Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка



Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка
Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка
Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка
Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка
Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка

 


Владельцы патента RU 2591033:

Открытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский институт "АГАТ" (RU)

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к антенным решеткам и системам. Целью настоящего изобретения является улучшение параметров ДН двухдиапазонной антенной решетки с одновременным достижением большей простоты и компактности конструкции. Указанная цель достигается за счет того, что в двухдиапазонной волноводно-щелевой антенной решетке, содержащей прямоугольные излучающие волноводы, образующие периодическую структуру из чередующихся волноводов нижнего и верхнего диапазона частот и наклонные излучающие щели на узких стенках излучающих волноводов нижнего диапазона, излучающая поверхность волноводов верхнего диапазона расположена ниже излучающей поверхности волноводов нижнего диапазона, а тыльные поверхности волноводов нижнего и верхнего диапазонов расположены в одной плоскости, при этом наклонные излучающие щели нижнего диапазона на узких стенках волноводов нижнего диапазона заходят на широкие стенки этих волноводов, излучающие щели верхнего диапазона выполнены в виде продольных смещенных от оси щелей на широких стенках волноводов верхнего диапазона, а на тыльных поверхностях излучающих волноводов размещены запитывающие волноводы нижнего и верхнего диапазонов, в широких стенках которых выполнены щели связи с излучающими волноводами нижнего и верхнего диапазонов соответственно. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области антенной техники, в частности к антенным решеткам и системам.

Известна двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом (патент РФ №2177662, МПК H01Q 21/00, 2001), включающая фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного (ВЧ) диапазона, состоящую из волноводных излучателей, объединенных в непрерывные линейки, и ФАР низкочастотного (НЧ) диапазона, состоящую из вибраторных излучателей, расположенных между линейками ФАР высокочастотного диапазона.

Недостатком аналога является значительное влияние излучателей НЧ диапазона на параметры диаграммы направленности (ДН) ВЧ диапазона, а также достаточно громоздкая и нетехнологичная конструкция. Например, в аналоге вибраторы НЧ диапазона и волноводные излучатели ВЧ диапазона изготавливаются по совершенно разным технологиям и далее возникают значительные трудности в запитке вибраторов НЧ диапазона таким образом, чтобы разводки двух диапазонов не пересекались.

Наиболее близкой по технической сущности является двухдиапазонная фазированная антенная система с электронным управлением лучом (патент РФ №2273926, МПК H01Q 21/30, 2006), включающая ФАР высокочастотного диапазона, состоящую из излучателей в виде наклонных щелей на боковых стенках волноводов высокочастотного диапазона, и ФАР низкочастотного диапазона, состоящую из излучателей в виде наклонных щелей связи на боковых стенках волноводов низкочастотного диапазона, причем волноводы низкочастотного диапазона расположены между парами высокочастотных волноводов, а излучающие элементы обоих диапазонов расположены в одной плоскости.

Недостатком такой конструкции двухдиапазонной решетки является расположение излучающих поверхностей волноводов обоих диапазонов в одной плоскости, а тыльных поверхностей этих линеек в разных плоскостях. Расположение излучающих поверхностей обоих диапазонов в одной плоскости приводит к ухудшению параметров ДН из-за сильного взаимовлияния диапазонов и из-за ограничения длин излучающих наклонных щелей каждого из диапазонов узкими стенками соответствующих волноводов.

В то же время расположение тыльных поверхностей излучающих волноводов в разных плоскостях приводит к сложности и громоздкости конструкции, поскольку излучающие волноводы каждого из диапазонов мешают запитке волноводов другого диапазона.

Целью настоящего изобретения является улучшение параметров ДН обоих диапазонов с одновременным достижением большей простоты и компактности конструкции двухдиапазонной решетки.

Указанная цель достигается за счет того, что в двухдиапазонной волноводно-щелевой антенной решетке, содержащей прямоугольные излучающие волноводы, образующие периодическую структуру из чередующихся волноводов нижнего и верхнего диапазона частот, и наклонные излучающие щели на узких стенках излучающих волноводов нижнего диапазона, излучающая поверхность волноводов верхнего диапазона расположена ниже излучающей поверхности волноводов нижнего диапазона, а тыльные поверхности волноводов нижнего и верхнего диапазонов расположены в одной плоскости, при этом наклонные излучающие щели нижнего диапазона на узких стенках волноводов нижнего диапазона заходят на широкие стенки этих волноводов, излучающие щели верхнего диапазона выполнены в виде продольных смещенных от оси щелей на широких стенках волноводов верхнего диапазона, а на тыльных поверхностях излучающих волноводов размещены запитывающие волноводы нижнего и верхнего диапазонов, в широких стенках которых выполнены щели связи с излучающими волноводами нижнего и верхнего диапазонов соответственно.

Основные элементы конструкции предлагаемого изобретения показаны на Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3. Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка (ВЩАР) представляет собой периодическую структуру из чередующихся прямоугольных излучающих волноводов НЧ диапазона - 1 и ВЧ диапазона - 2, в которой излучающие щели НЧ диапазона - 3 выполнены в виде наклонных щелей на узких стенках волноводов НЧ диапазона и заходят на широкие стенки этих волноводов, а излучающие щели ВЧ диапазона - 4 выполнены в виде продольных смещенных от оси щелей на широких стенках волноводов ВЧ диапазона, при этом излучающая поверхность волноводов ВЧ диапазона расположена ниже излучающей поверхности волноводов НЧ диапазона, а тыльные поверхности ВЧ и НЧ диапазонов расположены в одной плоскости. В конструкции, представленной на Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, наклонные излучающие щели НЧ диапазона прорезаны только в каждом третьем волноводе, что характерно для соотношения частот НЧ и ВЧ диапазонов примерно 1:4. При меньшем различии в частотах диапазонов щели могут размещаться в каждом втором или каждом первом волноводе НЧ диапазона. На тыльных поверхностях излучающих волноводов размещены запитывающие волноводы НЧ диапазона - 5 и ВЧ диапазона - 6, в широких стенках которых выполнены поперечные щели связи - 7 с излучающими волноводами НЧ диапазона и наклонные щели связи - 8 с излучающими волноводами ВЧ диапазона соответственно.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в улучшении параметров ДН обоих диапазонов с одновременным достижением большей простоты и компактности конструкции двухдиапазонной антенной решетки.

Технический результат достигается следующим образом:

1) улучшение параметров ДН обоих диапазонов тем, что:

а) обеспечивается реализация требуемого амплитудно-фазового распределения (АФР) в раскрыве ВЩАР, т.к. элементы конструкции НЧ и ВЧ диапазонов взаимно не ограничивают реализацию требуемых геометрических параметров - например, наклонные излучающие щели НЧ диапазона могут заходить на широкие стенки излучающих волноводов НЧ диапазона и иметь любые требуемые длины, поскольку смежные волноводы ВЧ диапазона находятся значительно ниже концов этих щелей;

б) обеспечивается низкий уровень взаимовлияния НЧ и ВЧ диапазонов (уровень взаимной связи диапазонов менее -40дБ) - расположением излучателей НЧ и ВЧ диапазонов в разных плоскостях, а также расположением отрезков наклонных излучающих щелей НЧ диапазона, заходящих на широкие стенки волноводов, параллельно токам ВЧ диапазона, текущим в плоскопараллельных волноводах, образованным стенками волноводов НЧ диапазона;

в) паразитное кроссполяризационное излучение подавляется для НЧ диапазона взаимным расположением излучающих щелей НЧ диапазона, а для ВЧ диапазона - геометрией излучающих щелей ВЧ диапазона; при этом для НЧ диапазона уровень кроссполяризационной составляющей не более минус 30 дБ в главных плоскостях и не более минус 25 дБ во всей передней полусфере, для ВЧ диапазона уровень кроссполяризации не более минус 30 дБ во все передней полусфере;

2) достижение большей простоты и компактности конструкции двухдиапазонной ВЩАР тем, что тыльные поверхности излучающих волноводов НЧ и ВЧ диапазонов выведены в одну плоскость и легко объединяются при помощи запитывающих волноводов соответствующих диапазонов, а излучающие щели НЧ диапазона в зависимости от соотношения частот диапазонов выполнены в каждом первом, либо каждом втором, либо каждом третьем излучающем волноводе НЧ диапазона.

Предлагаемое изобретение позволяет разрабатывать двухдиапазонные решетки как малых электрических размеров, так и большие двухдиапазонные решетки со сложной структурой. Например, на Фиг. 4 показаны виды смоделированной двухдиапазонной ВЩАР с сотнями излучающих щелей НЧ и ВЧ диапазонов для соотношения частот диапазонов примерно 1:4; при этом для обеспечения широкополосности вся апертура для НЧ и ВЧ диапазонов разбита на четыре квадранта, а для ВЧ диапазона каждый квадрант дополнительно разбит на четыре сектора, которые запитываются своими запитывающими волноводами. При этом элементы конструкции НЧ и ВЧ диапазонов практически не влияют друг на друга и удается получить весьма компактную и технологичную конструкцию. Кроме того, моделирование показывает возможность получить максимальный уровень боковых лепестков (УБЛ) для НЧ и ВЧ диапазонов минус 24 дБ и минус 25 дБ соответственно, а максимальный уровень кроссполяризационных составляющих для НЧ и ВЧ диапазонов не более минус 26 дБ и минус 30 дБ соответственно.

Двухдиапазонная волноводно-щелевая антенная решетка, содержащая прямоугольные излучающие волноводы, образующие периодическую структуру из чередующихся волноводов нижнего и верхнего диапазона частот, и наклонные излучающие щели на узких стенках излучающих волноводов нижнего диапазона, отличающаяся тем, что излучающая поверхность волноводов верхнего диапазона расположена ниже излучающей поверхности волноводов нижнего диапазона, а тыльные поверхности волноводов нижнего и верхнего диапазонов расположены в одной плоскости, при этом наклонные излучающие щели нижнего диапазона на узких стенках волноводов нижнего диапазона заходят на широкие стенки этих волноводов, излучающие щели верхнего диапазона выполнены в виде продольных смещенных от оси щелей на широких стенках волноводов верхнего диапазона, а на тыльных поверхностях излучающих волноводов размещены запитывающие волноводы нижнего и верхнего диапазонов, в широких стенках которых выполнены щели связи с излучающими волноводами нижнего и верхнего диапазонов соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится преимущественно к спутниковым информационным системам. Способ включает формирование межспутниковой линии радиосвязи (МЛР) между космическими аппаратами (КА), расположенными в одной орбитальной плоскости.

Изобретение относится к микрополосковым антеннам, в частности к антенным системам. Заявлена антенная система, содержащая: антенную решетку, которая содержит диэлектрическую подложку прямоугольной формы; множество излучающих панелей, расположенных с определенным интервалом по длине диэлектрической подложки на ее верхней поверхности; и множество соединительных панелей на верхней поверхности диэлектрической подложки, расположенных в соответствии с множеством излучающих панелей, каждая из которых отходит от края диэлектрической подложки и заканчивается на заданном расстоянии от соответствующей излучающей панели; и решетку волноводно-рупорных излучателей, которая содержит металлическую пластину прямоугольной формы, обработанную таким образом, что в поперечном сечении она содержит множество прямоугольных отверстий, расположенных по длине прямоугольной металлической пластины; при этом нижняя часть каждого отверстия выполнена в виде прямоугольного волновода, а верхняя часть - в виде рупора; и желобок заданной глубины с двух сторон отверстий на верхней поверхности прямоугольной металлической пластины, который тянется в направлении расположения множества отверстий, при этом каждый прямоугольный волновод решетки волноводно-рупорных излучателей характеризуется такими же размерами, что и соответствующая ему излучающая панель, и каждый прямоугольный волновод соединен с соответствующей ему излучающей панелью.

Изобретение относится к электронной технике, к антенным системам и может быть использовано в аэрологических радиозондах для приема навигационных сигналов спутниковых навигационных систем типа GPS/ГЛОННАС и др.

Изобретение относится к области радиотехники. Заявленная приемо-передающая активная фазированная антенная решетка содержит m излучателей, подрешетки, делители, устройство управления, суммарный и разностный входы приемо-передающей активной фазированной антенной решетки, а также m/4 модулей приемо-передающих усилительных, делитель тестового сигнала и диаграммообразующий сумматор, при этом излучатели объединены попарно в линейки излучателей, две линейки излучателей и модуль приемо-передающий усилительный образуют подрешетку, каждый модуль приемо-передающий усилительный включает четыре приемо-передающих канала, два делителя, устройство управления и контроля, делитель тестового сигнала выполнен с возможностью осуществления равномерного распределения на каждый канал сигнала СВЧ в режиме калибровки, причем диаграммообразующий сумматор включает направленный ответвитель, устройство управления, m/4 фазовращателей с дискретом установки фазы СВЧ-сигнала 180°.

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

Изобретение относится к антенной технике КВЧ диапазона. Заявленный планарный диэлектрический излучатель состоит из возбуждающего одномодового прямоугольного диэлектрического волновода, диэлектрического плоского клина и диэлектрической пластины с двумя щелями, торец которой является апертурой излучателя, клин соединен со стороны вершины с возбуждающим его одномодовым прямоугольным диэлектрическим волноводом с поляризацией электрического поля вдоль широкой стороны поперечного сечения, с другой стороны к клину присоединена пластина с двумя щелями, формат (отношение сторон) поперечного сечения Ф которой выбирается из условия Фкр15≤Ф≤Фкр17, где Фкр15 и Фкр17 - критические значения формата поперечного сечения прямоугольного диэлектрического волновода для волн HΕ15 и HЕ17 соответственно, угол при вершине клина должен быть не более пятнадцати градусов, толщины клина и пластины равны узкой стороне сечения возбуждающего волновода, щели в пластине расположены симметрично и параллельно ее оси и могут иметь произвольную форму.

Многолучевая самофокусирующаяся антенная решетка содержит N секций по L приемопередающих элементов и по L приемопередающих модулей, приемопередающие элементы, диаграммообразующий блок.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении активной фазированной антенной решетки (АФАР).

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиотехнических системах связи, размещаемых на борту космических аппаратов (КА), функционирующих в сложной сигнально-помеховой обстановке, например, в системах космической связи с подвижными объектами.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к средствам приема и передачи радиоволн. Приемо-передающий модуль активной фазированной антенной решетки содержит передающий и приемный каналы, первое, второе и третье направленное устройство разделения падающей и отраженной мощностей, защитное устройство, выпрямитель, согласованную нагрузку, обратноходовой преобразователь.

Изобретение относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и предназначено для использования в фазированной антенной решетке (ФАР) проходного типа с круговой поляризацией К-диапазона в качестве управляющего элемента. Технический результат изобретения заключается в обеспечении компактности и симметричности его конструкции без увеличения его поперечных размеров при уменьшении разброса фазовых характеристик и повышении их стабильности. Элемент ФАР содержит размещенный в корпусе 1 волноводный ферритовый фазовращатель с магнитной памятью, выполненный с излучателями 2 на ферритовом стержне 3 в виде тела вращения с круглым поперечным сечением и частичной металлизацией боковой поверхности, на металлизированном участке 4 которого расположена обмотка 5 управления и два магнитопровода 6 П-образной формы, и закрепленную на корпусе 1 печатную плату 7. Корпус 1 выполнен с частью полого цилиндра в форме сектора с углом 280-290 градусов для соединения с печатной платой 7 и снабжен торцевыми фиксирующими втулками 8 из металла с круглым отверстием под установку ферритового стержня 3. Излучатели 2 выполнены за одно целое с ферритовым стержнем 3 в виде симметричных не металлизированных ступенчатых переходов на его концах. Печатная плата выполнена с элементами управления обмоткой 2 управления (намагничивания) фазовращателя с габаритами, не выходящими за пределы корпуса в горизонтальном направлении. Элемент ФАР имеет всего четыре типа деталей, что обеспечивает максимальную простоту его изготовления и сборки. Малогабаритный элемент ФАР проходного типа имеет устойчивую симметричную конструкцию с малым весом. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих АФАР. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки. Сущность: в способе устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит один печатный вибратор, эквидистантно в узлах треугольной сетки таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану на высоте, меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки. Устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X. Соединяют диэлектрические подложки между собой по оси Y с помощью диэлектрических профилей, в которые вкручивают диэлектрические винты через отверстия, выполненные в верхних и нижних углах каждой диэлектрической подложки, при этом диэлектрические профили, расположенные на торцах антенной решетки, имеют квадратное сечение, а диэлектрические профили, соединяющие внутренние края диэлектрических подложек, имеют уступы, к которым края диэлектрических подложек подсоединяют с помощью диэлектрических винтов. Прикрепляют диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, к проводящему экрану с помощью винтов или клея. Запитывают каждый печатный вибратор с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляют с помощью врубного разъема, расположенного у основания диэлектрической подложки. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемопередающих АФАР. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки. Сущность: в способе устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану на высоте, меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки. Устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X. Выполняют в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами прямоугольные пазы. Соединяют диэлектрические подложки между собой по оси Y путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы. Прикрепляют диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, к проводящему экрану клеем или винтами. Запитывают каждый печатный вибратор с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляют с помощью врубного разъема. 1 ил.

Изобретение относится к вибраторным фазированным антенным решеткам. Особенностью заявленной антенной системы является то, что вторая линейка вибраторов, расположенных под первой линейкой на расстоянии d=λср/2 от нее, состоит из n отдельных симметричных направленных антенн, выполненных в виде полотен, параллельных поверхности земли, из комбинации плоскостных вибраторов, равнобедренной треугольной рамки с протяженностью периметра, равной λср/n, с размещением основания треугольника под первой линейкой, параллельно оси первой линейки, с проводниками боковых сторон, направленными в обратную сторону от направления приемопередачи, и размещенного под первым пассивным рефлектором шлейф-вибратора длиной λср/2n, повернутого точками питания в направлении основания треугольника, на расстоянии λср/4 от него и подключенного к нему перекрещенными при коммутации проводниками боковых сторон рамки. Техническим результатом является снижение материалоемкости пассивных рефлекторов, повышение и нивелирование коэффициента усиления в рабочем диапазоне длин радиоволн. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для приёма широкополосных сигналов, например, в системе сбора телеметрической информации от бортовой аппаратуры космических аппаратов. Раскрыты способ обработки широкополосных сигналов и устройство фазирования антенн приёма широкополосных сигналов, преимущественно для антенн неэквидистантной решётки. Технический результат состоит в обеспечении повышения быстродействия устройства фазирования антенн антенного поля при приёме от антенного поля широкополосных сигналов, несущих, например, телеметрическую информацию о состоянии бортовых систем космических аппаратов. Последовательности импульсов запуска АЦП для дискретизации сигналов различных антенн решётки после полосового фильтра усилителя промежуточной частоты сдвигаются каждая в своём блоке задержки на свою долю периода дискретизации, которая равна остатку от деления разности времён хода сигналов от фазовых центров ведомых и опорной антенн до соответствующих входов в свои устройства аналого-цифрового преобразования. Длина фидеров подбирается так, чтобы время хода от опорной антенны до входа в свой АЦП было меньше времени хода от любой другой антенны решётки до входа в её АЦП на разность хода сигналов в свободном пространстве между наиболее удалёнными антеннами в решётке. С задержкой, достаточной для прихода сигнала от антенны с наибольшей положительной разностью времён хода сигналов от фазовых центров ведомой и опорной антенн до соответствующих входов в свои устройства аналого-цифрового преобразования, в каждый такт дискретизации из каждого массива памяти выбирают из соответствующих массивов и суммируют в блоке формирования диаграммы направленности дискретные отсчёты по одному от каждой антенны с индексами, относящимися к одному фронту волны сигнала. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике. Особенностью заявленной антенной решетки с частотным сканированием является то, что антенная решетка выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины. Техническим результатом является применение антенной решетки в широком диапазоне длин волн. 6 ил.
Изобретение относится к электронным средствам связи и радиолокационным системам. Заявлены фазированная антенная решетка и система связи, содержащая данную антенную решетку; причем особенностью указанной антенной решетки является то, что антенная подрешетка в горизонтальной проекции имеет треугольную форму, а излучающие элементы расположены в треугольной решетке на указанной основе из пеноматериала, причем антенная решетка содержит множество целых шестиугольных панелей, каждая из которых собрана из шести треугольных блоков подрешетки, и множество половинок шестиугольных панелей, причем целые шестиугольные панели и половинки шестиугольных панелей расположены так, что образуют плотно упакованный антенный блок. Техническим результатом является обеспечение более эффективной диаграммы направленности антенных элементов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх