Сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием

Изобретение относится к антенной технике. Сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием содержит пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления, самоуправляемые сверхширокополосные антенные переключатели, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ, сверхширокополосные малошумящие усилители, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль, контрольный сверхширокополосный излучатель, опорный генератор сверхширокополосного сигнала, сверхширокополосные ответвители, сверхширокополосный измеритель задержки. Устройства задержки в приемных каналах выполнены сверхширокополосными электронными и оптическими, выключатели в приемных каналах выполнены сверхширокополосными, сумматор выполнен оптическим. Технический результат заключается в увеличении относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной антенной решетки. 3 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокационных, связных, радиопеленгационных системах, в комплексах радиоэлектронной борьбы и других радиотехнических системах (комплексах) в качестве приемопередающей, а также приемной или передающей, сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием. Приемопередающая антенная решетка является сверхширокополосной, если она излучает и принимает сигнал, ширина спектра которого fв-fн не менее 500 МГц или относительная полоса частот у которого не менее 0,2, где γ=2(fв-fн)/(fв+fн), fв и fн - верхняя и нижняя частоты сигнала, на которых спектральная плотность мощности на 10 дБ меньше максимальной (Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары. Особенности и возможности. - Радиотехника и электроника. 2009, т. 54, №1, с. 5-31).

Из известных устройств наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является антенная решетка (см. SAKAI FUMINORI, ОНТА KAZUO. SAKURA TECH CORP. EP 2337151. ARRAY ANTENNA), выбранная в качестве прототипа. Известное устройство является сверхширокополосной активной антенной решеткой с электрическим сканированием, которая может быть использована в качестве приемопередающей, а также приемной или передающей, обеспечивающей широкоугольное сканирование. В вариантах, приведенных на фиг. 7, 8, 13 в указанном патенте, сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием содержит пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления. Сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов соединен с портом циркулятора, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала, а выход - со входом корреляционного детектора. Система контроля и управления, как приведено на фиг. 16 и 18 в указанном патенте, выполнена с охватом устройств задержки и контролем величины задержки непосредственно в устройствах задержки.

Циркуляторы, соединенные со сверхширокополосными излучающими элементами антенной решетки для пар приемного и передающего каналов, обладают малой относительной полосой частот (менее единицы), что приводит к уменьшению относительной полосы частот в передающем и приемном режимах антенной решетки так, что известная приемопередающая сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием, работающая, как приведено в указанном патенте, на частоте около 25 ГГц и имеющая полосу пропускания не менее 500 МГц, реализует относительную полосу частот около нескольких процентов, но не может реализовать относительную полосу частот порядка единицы и более. Корреляционные детекторы в приемных каналах преобразуют частоту сигнала, принятого антенной решеткой, вниз в диапазон видеочастот, что приводит к уменьшению относительной полосы частот в приемном режиме антенной решетки.

Генераторы сверхширокополосного сигнала, работающие на частоте около 25 ГГц, обладают малой мощностью (импульсная мощность выходного сигнала генератора не более 50 Вт, средняя мощность не более 0,1 Вт), что приводит к малой излучаемой мощности антенной решетки и, как следствие, к малой дальности действия радиотехнической системы, содержащей известную антенную решетку. При использовании мощных генераторов сверхширокополосного сигнала (например, импульсная мощность 80 кВт, средняя мощность 25 Вт), работающих на частотах ниже 10 ГГц, в известной приемопередающей сверхширокополосной активной антенной решетке с электрическим сканированием не обеспечивается сверхширокая относительная полоса частот порядка единицы и более из-за узкополосности циркуляторов. Поэтому известная антенная решетка с малой излучаемой мощностью используется в радиотехнических системах малой дальности действия, указанных в патенте.

Система контроля и управления в известной антенной решетке не контролирует и при необходимости не корректирует величины суммарной задержки в приемных и передающих каналах, так как не контролирует и при необходимости не корректирует величины задержки в сверхширокополосных излучающих элементах, циркуляторах, корреляционных детекторах и генераторах сверхширокополосного сигнала, что приводит к уменьшению чувствительности сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в приемном режиме и уменьшению потенциала сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в передающем режиме из-за отклонений величин суммарной задержки в приемных и передающих каналах в процессе эксплуатации от требуемых величин задержки. Термин «потенциал активной антенной решетки» известен (см. Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. - М.: Радиотехника, 2004).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание приемопередающей сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, обеспечивающей широкоугольное сканирование и увеличение относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной антенной решетки. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в увеличении относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной антенной решетки, обеспечивающей широкоугольное сканирование.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Заявляемая сверхширокополосная активная решетка с электрическим сканированием содержит, так же как и прототип, пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления.

В отличие от прототипа введены самоуправляемые сверхширокополосные антенные переключатели, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ, сверхширокополосные малошумящие усилители, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль, контрольный сверхширокополосный излучатель, опорный генератор сверхширокополосного сигнала, сверхширокополосные ответвители, сверхширокополосный измеритель задержки, при этом устройства задержки в приемных каналах выполнены сверхширокополосными электронными и оптическими, выключатели в приемных каналах выполнены сверхширокополосными, сумматор выполнен оптическим, при этом сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала, а выход - с входом самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ, выход которого соединен с входом сверхширокополосного малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного электронного устройства задержки, выход которого соединен с входом сверхширокополосного выключателя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом сверхширокополосного оптического устройства задержки, выход которого соединен с входом оптического сумматора, выход которого соединен с входом сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом первого сверхширокополосного ответвителя, у которого первый выход является выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, а второй - соединен с первым входом сверхширокополосного измерителя задержки, у которого второй вход соединен с выходом второго сверхширокополосного ответвителя, а выход - с системой контроля и управления. Притом вход второго сверхширокополосного ответвителя соединен с выходом опорного генератора сверхширокополосного сигнала, а порт второго сверхширокополосного ответвителя соединен с контрольным сверхширокополосным излучателем, который расположен в области приема и передачи сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки для пар приемных и передающих каналов. При этом самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель включает в себя первую и вторую линии передачи СВЧ и группу быстродействующих pin-диодов, включенных с одинаковой полярностью, полюс которой, одноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен с выходом первой линии передачи СВЧ, вход которой соединен с входом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а полюс которой, разноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен непосредственно со второй линией передачи СВЧ, у которой порт соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а выход - с его выходом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием; на фиг. 2 - структурная схема и схема подключения самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя предлагаемой сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием; на фиг. 3 - варианты схемы включения группы быстродействующих pin-диодов в самоуправляемом сверхширокополосном антенном переключателе (а-ж при положительной полярности выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала; и-р при отрицательной полярности выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала).

Предлагаемая сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием (фиг. 1) содержит, так же как и прототип, пары приемного 1 и передающего 2 каналов, в которых к входу приемного канала 1 и выходу передающего канала 2 подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки 3 для пары приемного 1 и передающего 2 каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала 4 в передающих каналах 2, устройства задержки 5, 6, 7 и выключатели 8, 9 в приемных и передающих каналах 1, 2, сумматор 10, систему запуска 11 генераторов сверхширокополосного сигнала 4, систему контроля и управления 12.

В отличие от прототипа в предлагаемую сверхширокополосную активную антенную решетку с электрическим сканированием введены самоуправляемые (не требующие внешнего управления) сверхширокополосные антенные переключатели 13, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ 14, сверхширокополосные малошумящие усилители 15, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули 16, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль 17, контрольный сверхширокополосный излучатель 18, опорный генератор сверхширокополосного сигнала 19, сверхширокополосные ответвители 20, 21, сверхширокополосный измеритель задержки 22.

Устройства задержки 5, 6 в приемных каналах 1 выполнены сверхширокополосными электронными 5 и оптическими 6, выключатели 8 в приемных каналах 1 выполнены сверхширокополосными, сумматор 10 выполнен оптическим.

Сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки 3 для пары приемного 1 и передающего 2 каналов соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала 4, а выход - с входом самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ 14, выход которого соединен с входом сверхширокополосного малошумящего усилителя 15, выход которого соединен с входом сверхширокополосного электронного устройства задержки 5, выход которого соединен с входом сверхширокополосного выключателя 8, выход которого соединен с входом сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля 16, выход которого соединен с входом сверхширокополосного оптического устройства задержки 6, выход которого соединен с входом оптического сумматора 10, выход которого соединен с входом сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля 17, выход которого соединен с входом первого сверхширокополосного ответвителя 20, у которого первый выход является выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, а второй - соединен с первым входом сверхширокополосного измерителя задержки 22, у которого второй вход соединен с выходом второго сверхширокополосного ответвителя 21, а выход - с системой контроля и управления 12. Притом вход второго сверхширокополосного ответвителя 21 соединен с выходом опорного генератора сверхширокополосного сигнала 19, а порт второго сверхширокополосного ответвителя 21 соединен с контрольным сверхширокополосным излучателем 18, который расположен в области приема и передачи сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки 3 для пар приемных 1 и передающих 2 каналов.

Самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель 13 включает в себя первую 24 и вторую 25 линии передачи СВЧ и группу быстродействующих pin-диодов 26 (см. фиг. 2). Термин «pin-диод» известен (см. Б.В. Сестрорецкий, Ю.А. Синьков. Микроминиатюризация СВЧ-устройств. М.: Машиностроение, 1973).

Группа 26 содержит один или более быстродействующих pin-диодов; быстродействующие pin-диоды включены в группе 26 с одинаковой полярностью (см. фиг. 3, где даны варианты включения pin-диодов). Полюс A группы быстродействующих pin-диодов 26, одноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала 4, соединен с выходом первой линии передачи СВЧ 24. Вход первой линии передачи СВЧ 24 соединен с входом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13. Полюс B группы быстродействующих pin-диодов 26, разноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала 4, соединен непосредственно со второй линией передачи СВЧ 25. Порт второй линии передачи СВЧ 25 соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13, а выход второй линии передачи СВЧ 25 соединен с выходом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13.

Питаемые элементы сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием подключены к устройству питания 23 (линии подключения к устройству питания 23 на фиг. 1 не показаны).

Предлагаемая сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием работает следующим образом.

В передающем режиме работы при подаче напряжения питания на питаемые элементы сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием генератор импульса запуска 27 системы запуска 11 генераторов сверхширокополосного сигнала 4 формирует по команде системы контроля и управления 12 на входе разветвителя 28 системы запуска 11 генераторов сверхширокополосного сигнала 4 импульс запуска, который повторяется разветвителем 28 на входе выключателя 29 и повторяется синхронно на входах устройств задержки 7 в передающих каналах 2 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием. Импульс запуска задерживается устройством задержки 7 в передающем канале 2 антенной решетки относительно времени формирования импульса запуска на его входе на определенное время, установленное цифровыми данными, поступившими в данное устройство задержки 7 от системы контроля и управления 12.

В передающем канале 2 задержанный импульс запуска с выхода устройства задержки 7 через открытый выключатель 9 поступает на вход генератора сверхширокополосного сигнала 4, который при этом формирует на полюсе A группы быстродействующих pin-диодов 26 самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13 (фиг. 2) сверхширокополосный сигнал СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений, который открывает pin-диоды группы быстродействующих pin-диодов 26 и через полюс B группы быстродействующих диодов 26 поступает во вторую линию передачи СВЧ 25 самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13, по которой первая часть сверхширокополосного сигнала в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений поступает в сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки 3, а вторая часть поступает на вход самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ 14. Первая часть сверхширокополосного сигнала в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений возбуждает в сверхширокополосном излучающем элементе антенной решетки 3 перемещающийся от антенного переключателя 13 к апертуре сверхширокополосного излучающего элемента антенной решетки 3 импульс электромагнитного поля, который излучается в пространство, а вторая часть сверхширокополосного сигнала в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений ослабляется в самоуправляемом сверхширокополосном ограничителе мощности СВЧ 14 до уровня, безопасного для работы сверхширокополосного малошумящего усилителя 15.

Импульсы электромагнитного поля, излученные сверхширокополосными излучающими элементами антенной решетки 3, суммируются в пространстве и формируют, при определенной разности между временами задержки в передающих каналах 2, луч антенной решетки в передающем режиме. Луч сканирует двумерный сектор пространства в передающем режиме при определенном изменении разности между временами задержки в передающих каналах 2, устанавливаемом цифровыми данными, поступающими в устройства задержки 7 передающих каналов 2 от системы контроля и управления 12 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.

В приемном режиме работы электромагнитная волна, пришедшая от объекта на сверхширокополосные излучающие элементы антенной решетки 3, возбуждает на входах приемных каналов 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием принятые сигналы СВЧ, задержанные друг относительно друга на определенные промежутки времени, зависящие от направления приема.

В приемном канале 1 антенной решетки принятый сигнал проходит через вторую линию передачи СВЧ 25 самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13 на его выход, и малая часть принятого сигнала проходит через закрытые pin-диоды группы быстродействующих pin-диодов 26 и первую линию передачи СВЧ 24 на вход самоуправляемого антенного переключателя 13 (см. фиг. 2), а с выхода самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13 принятый сигнал проходит через самоуправляемый сверхширокополосный ограничитель мощности СВЧ 14, усиливается сверхширокополосным малошумящим усилителем 15 и задерживается сверхширокополосным электронным устройством задержки 5 на время, установленное цифровыми данными, поступившими от системы контроля и управления 12 в данное сверхширокополосное электронное устройство задержки 5, с выхода которого принятый сигнал через открытый сверхширокополосный выключатель 8 проходит на вход сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля 16 и преобразуется им в оптический сигнал, который задерживается сверхширокополосным оптическим устройством задержки 6 на такое время, установленное цифровыми данными, поступившими от системы контроля и управления 12 в данное сверхширокополосное оптическое устройство задержки 6, при котором оптические сигналы становятся синхронными на выходах сверхширокополосных оптических устройств задержки 6 в приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.

Синхронные оптические сигналы, поступающие с выходов сверхширокополосных оптических устройств задержки 6 в приемных каналах 1 на входы оптического сумматора 10, суммируются им, а с его выхода суммарный оптический сигнал проходит на вход сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля 17 и преобразуется им в сигнал СВЧ, который проходит через первый сверхширокополосный ответвитель 20 так, что первая часть сигнала СВЧ проходит на второй выход первого сверхширокополосного ответвителя 20 и далее - на вход второго ответвителя 21, а вторая часть сигнала СВЧ проходит на первый выход первого сверхширокополосного ответвителя 20, являющийся выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.

Для установления требуемого направления приема оптические сигналы до суммирования оптическим сумматором 10 синхронизируются на выходах сверхширокополосных оптических устройств задержки 6 в приемных каналах 1 по соответствующему суммарному времени задержки, установленному цифровыми данными, поступившими от системы контроля и управления 12 в сверхширокополосные электронные и оптические устройства задержки 5 и 6 в приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием. Направление приема сканирует двумерный сектор пространства при определенном изменении разности между временами задержки, устанавливаемом цифровыми данными, поступающими в устройства задержки 5 и 6 приемных каналов 2 от системы контроля и управления 12 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.

В режиме контроля величины задержки в одном проверяемом передающем канале 2 при открытом выключателе 9 и при закрытых выключателях 9 в остальных передающих каналах 2 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, импульс электромагнитного поля, излученный сверхширокополосным излучающим элементом антенной решетки 3, возбуждает на порте контрольного сверхширокополосного излучателя 18 принятый контрольный сигнал СВЧ, задержанный на промежуток времени, зависящий для проверяемого передающего канала 2 от положения сверхширокополосного излучающего элемента антенной решетки 3 относительно контрольного сверхширокополосного излучателя 18 и величины задержки, установленной цифровыми данными, поступившими в устройство задержки 7 проверяемого передающего канала 2 от системы контроля и управления 12. Часть контрольного сигнала СВЧ через порт второго сверхширокополосного ответвителя 21 поступает на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22. Импульс запуска с входа открытого выключателя 29 поступает на вход опорного генератора сверхширокополосного сигнала 19, который при этом формирует на входе второго сверхширокополосного ответвителя 21 сверхширокополосный сигнал СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений, часть которого поступает на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22.

Значение времени между поступлением на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22 части контрольного сигнала СВЧ и части сверхширокополосного сигнала СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений преобразуется сверхширокополосным измерителем задержки 22 в цифровые данные, поступающие с его выхода в систему контроля и управления 12, где регистрируются, обрабатываются, преобразуются и, при отклонении величины задержки в проверяемом передающем канале 2 в процессе эксплуатации от требуемой величины задержки, поступают в устройство задержки 7 проверяемого передающего канала 2, корректируя величину задержки в проверяемом передающем канале 2. Контроль и корректировка величин задержки в других передающих каналах 2 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием проводится аналогичным образом поочередно.

В режиме контроля величины задержки в приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием импульс запуска с входа открытого выключателя 29 поступает на вход опорного генератора сверхширокополосного сигнала 19, который при этом формирует на входе второго сверхширокополосного ответвителя 21 сверхширокополосный сигнал СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений, первая часть которого поступает на порт второго сверхширокополосного ответвителя 21, далее - в контрольный сверхширокополосный излучатель 18, и возбуждает в нем перемещающийся к апертуре контрольного сверхширокополосного излучателя 18 импульс электромагнитного поля, который излучается в пространство и возбуждает на входах приемных каналов 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием принятые контрольные сигналы СВЧ, задержанные на промежутки времени, зависящие от положения сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки 3 приемных каналов 1 относительно контрольного сверхширокополосного излучателя 18, а вторая часть сверхширокополосного сигнала СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений поступает на выход второго сверхширокополосного ответвителя 21, далее - на вход сверхширокополосного измерителя задержки 22. В одном проверяемом приемном канале 1 при открытом сверхширокополосном выключателе 8 и при закрытых сверхширокополосных выключателях 8 в остальных приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, принятый контрольный сигнал СВЧ, как и в приемном режиме антенной решетки, проходит на вход первого сверхширокополосного ответвителя 20, и первая часть контрольного сигнала СВЧ проходит на второй выход сверхширокополосного ответвителя 20 и далее - на первый вход сверхширокополосного измерителя задержки 22.

Значение времени между поступлением на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22 части контрольного сигнала СВЧ и части сверхширокополосного сигнала СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений преобразуется сверхширокополосным измерителем задержки 22 в цифровые данные, поступающие с его выхода в систему контроля и управления 12, где регистрируются, обрабатываются, преобразуются и, при отклонении величины задержки в проверяемом приемном канале 1 в процессе эксплуатации от требуемой величины задержки, поступают в устройства задержки 5, 6 проверяемого приемного канала 1, корректируя величину задержки в проверяемом приемном канале 1. Контроль и корректировка величин задержки в других приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием проводится аналогичным образом поочередно.

От устройства питания 23 к питаемым элементам сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием подводится напряжение питания (линии подключения к устройству питания 23 на фиг. 1 не показаны).

Сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки может излучать и принимать импульсы электромагнитного поля длительностью 1 нс, спектр которых составляет от 0,5 до 2,5 ГГц по уровню минус 10 дБ относительно максимального значения и относительная полоса частот которых более 1,3, и иметь диаграмму направленности шириной 120 градусов, обеспечивающую широкоугольное сканирование в секторе углов 120 градусов в приемном и передающем режимах антенной решетки.

Экспериментальные исследования компонентов предложенной приемопередающей антенной решетки показали следующее: диапазон изменения задержек в каналах предложенной приемопередающей активной антенной решетки составляет от 0 до 40 нс и, благодаря этому, обеспечивается широкоугольное сканирование в секторе углов более 120 градусов в приемном и передающих режимах; самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель и другие сверхширокополосные компоненты предложенной приемопередающей антенной решетки имеют полосу рабочих частот от 200 МГц до 4 ГГц; сверхширокополосный сигнал на выходе использованных генераторов сверхширокополосного сигнала в передающих каналах антенной решетки имеет импульсную мощность около 8 кВт и полосу рабочих частот от 200 МГц до 4 ГГц; использованные сверхширокополосные малошумящие усилители в приемных каналах антенной решетки имеют коэффициент шума не более 1,6 дБ в полосе рабочих частот от 200 МГц до 4 ГГц. При использовании мощных генераторов сверхширокополосного сигнала (например, импульсная мощность 80 кВт, средняя мощность 25 Вт), работающих на частотах ниже 3 ГГц, в предложенной приемопередающей сверхширокополосной активной антенной решетке с электрическим сканированием обеспечивается как сверхширокая относительная полоса частот более единицы в приемном и передающем режимах, так и высокое значение излучаемой мощности (например, при наличии трехсот пар приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, суммарная импульсная и средняя мощность импульса электромагнитного поля длительностью 1 нс, излучаемого в пространство с переменной частотой повторения при средней частоте повторения 1 МГц, могут составлять соответственно 4,5 МВт и 2,25 кВт). Поэтому предложенная антенная решетка с большой излучаемой мощностью может использоваться в радиотехнических системах большой дальности действия до нескольких сотен километров.

Система контроля и управления в предложенной антенной решетке контролирует и при необходимости корректирует величины суммарной задержки в приемных и передающих каналах, в том числе величины задержки в сверхширокополосных излучающих элементах, самоуправляемых сверхширокополосных антенных переключателях, самоуправляемых сверхширокополосных ограничителях мощности СВЧ, сверхширокополосных малошумящих усилителях, сверхширокополосных электронных и оптических устройствах задержки, сверхширокополосных выключателях, сверхширокополосных передающих оптоэлектронных модулях, оптическом сумматоре, генераторах сверхширокополосного сигнала, выключателях, устройствах задержки, разветвителе. Это приводит к увеличению чувствительности сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в приемном режиме и увеличению потенциала сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в передающем режиме из-за уменьшения отклонений величин суммарной задержки в приемных и передающих каналах в процессе эксплуатации от требуемых величин задержки.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает широкоугольное сканирование и, в отличие от прототипа, обеспечивает увеличение относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.

Сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием, содержащая пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления, отличающаяся тем, что введены самоуправляемые сверхширокополосные антенные переключатели, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ, сверхширокополосные малошумящие усилители, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль, контрольный сверхширокополосный излучатель, опорный генератор сверхширокополосного сигнала, сверхширокополосные ответвители, сверхширокополосный измеритель задержки, при этом устройства задержки в приемных каналах выполнены сверхширокополосными электронными и оптическими, выключатели в приемных каналах выполнены сверхширокополосными, сумматор выполнен оптическим, при этом сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала, а выход - с входом самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ, выход которого соединен с входом сверхширокополосного малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного электронного устройства задержки, выход которого соединен с входом сверхширокополосного выключателя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом сверхширокополосного оптического устройства задержки, выход которого соединен с входом оптического сумматора, выход которого соединен с входом сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом первого сверхширокополосного ответвителя, у которого первый выход является выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, а второй - соединен с первым входом сверхширокополосного измерителя задержки, у которого второй вход соединен с выходом второго сверхширокополосного ответвителя, а выход - с системой контроля и управления, притом вход второго сверхширокополосного ответвителя соединен с выходом опорного генератора сверхширокополосного сигнала, а порт второго сверхширокополосного ответвителя соединен с контрольным сверхширокополосным излучателем, который расположен в области приема и передачи сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки для пар приемных и передающих каналов, при этом самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель включает в себя первую и вторую линии передачи СВЧ и группу быстродействующих pin-диодов, включенных с одинаковой полярностью, полюс которой, одноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен с выходом первой линии передачи СВЧ, вход которой соединен с входом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а полюс которой, разноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен непосредственно со второй линией передачи СВЧ, у которой порт соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а выход - с его выходом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при проектировании радиоэлектронных средств и систем различного целевого назначения, например систем космической связи с подвижными объектами.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в РЛС ближнего действия. Для получения виртуальной решетки необходимо, чтобы фазовые центры передающих антенн были сдвинуты относительно друг друга в азимутальной плоскости на где N - количество приемных каналов, λ - длина волны.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться для коррекции амплитудно-фазового распределения в раскрываемых антенных решетках (АР), функционирующих после развертывания на борту космических аппаратов (КА) в составе бортовых радиолокационных комплексов (БРЛК) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для пространственного подавления помех, действующих на частотах основного и зеркального каналов приема активных фазированных антенных решеток (АФАР), путем формирования провалов в диаграмме направленности (ДН) в направлениях действия источников помех.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в средствах радиотехнического контроля (РТК) с многолучевыми (МЛ) адаптивными антенными решетками. Способ формирования диаграммы направленности многолучевой адаптивной антенной решетки (МЛ ААР) с использованием параметрической модели спектра пространственных частот входного сигнала включает регистрацию антенными элементами (АЭ) сигналов М источников излучения (ИИ), образующих входной сигнал МЛ ААР, преобразование входного сигнала в комплексную форму, его последующее преобразование в цифровую форму, формирование комплексного вектора весовых коэффициентов (ВВК) МЛ ААР и взвешенное суммирование входного сигнала МЛ ААР сформированным комплексным ВВК, при этом перед вычислением комплексного ВВК МЛ ААР, по мере приема входного сигнала МЛ ААР, отсчеты которого регистрируются АЭ МЛ ААР в каждом k-м моменте времени, выполняют процедуру его пространственного когерентного накопления с последующим выполнением процедуры М кратного пространственного дифференцирования накопленных сигналов, что позволяет повысить эффективность подавления помеховых сигналов при априорной неопределенности относительно углового положения их источников, когда уровни мощности помеховых сигналов на входе АР сопоставимы с уровнем мощности полезного сигнала, а отстройка центральной частоты энергетического спектра сигналов источников помех от несущей частоты полезного сигнала меньше ширины его энергетического спектра.
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 области спутниковой связи и может быть использовано для компенсации неидеальной поверхности рефлектора в системе спутниковой связи. Предложен способ, который включает измерение амплитуды и фазы сигналов, отраженных от рефлектора спутника, причем эти амплитуды и фазы формируют первую совокупность результатов измерения.

Изобретение относится к области спутниковой связи и может быть использовано для компенсации неидеальной поверхности рефлектора в системе спутниковой связи. Предложен способ, который включает измерение амплитуды и фазы сигналов, отраженных от рефлектора спутника, причем эти амплитуды и фазы формируют первую совокупность результатов измерения.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и КВЧ диапазонов. Определяют амплитудно-фазовое распределение в раскрыве фазированной антенной решетки, при котором заданная диаграмма направленности ориентирована в направлении u0, выбирают пространственные положения парциальных лучей только в области главного луча заданной диаграммы направленности.

Изобретение относится к области антенной техники. Осуществляют прием или излучение сигналов фазированной антенной решеткой.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в средствах радиотехнического контроля (РТК) с многолучевыми адаптивными антенными решетками. Способ синтеза многолучевой саофокусирующейся адаптивной антенной решетки (МЛ СФААР) с использованием параметрической модели спектра пространственных частот (СПЧ) сигналов источников излучения (ИИ) включает задание исходных данных по количеству антенных элементов (АЭ), их характеристиках, положению в пространстве и типу диаграммообразующей схемы (ДОС), с последующим построением адаптивного процессора (АП) МЛ СФААР, вычисляющего вектор весовых коэффициентов МЛ СФААР, при котором отношение сигнал/помеха + шум на выходе антенны максимально. Построение АП МЛ СФААР выполняется с применением параметрической модели СПЧ сигнала, принимаемого МЛ СФААР на основе критерия минимума среднего квадрата ошибки. Синтезированная МЛ СФААР состоит из блоков АЭ, параллельно соединенных с блоком ДОС и блоком АП, включающего блок пространственной обработки сигналов (ПОС), блок сигнального процессора, соединенный с блоком ПОС по цепи обратной связи и блок устройства управления. Технический результат заключается в повышении эффективности подавления сигналов источников помех. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием содержит пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления, самоуправляемые сверхширокополосные антенные переключатели, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ, сверхширокополосные малошумящие усилители, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль, контрольный сверхширокополосный излучатель, опорный генератор сверхширокополосного сигнала, сверхширокополосные ответвители, сверхширокополосный измеритель задержки. Устройства задержки в приемных каналах выполнены сверхширокополосными электронными и оптическими, выключатели в приемных каналах выполнены сверхширокополосными, сумматор выполнен оптическим. Технический результат заключается в увеличении относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной антенной решетки. 3 ил.

Наверх