Резонансная волноводно-щелевая антенная решетка с параллельной распределительной системой на развязанных делителях мощности

Изобретение относится к области антенной техники. Особенностью заявленной волноводно-щелевой антенной решетки резонансного типа является то, что распределительная система в подрешетке выполнена на развязанных неравновесных делителях мощности, представляющих собой модифицированные двойные Т-мосты с повернутыми носиками Г-образных элементов, а связь распределительной системы с излучающими волноводами осуществляется через гантельные щели в общей широкой стенке. Техническим результатом является улучшение параметров диаграммы направленности и характеристик отражения в рабочем диапазоне частот. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области антенной техники, в частности к резонансным волноводно-щелевым антенным решеткам (ВЩАР).

Известна конструкция резонансной ВЩАР, содержащая излучающие волноводы с излучающими щелями и распределительную систему, представляющую собой возбуждающий волновод с наклонными щелями связи в общей широкой стенке возбуждающего и излучающих волноводов ("Feed Network Design for Airborn Monopulse Slot-Array Antennas", Microwave Journal, June 1988, p.130, Fig.3). Такая распределительная система является последовательной.

Недостатком аналога являются плохие диапазонные свойства ВЩАР, т.к. для последовательной схемы распределения мощности амплитудно-фазовые ошибки в апертуре ВЩАР при отстройке от центральной частоты нарастают наиболее быстро.

Известна конструкция ВЩАР резонансного типа, апертура которой разбита на максимальное количество подрешеток, каждая из которых содержит два излучающих волновода с четырьмя излучающими щелями, а распределительная система включает в себя возбуждающие волноводы для каждой подрешетки с двумя наклонными щелями связи и параллельную схему деления мощности между подрешетками на не развязанных делителях мощности ("A Low Cost, High Performace Point-to-Point Slotted Waveguide Array" Microwave Journal, November 1999).

Такая схема построения резонансной ВЩАР близка к параллельной и обеспечивает значительное улучшение диапазонных свойств ВЩАР по сравнению с последовательной схемой. Например, полоса рабочих частот по критерию КСВн для параллельной схемы возрастает более чем в три раза по сравнению с последовательной схемой.

Недостатками параллельной схемы на не развязанных делителях мощности являются, во-первых, довольно быстрое ухудшение УБЛ при отстройке от центральной частоты из-за переотражений мощности между подрешетками ВЩАР и, во-вторых, сложности построения параллельной схемы деления мощности между подрешетками ВЩАР. Для ВЩАР малых и средних размеров - (5-15)λ с круглой апертурой и со спадающим к краям амплитудным распределением схему построения ВЩАР аналога практически нельзя реализовать, поскольку в этом случае апертура ВЩАР не может быть разбита на одинаковые подрешетки из-за круглой формы и малых размеров апертуры и, кроме того, даже одинаковые по размерам подрешетки будут иметь разный вес из-за спадающего характера амплитудного распределения.

Наиболее близкой по технической сущности является резонансная ВЩАР (патент РФ №2246156, МПК H01Q 21/00, 2003 г.), апертура которой разбита на подрешетки (в качестве примера показано разбиение на четыре одинаковых подрешетки-квадранта), содержащие излучающие волноводы с продольными излучающими щелями, а распределительная система включает систему деления мощности в подрешетках в виде возбуждающих волноводов с наклонными щелями связи для каждой подрешетки и систему распределения мощности между подрешетками (квадрантами) на развязанных двойных Т-мостах. Такая схема построения прототипа является параллельно-последовательной и является наиболее востребованной для ВЩАР малых и средних размеров, особенно для моноимпульсных ВЩАР с четырьмя квадрантами.

Недостатком прототипа являются ограниченные диапазонные свойства ВЩАР с параллельно-последовательной схемой построения. Например, для ВЩАР с круглой апертурой диаметром 8λ, апертура которой разбита на четыре квадранта, диапазон рабочих частот по критериям КСВн≤1.8 и УБЛ≤-20dB составляет (3-4)%.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение диапазонных свойств ВЩАР резонансного типа.

Указанная цель достигается за счет того, что в волноводно-щелевой антенной решетке резонансного типа, содержащей подрешетки, включающие прямоугольные излучающие волноводы с продольными излучающими щелями и распределительную систему в подрешетке, а также распределительную систему между подрешетками на развязанных делителях мощности, распределительная система в подрешетке выполнена на развязанных неравновесных делителях мощности, представляющих собой модифицированные двойные Т-мосты с повернутыми носиками Г-образных элементов, а связь распределительной системы в подрешетках с излучающими волноводами осуществляется через гантельные щели в общей широкой стенке.

Таким образом, в предлагаемом изобретении оказывается реализованной полностью параллельная схема деления мощности на развязанных равновесных и неравновесных делителях мощности вплоть до гантельных щелей связи с излучающими волноводами.

На Фиг. 1 показана распределительная система между подрешетками (квадрантами) ВЩАР на развязанных равновесных делителях мощности. Схема распределительной системы показана с тремя входами- S, DH, DE, что характерно для ВЩАР, используемых в моноимпульсных системах.

На Фиг. 2 показана схема подрешетки (квадранта) предлагаемой ВЩАР, в которой распределительная система построена по параллельной схеме на развязанных неравновесных делителях мощности - 1-5 и связана с излучающими линейками - 6-11 через гантельные щели - обозначены на схеме кружками.

На Фиг. 3 показан развязанный неравновесный делитель мощности, представляющий собой модифицированный малогабаритный двойной Т-мост с повернутым носиком Г-образного элемента - 1, который распределяет мощность между излучающими волноводами - 2 и 3 с продольными излучающими щелями - 4-7 через гантельные щели связи - 8-9.

На Фиг. 4 показан излучающий раскрыв квадранта ВЩАР с изображением мест расположения гантельных щелей связи.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в улучшении параметров диаграммы направленности (ДН) и характеристик отражения (КСВн) в рабочем диапазоне частот.

Технический результат достигается тем, что для предложенной распределительной системы в подрешетке ВЩАР (полностью параллельной на развязанных неравновесных делителях мощности) мощность и фаза сигнала, возбуждающего каждый излучающий волновод, остаются практически постоянными в диапазоне частот, т.к., в отличии от прототипа, определяется не переотражениями от различных щелей связи в возбуждающем волноводе, а делением мощности в неравновесных делителях мощности, которые обеспечивают постоянные значения амплитуды и фазы сигнала в широком диапазоне частот. При этом нужное соотношение мощности сигнала в боковых плечах достигается поворотом носика (горизонтальной части) Г-образного элемента, т.е. модификацией малогабаритного двойного Т-моста. Стабильность мощности и фазы сигнала, возбуждающего излучающие волноводы, в широком диапазоне частот приводит к стабильности параметров ДН в этом диапазоне частот, особенно в E-плоскости. Дополнительным фактором стабильности параметров ДН в предложенной ВЩАР является возможность распределения точек возбуждения излучающих волноводов через гантельные щели по апертуре ВЩАР в отличии от прототипа, в котором все точки возбуждения излучающих волноводов через наклонные щели связи находятся на одной линии; такое распределение точек возбуждения сглаживает амплитудно-фазовые ошибки в Η-плоскости и, соответственно, уменьшает искажения ДН в этой плоскости. По характеристикам отражения (КСВн) предложенная ВЩАР также имеет преимущество перед прототипом по широкополосности. Такое преимущество определяется тем, что вследствие параллельной схемы деления и высоких диапазонных свойств развязанных делителей мощности, характеристика отражения предложенной ВЩАР определяется, в основном, отражением от одного излучающего волновода, в то время как для прототипа - совокупностью излучающих волноводов и возбуждающего волновода в подрешетке.

Таким образом, предложенная ВЩАР позволяет обеспечить по критериям КСВн≤1.8 и УБЛ≤-20dB диапазон рабочих частот 10%, что примерно в три раза превышает диапазон прототипа.

Волноводно-щелевая антенная решетка резонансного типа, содержащая подрешетки, включающие прямоугольные излучающие волноводы с продольными излучающими щелями и распределительную систему в подрешетке, а также содержащая распределительную систему между подрешетками на развязанных делителях мощности, отличающаяся тем, что распределительная система в подрешетке выполнена на развязанных неравновесных делителях мощности, представляющих собой модифицированные двойные Т-мосты с повернутыми носиками Г-образных элементов, а связь распределительной системы с излучающими волноводами осуществляется через гантельные щели в общей широкой стенке.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для приёма широкополосных сигналов, например, в системе сбора телеметрической информации от бортовой аппаратуры космических аппаратов.

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.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемопередающих АФАР. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности 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.

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 области радиотехники и может быть применено при одновременном измерении двух угловых координат (УК) цели в системах моноимпульсной радиолокации и радиопеленгации. Достигаемый технический результат - сокращение вычислений и времени одновременного измерения двух УК цели при высокой точности измерения, с ошибкой не более 1% ширины диаграммы направленности (ДН). Для достижения технического результата до приема сигналов осуществляют моделирование процесса приема и обработки с учетом использования антенной решетки с раскрывом прямоугольной формы, при котором осуществляют факторизацию двумерной весовой функции (ВФ) W(x,y)=Wx(x)Wy(y), исключающую при такой форме раскрыва влияние значения одной измеряемой координаты на процесс измерения другой координаты в азимутальной и угломестной плоскостях и обеспечивающую факторизацию двумерных ДН каналов Fm(ϑ,ϕ)=Fmθ(ϑ)Fmϕ(ϕ), где - номер парциального канала приема, и зависимость двумерной пеленгационной характеристики (ПХ) только от измеряемой координаты Sϑ(ϑ,ϕ,ϑ0)=Sϑ(ϑ,ϑ0), Sϕ(ϑ,ϕ,ϕ0)=Sϕ(ϕ,ϕ0), причем одномерными ВФ являются функции Хэмминга Wx(x)=0,08+0,92cos2(πх/2), -1≤х≤1 и Wy(y)=0,08+0,92cos2(πy/2), -1≤y≤1, обеспечивающие уровень боковых лепестков не выше минус 40 дБ и ширину рабочей зоны по каждой УК не менее двукратной ширины ДН парциального канала по уровню половинной мощности, или другие ВФ, обеспечивающие не больший, чем функции Хэмминга, уровень боковых лепестков и не меньший размер рабочей зоны, в процессе моделирования с учетом весовых функций, параметров АР и упомянутой факторизации определяют конкретный вид функций F1ϑ(ϑ), F2ϑ(ϑ), F3ϕ(ϕ), F4ϕ(ϕ) и Sϑ(ϑ,ϑ0), Sϕ(ϕ,ϕ0), параметрически зависящих от углов смещения ϑ0 и ϕ0, разлагают нечетные функции Sϑ(ϑ,ϑ0) и Sϕ(ϕ,ϕ0), описывающие полученные в результате факторизации одномерные ПХ, по нечетным степеням углов ϑ и ϕ в ряды Маклорена. 4 ил.

Изобретение относится к области радиолокационной техники. Для охлаждения активной фазированной антенной решетки (АФАР) в промежутке между боковой стенкой корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР, и элементом несущей конструкции полотна АФАР с суммарным зазором, составляющим от 0,1 до 0,5 мм, в зонах, соответствующих расположению тепловыделяющих элементов каждого из приемо-передающих модулей, размещено две трубы, по существу, эллиптического поперечного сечения. В трубы в противоположных направлениях подводится охлажденная жидкая среда. Каждая из труб выполнена из материала, имеющего возможность упругой деформации под давлением жидкой среды, обеспечивающей прижатие каждой из труб к внешней поверхности боковой стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, с толщиной стенки, по меньшей мере, в зоне прижатия составляющей от 0,2 до 0,35 мм. Циркуляция жидкой среды осуществляется со скоростью, обеспечивающей разность температур между внутренней поверхностью стенки каждой из труб и средней температурой охлажденной жидкой среды от 3 до 5°C. Технический результат состоит в обеспечении интенсивного равномерного отведения тепла с поверхностей корпусов приемо-передающих модулей, входящих в состав АФАР, и, следовательно, в интенсивном охлаждении АФАР в целом при ее эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к области приемопередающих антенных решеток наклонной поляризации для ретрансляторов связи. Особенностью заявленной приемопередающей антенной решетки модуля позиционирования и дальней связи мобильного многофункционального аппаратно-программного комплекса длительного кардиомониторирования и эргометрии является то, что все антенные излучатели выполнены в виде V-образных вибраторов, каждый антенный излучатель N пары дополнительно содержит второй V-образный вибратор, соединенный противофазно с первым V-образным вибратором, когда первое левое плечо первого V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары соединено со вторым правым плечом второго V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары, а второе правое плечо первого V-образного вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары соединено с первым левым плечом второго вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары. Техническим результатом является расширение рабочего сектора углов в плоскости антенной решетки и обеспечение работы ретранслятора на наклонной и круговой поляризации электромагнитных волн. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приемопередающих антенных решеток наклонной поляризации для ретрансляторов связи. Особенностью заявленной антенной решетки наклонной поляризации модуля позиционирования и дальней связи мобильного многофункционального аппаратно-программного комплекса длительного кардиомониторирования и эргометрии является то, что все антенные излучатели выполнены в виде V-образных вибраторов, каждый антенный излучатель N пары дополнительно содержит второй V-образный вибратор, соединенный противофазно с первым V-образным вибратором, когда первое левое плечо первого V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары соединено со вторым правым плечом второго V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары, а второе правое плечо первого V-образного вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары соединено с первым левым плечом второго вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары. Техническим результатом является расширение рабочего сектора углов в плоскости антенной решетки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в составе радиолокационных станций. Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки, основан на размещении на ее поверхности излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей, излучении плоского поля путем электронного управления фазовым сдвигом сигналов, проходящих через излучатели. Для достижения возможности формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической ФАР в азимутальной плоскости с возможностью управления относительным (к максимуму ДН) уровнем максимальных боковых лепестков при любом направлении луча, выделяют внутри углового сектора активные линейки излучателей, подводя к ним сигнал посредством электронного включения, а для синфазного сложения излученных полей в направлении луча антенны изменяют фазы сигналов, подводимых к активным линейкам излучателей, на величины где i - номера активных линеек излучателей (i>0); λ - длина волны в среде распространения излученного поля; R - радиус цилиндра; ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости; ϕi - угловое положение i-ой активной линейки излучателей в азимутальной плоскости; ψi - начальная фаза сигнала, подводимого к i-ой активной линейке излучателей. 3 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре и может применяться в антенной технике в качестве полотна антенного фазированной антенной решетки (ФАР). Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, точность позиционирования и надежность крепления большого количества элементов ФАР. Полотно антенное содержит основание и элементы фазированной антенной решетки, соединенные с основанием. Новым является выполнение основания в виде несущей рамы 1 с закрепленной на ней крышкой, выполненной в виде совокупности плоских пластин 2 прямоугольного сечения, причем попарно сопряженных между собой боковыми стенками и оси которых параллельны, причем на боковых стенках пластин 2 выполнены пазы, перпендикулярные оси пластин, образующие после объединения пластин установочные отверстия, расположение которых соответствует расположению установочных отверстий, выполненных в несущей раме 1, причем в установочных отверстиях несущей рамы 1 и пластин 2 закреплены элементы 4 ФАР. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Устройство для беспроводной связи, содержащее: антенный модуль миллиметрового диапазона, содержащий по меньшей мере два антенных элемента, корпус, включающий в себя проводящие структуры с апертурой для согласования антенного модуля с внешним пространством. Причем антенный модуль миллиметрового диапазона изолирован от свободного пространства корпусом, электромагнитное поле излучается в свободное пространство через проводящие структуры корпуса. Технический результат заключается в повышении производительности и устойчивости антенн миллиметрового диапазона для мобильных устройств с металлической рамкой посредством точного формирования решетки волноводных возбудителей в PCB и гибкого соединения этих волноводных возбудителей с нерезонансными излучающими апертурами мобильного устройства. 13 з.п. ф-лы, 19 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке устройств для излучения радиоволн преимущественно дециметрового и более длинноволнового диапазона электромагнитных волн. Способ возбуждения электромагнитных волн заключается в том, что каждый период гармонического колебания разбивается на N импульсов прямоугольной формы одинаковой амплитуды, сумма которых воспроизводит гармонический сигнал. При этом каждый импульс формируется одним из N активных элементов, работающих в ключевом режиме, а каждый активный элемент нагружен на один из N пассивных излучающих элементов. Техническим результатом является снижение габаритов излучающего устройства по сравнению с габаритами существующих антенн. 3 ил.

Изобретение относится к технике измерений ФАР с большим числом N элементов и может применяться для их диагностики при частичном или полном отказе устройства управления фазой части излучателей тестируемой ФАР в процессе разработки, изготовления, настройки и эксплуатации ФАР. При решении задачи диагностики используют данные комплексных амплитуд токов (или напряжений) возбуждения излучателей и данные измерений, полученных в тех же точках БЗ при излучении сигналов бездефектной опорной ФАР, размещаемой на месте тестируемой ФАР и конструктивно полностью совпадающей с ней. Затем формируют функцию разности комплексных амплитуд возбуждения излучателей новой разреженной ФАР и функцию разности комплексных напряжений, регистрируемых на выходе зонда в точках проведенных измерений. В прототипе на основе знания характеристик новой разреженной ФАР, последующего формирования и минимизации целевой функции определяют с приемлемой вероятностью, зависящей от уровня ошибок измерения и аддитивного шума, координат всех излучателей тестируемой ФАР, ряд потенциально дефектных (ПД) излучателей, которые могут быть включены в группу рабочих или дефектных излучателей. Предлагаемый способ диагностики позволяет на основе дополнительных измерений неподвижным зондом определить фазу любого из ПД излучателей тестируемой ФАР путем изменения его фазы возбуждения на 180°. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение достоверности, увеличение точности и создание новых функциональных возможностей при диагностике тестируемой ФАР по сравнению с прототипом, реализуемых на основе определения ошибки установки фаз или полного отказа устройства управления фазой в любом ПД или дефектном излучателях тестируемой ФАР, создание эффективного критерия классификации ПД излучателей тестируемой ФАР на рабочие и заведомо дефектные. 6 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем во вторичной радиолокации. Антенная система вторичного радиолокатора состоит из основной антенны канала запроса, антенны канала подавления боковых лепестков, установленной вне основной антенны канала запроса. Также введено устройство, обеспечивающее электрическую связь основной антенны и антенны канала подавления боковых лепестков. Технический результат заключается в уменьшении уровня боковых лепестков, ширины основного луча ДН антенны канала, повышении темпа обзора, увеличении точности определения угловых координат летательного аппарата при сохранении небольших массогабаритных показателей антенной системы. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх