Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки



Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки
Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки
Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки

 


Владельцы патента RU 2619445:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" (RU)

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 радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в составе радиолокационных станций. Известен «Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом» (RU 2379801 С1 опубл. 20.01.2010 г., МПК H01Q 21/00).

Способ основан на изменении фазового распределения в апертуре антенны радиолокационной станции путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ сигнала в каждом излучателе антенны. Для достижения возможности расширения зоны обзора РЛС за пределы сектора сканирования антенну радиолокационной станции устанавливают на поворотное устройство таким образом, что нормаль к апертуре антенны образует с осью вращения поворотного устройства угол α>0°, и осуществляют вращение антенны вокруг его оси на угол β, изменяющийся в пределах от 0 до 360° так, что нормаль к апертуре антенны описывает конус с углом при вершине, равным 2α. Производят изменение фазового распределения в апертуре антенны с учетом величины угла α и изменения положения поворотного устройства относительно первоначального угла β, формируют зону электронного сканирования, а, суммируя зоны обзора, полученные при вращении антенны на поворотном устройстве и при ее электронном сканировании, образуют полную зону обзора радиолокационной станции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки (ФАР) является способ, описанный в Главе 2.7 «Цилиндрические и кольцевые ФАР с электрическим сканированием луча» («Проектирование фазированных антенных решеток» под редакцией докт. техн. наук, проф. Д.И. Воскресенского, издательство «Радиотехника», Москва, 2012 г., стр. 247-265).

Недостатками прототипа являются:

- необходимость участия в формировании ДН всех линеек излучателей, расположенных внутри углового сектора цилиндрической поверхности;

- отсутствие возможности изменения уровней боковых лепестков цилиндрической ФАР в азимутальной плоскости при сканировании.

Задачей предлагаемого способа является достижение возможности формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической ФАР с управлением характеристиками излучения в азимутальной плоскости.

Техническим результатом является возможность управления в азимутальной плоскости цилиндрической ФАР относительным (к максимуму ДН) уровнем максимальных боковых лепестков.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что 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.

Новым в заявляемом способе формирования круговой зоны электронного сканирования фазированной антенной решетки является то, что 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.

На фиг. 1 изображен пример цилиндрической ФАР, реализующей предлагаемый способ.

На фиг. 2 изображен пример формирования группы активных линеек излучателей, где введены следующие обозначения. R - радиус цилиндра. N1 и N2 - направления, ограничивающие сектор расположения активных линеек излучателей, ϕ0 - направление луча. ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕi - угловые положения 1-ой, 2-ой, 3-ой, i-ой активных линеек излучателей в азимутальной плоскости, L - плоскость, ортогональная направлению луча.

На фиг. 3 показан пример формирования ДН с пониженным уровнем максимальных боковых лепестков, в котором активные линейки излучателей расположены симметрично внутри углового сектора, где:

а) - соответствует цилиндрической ФАР, состоящей из 111 линеек излучателей, расположенных на поверхности цилиндра с радиусом 8 длин волн;

б) - соответствует фрагменту двух ДН цилиндрической ФАР. Штриховой линией показана ДН, сформированная в случае, когда все линейки внутри сектора являются активными, сплошной линией показана ДН, сформированная группой активных линеек излучателей, показанной на фиг. 3а, у которой относительный уровень максимальных боковых лепестков понижен на ≈6 дБ.

Цилиндрическая ФАР, реализующая предлагаемый способ, состоит из активных линеек излучателей 1 и пассивных линеек излучателей 2, совместно образующих цилиндрическую поверхность, устройства разводки сигнала 3 по входам всех линеек излучателей, электронных устройств включения и управления фазой сигнала 4 на входах линеек излучателей (фиг. 1).

Формирование круговой зоны электронного сканирования цилиндрической ФАР, у которой все линейки излучателей на цилиндрической поверхности расположены эквидистантно, по предлагаемому способу осуществляется следующим образом:

1. Для любого заданного направления луча ϕ0 определяют угловой сектор N1-N2 (фиг. 2), охватывающий направление луча ϕ0 (фиг. 2), внутри которого располагаются линейки излучателей. При подключении сигнала ко всем линейкам, расположенным внутри выбранного углового сектора, формируется исходная ДН, для которой исходный относительный уровень максимальных лепестков ДН определяется количеством линеек излучателей и амплитудным распределением в линейках, расположенных внутри выбранного углового сектора.

2. При необходимости понижения относительного уровня максимальных лепестков ДН в азимутальной плоскости определяют последовательность расположения активных и пассивных линеек излучателей, входящих в выбранный по п. 1 угловой сектор. Выбор числа активных линеек излучателей и их расположение внутри углового сектора определяют предварительно, при условии, что все активные линейки излучателей формируют одинаковые диаграммы направленности.

3. Определяют фазовые сдвиги Δψi для активных линеек излучателей в соответствии с математическим выражением (1), состоящим из двух слагаемых. Первое слагаемое в выражении (1) определяется из условия, компенсации разности хода до плоскости L (фиг. 2), ортогональной выбранному направлению. Второе слагаемое ψi учитывает различие в начальных значениях фаз сигналов, подводимых к линейкам излучателей.

4. Обеспечивают подключение активных линеек излучателей и реализуют сдвиги фаз сигналов. В процессе работы цилиндрической ФАР, при любом заданном направлении луча с помощью соответствующих электронных устройств включения и управления фазой сигнала (фиг. 1) и посредством электронного включения, подводят сигнал к активным линейкам излучателей (фиг. 1). Также обеспечивают для сигналов, проходящих через эти линейки, заранее определенные фазовые сдвиги, обеспечивающие синфазное сложение полей в дальней зоне антенны (фиг. 2).

5. Формируют круговую зону электронного сканирования ФАР, последовательно или в произвольном порядке изменяя заданное направление луча ϕ0 (фиг. 2), для каждого значения которого необходимо выполнить предыдущие операции.

В результате перечисленных действий обеспечивается формирование круговой зоны электронного сканирования ФАР в азимутальной плоскости, а также возможность управления относительным (к максимуму ДН) уровнем максимальных боковых лепестков при любом направлении луча.

Тем самым решается сформулированная в заявляемом способе задача и достигается заявленный технический результат.

Кроме того, при реализации заявляемого способа дополнительно достигаются следующие возможности:

- практически безынерционное и в произвольном порядке перемещение луча антенны в круговой зоне;

- возможность при сканировании в круговой зоне формировать как неизменные характеристики излучения, так и индивидуальные для каждого направления луча.

Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки, основанный 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, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть применено при одновременном измерении двух угловых координат (УК) цели в системах моноимпульсной радиолокации и радиопеленгации.

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.

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.
Наверх