 90°, 180°, 270°. При распределении фазовых сдвигов сигналов передатчиков вида 0, π/2, π/2, 0 система излучает в секторах с угловыми направлениями максимумов излучения 45°, 135°, 225°, 315°.

Существенным недостатком приведенного способа формирования диаграммы направленности данной передающей антенны является то, что все передающие элементы (мачты, кабели питания, конструктивные элементы крепления), попадающие в зону взаимодействия излучаемых сигналов, ограниченную по периметру сторонами квадрата, в вершинах которого размещены антенны, а по высоте - их вертикальными габаритами, искажают диаграммы направленности антенн и изменяют баланс подводимых питающих токов и наведенных токов, обусловленных излучениями других антенн системы.

К классу антенн, для которых отсутствует необходимость размещения в рабочей области формирования излучаемого поля каких-либо конструктивных элементов, относятся антенны с несимметричным питанием (турникетные, штыревые, коллинеарные). Но всем этим антеннам свойственен существенный недостаток - трудность обеспечения стабильности направления основного лепестка излучения в вертикальной плоскости, особенно в широкой полосе частот.

Предпочтительными с точки зрения стабильности характеристик, удобства подведения питания и крепления являются антенны симметричного питания (полуволновые вибраторы, логопериодические антенны с плоскими и цилиндрическими отражателями). Такие антенны, с одной стороны, формируют симметричное электромагнитное поле, сосредоточенное в области размещения вибраторов, имеют более высокий коэффициент усиления из-за наличия отражателя и удобны с точки зрения упрощения конструкции (излучатели крепятся непосредственно на отражателе, кабели питания антенн убираются из активной зоны за экран-отражатель).

В основу изобретения положена задача устранения вышеизложенных недостатков и создания передающей антенны с быстрым (практически мгновенным) формированием и изменением диаграммы направленности, обеспечивающей работу в следующих режимах:

- режим ненаправленного излучения с круговой в азимутальной плоскости диаграммой направленности;

- режим секторного излучения с повышенным энергопотенциалом и ориентацией максимума излучения секторной диаграммы направленности в одном из заданных направлений - 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°.

Поставленная цель достигается тем, что экран-отражатель выполнен в виде цилиндрической трубы с излучателями, закрепленными на ее поверхности на равных расстояниях от оси цилиндрической трубы в одной плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической трубы, обеспечивающими возможность формирования круговой диаграммы направленности излучения при подаче одновременно на все излучатели помеховых сигналов с одинаковой начальной фазой колебания несущей частоты и формирование направленного по положению в азимутальной плоскости диаграммы сектора с повышенным энергопотенциалом излучения при подаче на излучатели помеховых сигналов с заданными соотношениями начальных напряжений и фаз несущей частоты, при этом цилиндрическая труба участвует как в формировании требуемой диаграммы направленности передающей антенны, так и обеспечивает парирование негативного влияния на формирование диаграммы направленности кабелей питания излучающих элементов.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид передающей антенны, на фиг.2 показана диаграмма направленности излучения при синфазном питании антенны от четырех усилителей, на фиг.3 показана диаграмма направленности формирования лепестка излучения в направлении 0 град, на фиг.4 показана диаграмма направленности формирования лепестка излучения в направлении 45 градусов, на фиг.5 приведена таблица соотношений начальных напряжений и фаз несущей частоты помехового сигнала при реализации процедуры автоматизированного управления диаграммой направленности излучения, на фиг.6 приведена структурная схема передающей антенны, реализующей соотношения начальных напряжений и фаз несущей частоты помехового сигнала при реализации процедуры автоматизированного управления диаграммой направленности излучения.

Передающая антенна состоит из экрана-отражателя в виде цилиндрической трубы 5, излучателей 1, 2, 3, 4, усилителей мощности 6, 7, 8, 9, блока коммутации задержек сигналов 10, содержащего цифровые линии задержки на быстродействующих СВЧ ключах 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 [4], возбудителя-формирователя помехового сигнала 11, устройство управления 12.

Излучатели 1, 2, 3, 4 закреплены на поверхности экрана-отражателя в виде цилиндрической трубы 5 в одной плоскости, перпендикулярной ее оси, на равном расстоянии друг от друга, образуя квадрат с диагоналями 0.5λcp, где λcp - средняя длина волны рабочего диапазона, через центр которого проходит ось экрана-отражателя. Диаметр экрана-отражателя в виде цилиндрической трубы 5, при котором неравномерность круговой диаграммы направленности не превышает 0,25 дБ, равен 0,2λcp, а расстояние от экрана-отражателя в виде цилиндрической трубы 5 до излучателя 1, 2, 3, 4 равно 0,15λcp, что соответствует рекомендациям [5] по заданию расстояния между излучателем и отражателем для антенны с рефлектором.

Излучатель 1 соединен с усилителем мощности 8, излучатель 2 соединен с усилителем мощности 7, излучатель 3 соединен с усилителем мощности 6, излучатель 4 соединен с усилителем мощности 5.

Усилители мощности 6, 7, 8, 9 соединены с блоком коммутации задержек сигналов 10, в котором: цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах 10-1 на выходе соединена со входом усилителя мощности 9, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала 11; цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах 10-2 на выходе соединена со входом усилителя мощности 8, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала 11; цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах 10-3 на выходе соединена с входом усилителя мощности 7, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала 11; цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах 10-4 на выходе соединена со входом усилителя мощности 6, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала 11.

Возбудитель-формирователь помехового сигнала 11 соединен с блоком управления 12.

Блок управления 12 представляет собой микроЭВМ, выполненную на базе современного микроконтроллера, который соединен линиями передачи данных с источником целеуказания и со всеми исполнительными устройствами, обеспечивающими выполнение функций по реализации заданного режима излучения работы передающей антенны.

Процедура формирования диаграммы направленности состоит в следующем. Все усилители мощности 6, 7, 8, 9 возбуждаются одним возбудителем-формирователем помехового сигнала 11. Сигналы, излучаемые всеми каналами передающей антенны - когерентны, а при подключенных цифровых линиях задержки на быстродействующих СВЧ ключах 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и нулевых задержках - синфазны. Так, для формирования круговой диаграммы направленности блок управления подает команду на включение всех усилителей мощности 6, 7, 8, 9 и включает во всех каналах одну и ту же нулевую задержку. Качество формирования круговой диаграммы направленности зависит от синфазности и от конкретного вида диаграмм направленности отдельных каналов передающей антенны, так как излучение в любом направлении представляет собой сумму векторов излучений всех каналов передающей антенны.

Формирование секторного излучения в направлении 0° производится путем отключения усилителя мощности 6. Систему излучателей 1, 2, 3, 4 в этом случае можно рассматривать как плоскую фазированную антенную решетку (ФАР), состоящую из излучателей 1, 2, 4 со смещенным излучателем 1. Для образования плоской волны в направлении 0° необходимо выровнять фазы излучателей в этом направлении, то есть задержать волну, излучаемую вибратором 1, на время, равное времени прохождения волнового отрезка Тзад1, которое можно определить по формуле:

Т з а д 1 = 0,25 λ c p C

где С - скорость распространения электромагнитных волн в среде, окружающей вибраторы.

Формирование секторного излучения в направлении 45° производится путем отключения усилителя мощности 6. Систему излучателей 1, 2, 3, 4 в этом случае можно рассматривать как плоскую фазированную антенную решетку (ФАР), состоящую из излучателей 1, 2, 4 со смещенными излучателями 1 и 2. Для образования плоской волны в направлении 45° необходимо выровнять фазы излучателей в этом направлении, то есть задержать волну, излучаемую вибраторами 1 и 2 на время, равное времени прохождения волнового отрезка Тзад2, которое можно определить по формуле:

Т з а д 2 = 0,25 λ c p × 1,41 C

Соотношение начальных напряжений и фаз несущей частоты помехового сигнала для каждого из четырех каналов усиления излучения помехового сигнала при реализации процедуры автоматизированного управления диаграммой направленности характеризуется таблицей 1 на фиг.5.

Данное техническое решение позволяет формировать в азимутальной плоскости в зависимости от ситуации диаграмму направленности, либо максимально приближенную к круговой с равномерным распределением энергопотенциала, либо с повышенным энергопотенциалом в заданном секторе излучения радиопомех.

Литература

1. Оружие и технологии России [Текст]: энциклопедия XXI век / Под общ. Ред. С.Иванова. - М.: Издат. Дом «Оружие и технологии», 20 - Т. 13: Системы управления, связи и радиоэлектронной борьбы. - 2006. - 695 с.: ил. -Указ.: с.690-695.

2. Вендик О.Г. Антенны с немеханическим движением луча: Введение в теорию. М.: Сов. радио, 1965. 360 с.

3. Патент на изобретение №2100879, RU, Способ формирования диаграмм направленности (варианты), МПК6 H01Q 21/00, опубликован 27.12.1997.

4. Гончаров И.В. Антенны KB и УКВ. Часть 1. Компьютерное моделирование. MMANA. - М.: ИП РадиоСофт, Журнал «Радио». 2004 - 128 с: ил.

5. Соросовский образовательный журнал, 1997, №2.

Передающая антенна, содержащая излучатели, закрепленные на несущем экране-отражателе, усилители мощности, возбудитель-формирователь помехового сигнала, отличающаяся тем, что экран-отражатель выполнен в виде цилиндрической трубы с закрепленными на ее поверхности в одной плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической трубы, излучателями на равном расстоянии от оси цилиндрической трубы, обеспечивающими возможность формирования круговой диаграммы направленности излучения при подаче одновременно на все излучатели помеховых сигналов с одинаковой начальной фазой колебания несущей частоты и формирование направленного по положению в азимутальной плоскости сектора излучения при подаче на излучатели помеховых сигналов с заданными соотношениями назначенных начальными напряжений и фаз несущей частоты, усилители мощности соединены с блоком коммутации задержки сигналов, в котором: первая цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах на выходе соединена с первым входом усилителя мощности, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала; вторая цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах на выходе соединена со вторым входом усилителя мощности, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала; третья цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах на выходе соединена с третьим входом усилителя мощности, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала; четвертая цифровая линия задержки на быстродействующих СВЧ ключах на выходе соединена с четвертым входом усилителя мощности, а на входе соединена с выходом возбудителя-формирователя помехового сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиолокации, в частности к активной фазированной антенной решетке (АФАР). Технический результат - повышение помехозащищенности радиолокационной станции к помехам по зеркальному каналу и уменьшение вероятности возникновения ложных целей.

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.

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.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для формирования диаграммы направленности (ДН) в связных или радиолокационных активных фазированных антенных решетках (АФАР).

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

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

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.

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.

Изобретение относится к области обработки сигналов, и, в частности, к выделению полезных сигналов из смеси сигналов источников, используя разделение сигналов. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиовзрывателях. .

Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах. Техническим результатом изобретения является улучшение тактико-технических и эксплуатационных характеристик системы управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС. Технический результат достигается тем, что в систему управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС, содержащую инвертор, вентильный электродвигатель, датчик скорости, редуктор, приемопередающие устройства, датчик величины изгиба полотна антенны, устройство коррекции скорости, блок управления инвертором и блок драйверов, вводятся диаграммообразующая система и аналого-цифровой преобразователь и, соответственно, новые связи между элементами, которые позволяют выравнивать скорость обзора пространства при изменении ветровой нагрузки на полотно антенны. Постоянство скорости обзора пространства, достигаемое за счет электронного сканирования диаграммы направленности в противофазе со скоростью вращения антенны, обеспечивает увеличение надежности сопровождения высокоскоростных целей. Ограничение скорости вращения антенны по допустимой величине изгиба, достигаемое за счет соответствующих связей между инвертором, вентильным электродвигателем, датчиком скорости, редуктором, датчиком величины изгиба полотна антенны, устройством коррекции скорости, блоком управления инвертором и блоком драйверов, приводит к уменьшению номинальной мощности электродвигателя и к увеличению коэффициента полезного действия (КПД) регулируемого электропривода. 1 ил.

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 - возможность подавления лепестков высокого уровня в диаграммах направленности больших ФАР с непрямоугольной границей раскрыва. Для этого в способе, основанном на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, при определении вектора весовых коэффициентов используют информацию о направлении на источник сигнала и о распределении источников помех, в состав решетки вводят воображаемые фиктивные элементы, дополняющие раскрыв до прямоугольной формы; при объединении элементов прямоугольного раскрыва в 2М подрешеток элементы, попадающие на границу раздела подрешеток, вводят в состав подрешеток с весом 0.5 для стыка двух подрешеток и 0.25 для стыка четырех подрешеток, а при определении диаграммы направленности решетки исключают вклад дополнительно введенных элементов с фазами соответствующих подрешеток. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для для активного управления угломестной диаграммой направленности излучения антенной решетки. Технический результат - повышение точности компенсации потерь. Для этого антенная решетка содержит множество приводных излучающих элементов, расставленных в пространстве, обладающих парой излучающих элементов, на которые подают предварительно искаженный радиочастотный сигнал, для предоставления управляемого изменения угломестной диаграммы направленности излучения антенной решетки. Эффективность усилителя высокой мощности (PA) поддерживают при помощи адаптивного предварительного искажения, соединенного с каждым PA высокой мощности, в то же время предоставляя наклон луча и управление боковыми лепестками. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к антенным системам с электронным управлением лучом и применением кольцевых цифровых фазированных антенных решеток (ЦФАР) в мобильных и стационарных средствах связи. Способ формирования диаграммы направленности двухкольцевой цифровой фазированной антенной решетки включает: цифровую обработку СВЧ сигнала, формирование управляющих сигналов в соответствии с данными о требуемой ДН и передачу излучателям возбуждающих сигналов с амплитудно-фазовым распределением, определенным в соответствии с выбранным критерием, амплитуды Аnm и фазы φnm возбуждающих сигналов определяют, минимизируя функцию F среднеквадратического отклонения формируемой диаграммы направленности R(φ) от заданного распределения Е(φ) поля излучения антенной решетки, характеризующегося наименьшим уровнем боковых лепестков при данной ширине основного лепестка, при этом величина амплитуды Аnm не превышает 1. Техническим результатом является формирование диаграммы направленности с требуемым уровнем боковых лепестков. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных системах. Технический результат - упрощение устройства и увеличение сектора сканирования при постоянной амплитуде главного лепестка ДН антенной решетки. Для этого устройство содержит антенную решетку из N приемных антенных модулей, устройство оцифровки приемных сигналов, цифровое устройство выработки коэффициентов для формирования амплитудно-фазового распределения в раскрыве антенны по каждому из сканирующих лучей, устройство цифрового формирования М сканирующих диаграмм направленности (ДН), каждый приемный антенный модуль дополнительно содержит цифровое устройство формирования ДН, при этом цифровое устройство выработки весовых коэффициентов выполнено с возможностью формирования в раскрыве цифровой приемной антенной решетки N амплитудно-фазовых распределений вида sinU/U, таким образом, что в дальней зоне каждому приемному элементу соответствует ДН, по форме близкая к столообразной. 2 н.п. ф-лы, 2 ил. .
Наверх