Способ построения антенной решетки

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 антенной технике и предназначено для использования в приемо-передающих активных фазированных антенных решеток (АФАР).

Известен способ построения антенной решетки [1 - стр. 313 - Сазонов Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. - 432 с.], в котором в стенке волновода, закороченном на конце, выполняют ряд щелей, каждая из которых имеет длину λ/2, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, при этом расстояние между щелями и между крайними щелями и концами волновода устанавливают равными соответственно λ и λ/2.

Недостатком известного способа является ограниченность рабочей полосы частот [1 - стр. 316] и высокий вес за счет необходимости использования металлических волноводов.

Известен способ построения антенной решетки [2 - стр. 144 - Воскресенский Д.И., Кременецкий С.Д. и др. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. М.: Радио и связь. 1988. - 240 с.], наиболее близкий к предлагаемому и взятый за прототип, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин прямоугольной формы располагают на диэлектрической подложке, приподнятой над проводящим экраном, плоскость подложки параллельна проводящему экрану и приподнята над ним на высоту L, при этом вибраторы расположены эквидистантно в узлах прямоугольной или треугольной сетки.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- недостаточную полосу рабочих частот полосковых излучателей, составляющую не более 3% [3 - стр. 128 в Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь. 1986. - 144 с.], в то время как в системах связи требуются полосы 12% и более;

- значительное увеличение массы антенной решетки при реализации антенной решетки на низких рабочих частотах, поскольку на одной сплошной подложке расположено несколько линеек с вибраторами, а со снижением частоты размеры вибраторов и расстояния между ними увеличиваются;

- низкую вибропрочность конструкции, поскольку подложка с излучателями расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, а конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции, отсутствуют.

Задачей, на которую направлено предлагаемое изобретение, является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки.

Для решения указанной задачи предлагается способ построения антенной решетки, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин располагают на диэлектрической подложке над проводящим экраном, при этом вибраторы расположены эквидистантно в узлах треугольной сетки.

Согласно изобретению диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит один печатный вибратор, устанавливают 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, формируют линейки печатных вибраторов в плоскости оси X, устанавливая диэлектрические подложки с печатными вибраторами таким образом, чтобы центры печатных вибраторов располагались на расстоянии dx из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X; сдвигают четные линейки печатных вибраторов по оси X так, чтобы центры печатных вибраторов на них были смещены на расстояние dx/2 относительно центров печатных вибраторов на нечетных линейках, устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, 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, скрепляющие внутренние края диэлектрических подложек, имеют уступы, к которым края диэлектрических подложек подсоединяют с помощью диэлектрических винтов, причем диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, прикрепляют 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.

Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что их отличия заключаются в следующем:

- в предлагаемом способе диэлектрическую подложку с печатными вибраторами устанавливают перпендикулярно проводящему экрану, в то время как в прототипе плоскость диэлектрической подложки параллельна экрану;

- в предлагаемом способе диэлектрические подложки с печатными вибраторами скрепляют между собой с помощью диэлектрических профилей, что позволяет получить конструкцию с высокой вибропрочностью, в то время как в прототипе диэлектрическая подложка с печатными вибраторами расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, а конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции, отсутствуют, что не позволяет конструкцию прототипа использовать в реальных устройствах;

- в предлагаемом способе диэлектрические подложки с печатными вибраторами установлены перпендикулярно экрану и скреплены между собой с помощью диэлектрических профилей, что позволяет снизить массу антенной решетки за счет исключения массы диэлектрика, заполняющего промежутки между линейками вибраторов в прототипе.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа построения антенной решетки из литературы неизвестно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На чертеже приведен один из вариантов антенной решетки, построенной с использованием предлагаемого способа.

При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность действий:

- устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит один печатный вибратор, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану, а 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;

- формируют линейки вибраторов в плоскости оси X, устанавливая диэлектрические подложки с печатными вибраторами таким образом, чтобы центры печатных вибраторов располагались на расстоянии dx из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X;

- сдвигают четные линейки печатных вибраторов по оси X так, чтобы центры печатных вибраторов на них были смещены на расстояние dx/2 относительно центров печатных вибраторов на нечетных линейках, устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y;

- 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.

Один из вариантов антенной решетки из восьми вибраторов, построенной с использованием предлагаемого способа, содержит (см. чертеж) проводящий экран 1, на котором установлены диэлектрические подложки 2 с печатными вибраторами 3 таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек 2 были расположены параллельно друг другу в плоскости X и перпендикулярно проводящему экрану 1.

Плечи печатных вибраторов 3 расположены параллельно проводящему экрану 1 на высоте, меньшей или равной λ/4.

Антенная решетка на чертеже содержит четыре линейки вибраторов, сформированных в плоскости оси X из подложек с печатными вибраторами, при этом центры печатных вибраторов расположены на расстоянии dx из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X.

Четные линейки диэлектрических подложек 2 с печатными вибраторами 3 сдвинуты по оси X, при этом центры печатных вибраторов на них смещены на расстояние dx/2 относительно центров печатных вибраторов на нечетных линейках. Расстояние между соседними диэлектрическими подложками 2 по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y.

Диэлектрические подложки 2 соединяют между собой по оси Y с помощью диэлектрических профилей 4, в которые вкручивают диэлектрические винты (не показаны) через отверстия, выполненные в верхних и нижних углах каждой диэлектрической подложки 2 (не показаны).

Диэлектрические профили 4, расположенные на торцах антенной решетки, имеют квадратное сечение, а диэлектрические профили 4, скрепляющие внутренние края диэлектрических подложек 2, имеют уступы, к которым края диэлектрических подложек 2 подсоединяют с помощью диэлектрических винтов.

Диэлектрические профили 4, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек 2, прикрепляют к проводящему экрану 1 с помощью винтов (не показаны) или клея. Запитка каждого печатного вибратора 3 осуществляется с помощью врубных разъемов 5, расположенных у основания каждой диэлектрической подложки 2.

Диэлектрические подложки 2 могут быть выполнены из фольгированного стеклотекстолита или другого фольгированного диэлектрика, при этом печатные вибраторы 3 выполняются с помощью травления.

Расстояния между центрами вибраторов 3 - dx по оси X и dy по оси Y - выбирают из условия отсутствия дифракционных максимумов при заданных максимальных углах отклонения луча θxmax и θymax соответственно в плоскости X и Y, используя выражение [4 - стр. 65 - Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Воскресенского Д.И. - М.: Радиотехника. 2012. - 744 с.]:

Предлагаемый способ позволяет получить конструкцию с высокой вибропрочностью за счет скрепления диэлектрических подложек 2 с печатными вибраторами 3 между собой с помощью диэлектрических профилей 4, в то время как в прототипе диэлектрическая подложка с печатными вибраторами расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, а конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции, отсутствуют, что не позволяет конструкцию прототипа использовать в реальных устройствах.

Предлагаемый способ также позволяет снизить массу антенной решетки за счет расположения диэлектрических подложек 2 с печатными вибраторами 3 перпендикулярно проводящему экрану 1 и исключения массы диэлектрика, заполняющего промежутки между линейками вибраторов в прототипе.

Для проверки предложенного способа был изготовлен макет устройства, испытания которого показали совпадение полученных характеристик с расчетными.

Способ построения антенной решетки, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин располагают на диэлектрической подложке над проводящим экраном, при этом печатные вибраторы расположены эквидистантно в узлах треугольной сетки, отличающийся тем, что диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит один печатный вибратор, устанавливают 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, формируют линейки печатных вибраторов в плоскости оси X, устанавливая диэлектрические подложки с печатными вибраторами таким образом, чтобы центры печатных вибраторов располагались на расстоянии dx из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X; сдвигают четные линейки печатных вибраторов по оси X так, чтобы центры печатных вибраторов на них были смещены на расстояние dx/2 относительно центров печатных вибраторов на нечетных линейках, устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, 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, скрепляющие внутренние края диэлектрических подложек, имеют уступы, к которым края диэлектрических подложек подсоединяют с помощью диэлектрических винтов, причем диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, прикрепляют 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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