Способ формирования широкоугольной зоны сканирования антенной системы с электронным управлением лучом

Изобретение относится к радиолокации. Способ основан на изменении фазового распределения в апертуре антенной системы с электронным управлением лучом (АС с ЭУЛ) путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ-сигнала в каждом ее излучателе и формировании зоны электронного сканирования с телесным углом, равным ±θ, где θ - угол отклонения луча АС с ЭУЛ от нормали к ее апертуре, размещении АС с ЭУЛ на поворотном устройстве, обеспечивающем ее вращение вокруг своей оси на угол β, изменяемый от 0° до 360°, суммировании зон электронного и механического сканирования. Устанавливают АС с ЭУЛ на двухкоординатное поворотное устройство, имеющее независимые внешний и внутренний узлы поворота, таким образом, чтобы нормаль к ее апертуре совпала с осью вращения внешнего узла двухкоординатного поворотного устройства, обеспечивающего ее вращение на угол β, изменяющийся от 0 до 360°, где β - угол поворота АС с ЭУЛ относительно оси вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяют внутренним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства угол α между осью вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства и нормалью к апертуре АС с ЭУЛ до значений ±α. Осуществляют вращение апертуры АС с ЭУЛ внешним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяя угол β. Производят изменение фазового распределения в апертуре АС с ЭУЛ с учетом углов α и β, осуществляя электронное сканирование лучом в зоне сканирования АС с ЭУЛ, но уже относительно данного положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ. Путем независимого поворота АС с ЭУЛ вокруг осей вращения внутреннего и внешнего узлов поворота двухкоординатного поворотного устройства в пределах по α до ±α и по β от 0° до 360° осуществляют перемещение нормали к апертуре АС с ЭУЛ в произвольное направление внутри конического телесного угла размером ±α, формируя тем самым зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ. Технический результат заключается в расширении зоны сканирования. 3 ил.

 

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным системам, осуществляющим обзор пространства радиолокационными станциями с электронным управлением лучом.

Известен способ обзора пространства, основанный на размещении двумерносканирующей ФАР на поворотной по азимуту платформе с небольшим постоянным углом возвышения к горизонтальной плоскости [Д.А. Этингтон, П.Дж. Карилас, Дж.Д. Райт «Многофункциональные вращающиеся РЛС с электронным сканированием для обзора воздушного пространства», ТИИЭР, том. 73, февраль, 1985, М.: Мир, с. 201-213]. Для обзора пространства используется единственная вращающаяся по азимуту с помощью механического привода ФАР, которая обеспечивает электронное сканирование лучом по азимуту и углу места, причем обзор пространства по углу места осуществляется электронно ступенчатым методом за несколько оборотов ФАР. Недостатком этого способа обзора пространства является наличие в верхней области пространства так называемой «мертвой» зоны, куда не попадает луч ФАР.

Известен также способ обзора пространства, основанный на использовании многогранной ФАР [Антенны и устройства СВЧ / под редакцией д.т.н. проф. Д.И. Воскресенского. «Радиосвязь», М., 1981, стр. 157-159], в которой полная зона сканирования образуется путем сложения зон сканирования отдельных плоских ФАР.

Недостатком такого способа обзора пространства являются либо «мертвая» зона (ФАР на обычной пирамиде), либо чрезмерная сложность и громоздкость конструкции (ФАР на усеченной пирамиде).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому «Способу формирования широкоугольной зоны сканирования антенной системы с электронным управлением лучом» является выбранный за прототип «Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом» (RU 2379801 C1, опубл. 20.01.2010, H01Q 21/00). Он основан на изменении фазового распределения в апертуре антенны радиолокационной станции путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ сигнала в каждом излучателе антенны. При этом антенну радиолокационной станции устанавливают на поворотное устройство таким образом, что нормаль к апертуре антенны образует с осью вращения поворотного устройства угол α>0°. Затем 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, формируя механическую зону обзора. Далее 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. Суммируя зоны обзора, полученные при вращении антенны на поворотном устройстве и при ее электронном сканировании, образуют полную зону обзора радиолокационной станции, где α - угол между осью вращения поворотного устройства и нормалью к апертуре антенны, β - текущий угол поворота вокруг оси поворотного устройства.

Недостатком прототипа является ограниченность зоны сканирования антенной системы с электронным управлением лучом.

Техническим результатом предлагаемого способа является достижение возможности расширения зоны сканирования антенной системы с электронным управлением лучом вплоть до полусферы и более при использовании только одной апертуры антенной системы.

Сущность предлагаемого изобретения основана на изменении фазового распределения в апертуре антенной системы с электронным управлением лучом путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ-сигнала в каждом ее излучателе и формировании зоны электронного сканирования с телесным углом, равным ±θ, где θ - угол отклонения луча антенной системы с электронным управлением лучом от нормали к ее апертуре, размещении антенной системы с электронным управлением лучом на поворотном устройстве, обеспечивающем ее вращение вокруг своей оси на угол β, изменяемый от 0° до 360°, суммировании зон электронного и механического сканирования.

Новым в заявленном способе является то, что устанавливают АС с ЭУЛ на двухкоординатное поворотное устройство, имеющее независимые внешний и внутренний узлы поворота, таким образом, чтобы нормаль к ее апертуре совпала с осью вращения внешнего узла двухкоординатного поворотного устройства, обеспечивающего ее вращение на угол β, изменяющийся от 0 до 360°, где β - угол поворота антенной системы с электронным управлением лучом относительно оси вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяют внутренним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства угол α между осью вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства и нормалью к апертуре АС с ЭУЛ до значений ±α;

осуществляют вращение апертуры антенной системой с электронным управлением лучом внешним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяя угол β;

производят изменение фазового распределения в апертуре АС с ЭУЛ с учетом углов α и β, осуществляя электронное сканирование лучом в зоне сканирования АС с ЭУЛ, но уже относительно данного положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ;

путем независимого поворота АС с ЭУЛ вокруг осей вращения внутреннего и внешнего узлов поворота двухкоординатного поворотного устройства в пределах по α до ±α и по β от 0° до 360° осуществляют перемещение нормали к апертуре АС с ЭУЛ в произвольное направление внутри конического телесного угла размером ±α, формируя тем самым зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ;

поскольку вокруг каждого положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ сохраняется зона электронного сканирования размером θ, то суммируя зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ с зоной электронного перемещения луча, осуществляют перемещения луча АС с ЭУЛ в объединенной угловой зоне размером ±(α +θ), формируя тем самым широкоугольную зону сканирования АС с ЭУЛ.

На фиг. 1 изображен пример двухкоординатного поворотного устройства с размещенной на нем антенной системой с электронным управлением лучом (АС с ЭУЛ),

где двухкоординатное поворотное устройство 1, внешний узел поворота двухкоординатного поворотного устройства 1а, внутренний узел поворота двухкоординатного поворотного устройства 1б, антенная система с электронным управлением лучом (АС с ЭУЛ) 2, ось вращения внутреннего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства 3, ось вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства 4.

На фиг. 2 изображен пример формирования зоны механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ, где нормаль к апертуре антенной системы с электронным управлением лучом 5.

На фиг. 3 изображен пример формирования полной зоны сканирования антенной системы с электронным управлением лучом, образованной путем сложения зоны механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ и зоны электронного сканирования лучом АС с ЭУЛ, где луч АС с ЭУЛ 6.

Формирование широкоугольной зоны сканирования по предлагаемому способу осуществляют следующим образом:

- устанавливают АС с ЭУЛ на двухкоординатное поворотное устройство, имеющее независимые внешний и внутренний узлы поворота, таким образом, чтобы нормаль к ее апертуре совпала с осью вращения внешнего узла двухкоординатного поворотного устройства, обеспечивающего ее вращение на угол β, изменяющийся от 0 до 360°, где β - угол поворота антенной системы с электронным управлением лучом относительно оси вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства;

- изменяют фазовое распределение в апертуре антенной системы с электронным управлением лучом (АС с ЭУЛ) путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ-сигнала в каждом излучателе АС с ЭУЛ, реализуя тем самым перемещение луча АС с ЭУЛ в зоне электронного сканирования с телесным углом, равным ±θ относительно нормали к ее апертуре, где θ - угол отклонения луча антенной системы с электронным управлением лучом от нормали к ее апертуре (фиг. 3);

- изменяют внутренним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства угол α между осью вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства и нормалью к апертуре АС с ЭУЛ до значений ±α;

- осуществляют вращение апертуры антенной системой с электронным управлением лучом внешним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяя угол β;

- производят изменение фазового распределения в апертуре АС с ЭУЛ, с учетом углов α и β, осуществляя электронное сканирование лучом в зоне сканирования АС с ЭУЛ, но уже относительно данного положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ;

- путем независимого поворота АС с ЭУЛ вокруг осей вращения внутреннего и внешнего узлов поворота двухкоординатного поворотного устройства в пределах по α до ±α и по β от 0° до 360°, осуществляют перемещение нормали к апертуре АС с ЭУЛ в произвольное направление внутри конического телесного угла размером ±α, формируя тем самым зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ;

- поскольку вокруг каждого положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ сохраняется зона электронного сканирования размером θ, то суммируя зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ с зоной электронного перемещения луча, осуществляют перемещение луча АС с ЭУЛ в объединенной угловой зоне размером ±(α +θ), формируя тем самым широкоугольную зону сканирования АС с ЭУЛ.

В результате реализуется широкоугольная зона сканирования без каких-либо «мертвых» зон внутри нее, а при выполнении условия ±(α+θ)≥90° эта зона сканирования может превышать полусферу, т.е. охватывать все пространство над местом расположения АС с ЭУЛ.

Способ формирования широкоугольной зоны сканирования антенной системы с электронным управлением лучом (АС с ЭУЛ), основанный на изменении фазового распределения в апертуре антенной системы с электронным управлением лучом путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ-сигнала в каждом ее излучателе и формировании зоны электронного сканирования с телесным углом, равным ±θ, где θ - угол отклонения луча антенной системы с электронным управлением лучом от нормали к ее апертуре, размещении антенной системы с электронным управлением лучом на поворотном устройстве, обеспечивающем ее вращение вокруг своей оси на угол β, изменяемый от 0° до 360°, суммировании зон электронного и механического сканирования, отличающийся тем, что устанавливают АС с ЭУЛ на двухкоординатное поворотное устройство, имеющее независимые внешний и внутренний узлы поворота, таким образом, чтобы нормаль к ее апертуре совпала с осью вращения внешнего узла двухкоординатного поворотного устройства, обеспечивающего ее вращение на угол β, изменяющийся от 0 до 360°, где β - угол поворота антенной системы с электронным управлением лучом относительно оси вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяют внутренним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства угол α между осью вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства и нормалью к апертуре АС с ЭУЛ до значений ±α, осуществляют вращение апертуры антенной системой с электронным управлением лучом внешним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяя угол β, производят изменение фазового распределения в апертуре АС с ЭУЛ с учетом углов α и β, осуществляя электронное сканирование лучом в зоне сканирования АС с ЭУЛ, но уже относительно данного положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ, путем независимого поворота АС с ЭУЛ вокруг осей вращения внутреннего и внешнего узлов поворота двухкоординатного поворотного устройства в пределах по α до ±α и по β от 0° до 360°, осуществляют перемещение нормали к апертуре АС с ЭУЛ в произвольное направление внутри конического телесного угла размером ±α, формируя тем самым зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ; поскольку вокруг каждого положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ сохраняется зона электронного сканирования размером θ, то суммируя зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ с зоной электронного перемещения луча, осуществляют перемещения луча АС с ЭУЛ в объединенной угловой зоне размером ±(α+θ), формируя тем самым широкоугольную зону сканирования АС с ЭУЛ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике. Регулируемое фазовращающее устройство антенной решетки для передачи сигнала между общим входным портом и несколькими портами, содержащее проводниковую камеру, разветвленную сеть фидеров, диэлектрический элемент и рычаг тяги.
Изобретение относится к проектированию и синтезу многолучевых самофокусирующихся адаптивных антенных решеток (МЛ СФААР). Способ позволяет выполнить синтез МЛ СФААР, обеспечивающей максимизацию отношения сигнал/помеха+шум (ОСПШ) на выходе антенной решетки (АР) в условии взаимной корреляции сигналов источников излучения при изменении параметров сигнально-помеховой обстановки (СПО).
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для усиления мощности радиочастотного сигнала, в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки, в частности радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме.
Изобретение относится к радиолокационным станциям с последовательным сканированием пространства неподвижными фазированными антеннами решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам, и может быть использовано для обнаружения, измерения координат и определения свойств космических и воздушных объектов.

Изобретение относится к антенной технике. Способ включает вычисление сигнала F0 по формуле: .

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для калибровки приемно-передающих активных фазированных антенных решеток (ФАР). Способ калибровки активной ФАР, в котором для калибровки приемных каналов приемно-передающих модулей на их входы подают контрольный сигнал, на основе сравнения амплитуд и фаз выходных сигналов приемных каналов калибруемых модулей с амплитудой и фазой выходного сигнала приемного канала опорного приемно-передающего модуля формируют корректирующие сигналы, которые используют для регулировки комплексных коэффициентов передачи приемных каналов калибруемых приемно-передающих модулей.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных устройствах, требующих получения радиоимпульсов с высокой импульсной мощностью, например в системах дальней космической связи и радиолокации.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к антеннам, предназначенным для излучения и приема волн двух ортогональных поляризаций. Результат достигается тем, что в турникетной антенне, содержащей два крестообразно расположенных вибратора, к зазору в средней точке которых присоединены входные коаксиальные кабели, плечи вибраторов выполнены из металлического листа в виде равнобедренных прямоугольных треугольников, расположенных в одной плоскости, с вершинами прямого угла в центре антенны.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться для калибровки приемных активных фазированных антенных решеток (АФАР), применяемых в радиолокационных станциях дальнего обнаружения.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Модуль проходной фазированной антенной решетки (ФАР) содержит основание модуля в виде печатной платы и элементы ФАР, соединенные с основанием модуля.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к активным фазированным антенным решеткам (АФАР) Х-диапазона, расположенным в носовой части самолета или вертолета. Изобретение может быть применено при разработке перспективных бортовых (самолетных и вертолетных) РЛС X-диапазона с широкоугольным электрическим сканированием в азимутальной плоскости, а также использовано при разработке АФАР для других РЛС с широкоугольным электрическим сканированием в азимутальной плоскости, работающих в Х-, Ku-, K-, Kа-диапазонах. Техническим результатом является возможность расширения сектора электрического сканирования углов сканирования при уменьшении в два раза числа используемых приемопередающих модулей (ППМ), уменьшении стоимости и массы АФАР. Предлагаемая АФАР состоит из двух АФАР, каждая из которых состоит из излучающего полотна в виде N излучателей, образующих плоский излучающий раскрыв с размером Lx*Ly, и Nм ППМ, подсоединенных по схеме каждый ППМ с каждым излучателем и обеспечивающих электрическое сканирование в азимутальной плоскости в секторе углов ±ϕск и в угломестной плоскости в секторе углов ±θск, так что суммарное число излучателей в обеих АФАР равно 2N, а число ППМ Nм=N. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области связи, более конкретно к устройствам связи, в частности к антенному блоку для телекоммуникационного устройства и телекоммуникационному устройству, которые могут быть использованы в сетях связи 5-го поколения. Антенный блок содержит диэлектрическую подложку, диэлектрическое покрытие на диэлектрической подложке, щелевую антенную решетку, сформированную в металлическом слое, размещенном на диэлектрической подложке или в ней. При этом щелевая антенная решетка выполнена с возможностью формировать бегущую волну, распространяющуюся по диэлектрической подложке и диэлектрическому покрытию. Щелевая антенная решетка имеет две группы щелевых элементов, каждый щелевой элемент второй группы имеет меньшую длину, чем щелевой элемент первой группы. Щелевые элементы первой и второй группы расположены друг напротив друга, образуя пары щелевых элементов. При этом в паре расстояние от щелевого элемента первой группы до щелевого элемента второй группы выбрано так, чтобы обеспечить сдвиг фазы между излучаемыми ими волнами в 90°. Пары щелевых элементов размещены несоосно так, что четные пары щелевых элементов смещены относительно смежных нечетных пар щелевых элементов. Технический результат заключается в обеспечении формирования направленности излучения антенны, повышении диапазона сканирования, повышении эффективности антенны миллиметрового диапазона, уменьшении потерь сигнала. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для приёма широкополосных сигналов. Устройство содержит приёмник, процессор формирования диаграммы направленности, запоминающее устройство, шину данных, управляющую ЭВМ, дешифратор адреса, генератор тактовых импульсов, гетеродин и совокупность трактов приёма сигналов от антенн, являющихся частью антенной решётки. Причём каждый из трактов приёма сигналов связан с шиной данных, а управляющая ЭВМ, дешифратор адресного сигнала и генератор тактовых импульсов являются общими для каждого из трактов приёма сигналов. Упомянутый тракт приёма сигналов включает два блока дискретизации сигнала антенны, связанные с дешифратором адреса, управляющей ЭВМ, приёмником и трактами управления антеннами решётки по азимуту и углу места, с дешифратором адреса, управляющей ЭВМ, приёмником связаны блоки задержки последовательности импульсов – по одному на каждый канал дискретизации. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства фазирования антенн антенного поля при приёме от антенного поля широкополосных сигналов. 2 н.и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к радиолокации. Способ основан на изменении фазового распределения в апертуре антенной системы с электронным управлением лучом путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ-сигнала в каждом ее излучателе и формировании зоны электронного сканирования с телесным углом, равным ±θ, где θ - угол отклонения луча АС с ЭУЛ от нормали к ее апертуре, размещении АС с ЭУЛ на поворотном устройстве, обеспечивающем ее вращение вокруг своей оси на угол β, изменяемый от 0° до 360°, суммировании зон электронного и механического сканирования. Устанавливают АС с ЭУЛ на двухкоординатное поворотное устройство, имеющее независимые внешний и внутренний узлы поворота, таким образом, чтобы нормаль к ее апертуре совпала с осью вращения внешнего узла двухкоординатного поворотного устройства, обеспечивающего ее вращение на угол β, изменяющийся от 0 до 360°, где β - угол поворота АС с ЭУЛ относительно оси вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяют внутренним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства угол α между осью вращения внешнего узла поворота двухкоординатного поворотного устройства и нормалью к апертуре АС с ЭУЛ до значений ±α. Осуществляют вращение апертуры АС с ЭУЛ внешним узлом поворота двухкоординатного поворотного устройства, изменяя угол β. Производят изменение фазового распределения в апертуре АС с ЭУЛ с учетом углов α и β, осуществляя электронное сканирование лучом в зоне сканирования АС с ЭУЛ, но уже относительно данного положения нормали к апертуре АС с ЭУЛ. Путем независимого поворота АС с ЭУЛ вокруг осей вращения внутреннего и внешнего узлов поворота двухкоординатного поворотного устройства в пределах по α до ±α и по β от 0° до 360° осуществляют перемещение нормали к апертуре АС с ЭУЛ в произвольное направление внутри конического телесного угла размером ±α, формируя тем самым зону механического перемещения нормали к апертуре АС с ЭУЛ. Технический результат заключается в расширении зоны сканирования. 3 ил.

Наверх