Цифровая кольцевая антенная решётка



Цифровая кольцевая антенная решётка
Цифровая кольцевая антенная решётка
Цифровая кольцевая антенная решётка

 


Владельцы патента RU 2630846:

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НПО "ЭЛЕКТРОННОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ" (RU)

Изобретение относится к антенной технике и, в частности, к конструированию цифровых кольцевых антенных решеток (ЦКАР). Цифровая кольцевая антенная решетка содержит печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, основание выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные излучатели антенные (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами. Технический результат заключается в повышении точности определения координат и повышении быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике и, в частности, к конструированию цифровых кольцевых антенных решеток (ЦКАР).

Известна кольцевая фазированная антенная решетка [SU №1531183 A1, H01Q 3/26, опубл. 23.12.1989], содержащая K=n*N излучателей, разнесенных на угол 360°/K, N многопозиционных коммутаторов, n выходов каждого из которых соединены с соответствующими излучателями, разнесенными на угол 360°/n, а первые входы каждого многопозиционного коммутатора через последовательно соединенные аттенюаторы и фазовращатели подключены к N выходам делителя мощности, и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам многопозиционных коммутаторов, фазовращателей и аттенюаторов, отличающаяся тем, что многонозиционные коммутаторы выполнены с двумя СВЧ-входами, делитель мощности выполнен с 2 N выходами, причем второй вход каждого многопозиционного коммутатора присоединен к соответствующему выходу делителя мощности, причем каждый из N многопозиционных коммутаторов с n выходами содержит два разветвителя на n направлений, одноименные плечи которых соединены в общую точку и в каждом плече на ра сстоянии Д/4 от точек разветвления и общей точки установлены коммутирующие диоды, подключенные к блоку управления, причем волновые сопротивления плеч от точки разветвления до коммутирующих диодов равны W0 yn-1, где W0 - волновое сопротивление плеч от коммутирующих диодов до общей точки.

Недостатоком данной кольцевой фазированной антенной решетки являются большие габаритные размеры, масса и связанные с этим большая потребляемая мощность и тепловыделение антенны.

Наиболее близкой к заявляемой является активная фазированная антенная решетка [RU №88214 U1, H01Q 21/00, опубл. 27.10.2009], содержащая печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, причем она выполнена в виде металлического диска круглой формы, на одной стороне которого расположены активные элементы, фазовращатели и аттенюаторы, делители мощности, а на противоположной стороне расположены элементы схемы управления, элементы схемы питания, и по окружности диска установлены печатные антенные излучатели, причем активные элементы и излучатели объединены в группы по окружности, а группы соединены между собой, при этом активные элементы установлены на печатных платах, а элементы схемы управления и элементы схемы питания установлены на многослойных печатных платах, причем каждый антенный излучатель выполнен в виде симметричного печатного вибратора с рефлектором и директором, причем активные элементы выполнены в виде приемных малошумящих усилителей и/или в виде передающих усилителей мощности.

Недостатком данной кольцевой фазированной антенной решетки является небольшая точность опрделения координат и низкое быстродействие за счет аналоговой обработки и синтеза сигналов.

Техническим результатом является повышение точности определения координат и повышение быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов.

Технический результат достигается тем, что в цифровой кольцевой антенной решетке, содержащей печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, дополнительно введено основание и выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные антенные излучатели (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами, причем приемопередающие и печатные антенные излучатели объединены в группы по шести секторам, а группы соединены между собой высокочастотными кабелями, расположенными на модуле функционального управления и обработки информации, причем электрорадиоизделия и электрорадиоизделия СВЧ установлены на печатных платах СВЧ, а ЭРИ управления и ЭРИ схемы питания установлены на многослойных печатных платах.

Введение указанных дополнительных элементов и последовательности и их соединения обеспечивают повышение точности определения координат и повышение быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов.

На фиг. 1 представлена схема цифровой кольцевой антенной решетки.

На фиг. 2 представлен общий вид цифрового приемопередающего модуля.

Цифровая кольцевая антенная решетка (фиг. 1) содержит цифровые восьмиканальные приемопередающие модули (ЦППМ) 1, электрорадиоизделия (ЭРИ) и ЭРИ СВЧ (не показаны), печатные антенные излучатели 2, модули подсистемы питания 3, модуль функционального управления и обработки информации 4, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты 5, составное металлическое основание 6, вычислительный блок (не показан), составное композитное радиопрозрачное укрытие (не показано), линии питания и управления (не показаны), полосковые и микрополосковые линии передачи (не показаны).

Цифровая кольцевая антенная решетка (фиг. 1) содержит печатные антенные излучатели 2, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели 2, основание 6 выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные антенные излучатели 2 (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями 1, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания 3, модули 4 функционального управления и обработки информации, модуль 5 синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами, причем приемопередающие и печатные антенные излучатели объединены в группы по шести секторам, а группы соединены между собой высокочастотными кабелями, расположенными на модуле функционального управления и обработки информации, причем электрорадиоизделия и электрорадиоизделия СВЧ установлены на печатных платах СВЧ, а ЭРИ управления и ЭРИ схемы питания установлены на многослойных печатных платах.

Пример исполнения антенны

Большая часть существующих на сегодняшний день РЛС выполнена с использованием рупорно-щелевых антенн. Как правило, конструктивно РЛС разделяются на два устройства:

- антенна с приемопередатчиком в устройстве сканирования;

- компьютерный индикатор со средством автоматической радиолокационной прокладки и блоком питания.

К недостаткам таких РЛС можно отнести невозможность идентификации целей, ухудшение характеристик в сложных погодных условиях, низкая скорость сканирования окружающей обстановки, необходимость проводить частое техническое обслуживание.

Выполнение цифровой радиолокационной станции и, в частности антенн, в виде набора печатных плат СВЧ и многослойных плат позволяет использовать достижения интегральной технологии при проектировании. Объединение приемопередающих модулей и печатных антенных 2 излучателей в группы на составном металлическом основании 6, а также управление каждым излучателем 2 позволяет обеспечить равномерное распределение как передающей мощности (в режиме передачи), так и принимаемой мощности (в режиме приема) при сканировании по сектору тора. Составное металлическое основание 6 в форме многогранника, аппроксимирующего тор (24 грани), на каждой грани (подрешетки) выполняет функцию экрана теплоотвода и несущей конструкции. ЦКАР является приемопередающей, ее активные элементы СВЧ в составе каждого канала цифрового приемопередающего модуля 1 выполнены в виде монолитных интегральных схем (МИС) малошумящего усилителя (МШУ) и МИС усилителя мощности. Каждый печатный антенный излучатель 2 выполнен в виде печатного вибратора с делителем мощности и системой директоров. Кроме того, данная конструкция позволяет обеспечить большую эффективность ЦКАР за счет более высокой технологичности, более высокой надежности, более низкой себестоимости и за счет снижения массогабаритных характеристик. Кроме того, подобная конструкция ЦКАР обеспечивает более широкие функциональные возможности при проектировании крупногабаритных антенных систем, в которых она может использоваться как элемент системы (например, при проектировании ЦКАР в виде цилиндрической конструкции).

Также преимуществами заявляемой ЦКАР является то, что антенные элементы расположены в форме многогранника, модульность и универсальность конструкции приемопередающего модуля, внутри корпуса расположена не только система питания и управления, но и система обработки сигналов, а также блок сопряжения с индикаторным устройством, диаметр конструкции определяется исходя из требуемой ширины диаграммы направленности, выполнение антенны в виде одного ряда приемопередающих модулей обеспечивает уменьшение габаритных размеров, массы, потребляемой мощности, тепловыделения, улучшает ремонтопригодность, антенные элементы выполнены в виде пассивных печатных антенных излучателей, а алгоритмы обработки информации с учетом выбранной конструкции обеспечивают режим сверхразрешения.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет обеспечить повышение точности определения координат и повышение быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов.

1. Цифровая кольцевая антенная решетка, содержащая печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, отличающаяся тем, основание выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные антенные излучатели (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами.

2. Цифровая кольцевая антенная решетка по п. 1, отличающаяся тем, что приемопередающие и печатные антенные излучатели объединены в группы по шести секторам, а группы соединены между собой высокочастотными кабелями, расположенными на модуле функционального управления и обработки информации.

3. Цифровая кольцевая антенная решетка по п. 1, отличающаяся тем, что электрорадиоизделия (ЭРИ) и электрорадиоизделия СВЧ установлены на печатных платах СВЧ, а ЭРИ управления и ЭРИ схемы питания установлены на многослойных печатных платах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к фазированной антенной решетке, более конкретно - к фазированной антенной решетке с адаптируемой поляризацией для мобильного устройства. Монолитно-интегрированный антенный модуль миллиметрового диапазона содержит множество антенных элементов, радиочастотную интегральную схему (RFIC) и цепь питания.

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в авиационных системах радиосвязи МВ-ДМВ диапазона. Способ предлагает одновременное выполнение следующих операций: оценку вектора текущих значений параметров сигнала методом нелинейной фильтрации с использованием оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала на элементах антенной системы ; оценку вектора амплитудно-фазового распределения сигнала с использованием алгоритма линейной фильтрации и с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH, полученных в результате адаптации; адаптацию априорно неизвестных параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH вектора амплитудно-фазового распределения сигнала методом максимального правдоподобия с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве наземной передающей и/или приемной антенны с эллиптической (круговой) поляризацией. Антенна содержит четыре одинаковых симметричных вибратора, установленные на опоре-мачте и наклоненные на одинаковый угол по отношению к плоскости.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам формирования диаграммы направленности цифровыми антенными решетками при обзоре пространства и земной поверхности, и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС).

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.

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.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке устройств для излучения радиоволн преимущественно дециметрового и более длинноволнового диапазона электромагнитных волн.

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.

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.

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.
Наверх