Фазированная антенная решетка

Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в антенной технике, в частности в конструкции фазированных антенных решеток (ФАР), используемых в радиолокационных станциях с электрическим сканированием. ФАР содержит корпус с закрепленными в нем модулями, объединяющими элементы ФАР, каждый из которых соединен с системой управления лучом (СУЛ). Согласно изобретению параллельно плоскости раскрыва ФАР установлен проводящий экран (ПЭ), положение которого выбрано из диапазона (0,2…0,4)⋅λ0 ниже плоскости раскрыва волноводов элементов ФАР, обеспечивающего минимальное отражение падающей радиоволны от раскрыва ФАР. Технический результат заключается в согласовании раскрыва решетки со свободным пространством, устранение эффекта просачивания падающей радиоволны в межэлементное пространство ФАР, а также обеспечение конструктивной жесткости и стойкости полотна ФАР к ударным и вибрационным воздействиям. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в антенной технике, в частности в конструкции фазированных антенных решеток (ФАР), используемых в радиолокационных станциях с электрическим сканированием.

Известна ФАР, описанная в патенте RU 2622241 H01Q 21/00, содержащая основание и элементы ФАР, соединенные с основанием, которое представляет собой несущую раму с закрепленной на ней крышкой, выполненной в виде совокупности плоских пластин прямоугольного сечения, попарно сопряженных между собой боковыми стенками, оси которых параллельны. На боковых стенках пластин выполнены пазы, перпендикулярные оси пластин, образующие после объединения пластин установочные отверстия, расположение которых соответствует расположению установочных отверстий, выполненных в несущей раме, причем в установочных отверстиях несущей рамы и пластин закреплены элементы ФАР.

Описанная конструкция, обеспечивает точный шаг установки элементов при сборке ФАР ограниченных размеров, а также хорошую конструктивную жесткость полотна ФАР. Наряду с указанными достоинствами описанная ФАР обладает также существенными недостатками:

- размеры ФАР ограничены возможностью обработки габаритных заготовок станком с программным управлением;

- конструкция ФАР не предусматривает наличие согласующих элементов в плоскости раскрыва решетки, позволяющих обеспечить его согласование со свободным пространством и, как следствие, уменьшить потери мощности, обусловленные отражением падающей радиоволны от плоскости раскрыва решетки.

Известна ФАР, описанная в патенте RU 2584404 F41H 11/02, принятая авторами в качестве прототипа к предлагаемому изобретению. ФАР проходного типа содержит элементы ФАР, объединенные в примыкающие друг к другу линейные модули, выполненные в виде металлической ленты с многопроводной печатной платой, проводники которой с одной стороны соединены с контактными площадками плат элементов ФАР, расположенных на их корпусах, а с другой стороны - с системой управления лучом (СУЛ), причем соседние линейные модули объединены стяжками, каждая из которых содержит закрепленные между собой две металлические пластины, фиксирующие элементы ФАР с обеих сторон, причем крайние линейные модули зафиксированы упорами, закрепленными на корпусе антенны.

К достоинствам описанной конструкции, можно отнести возможность масштабирования ФАР в широких пределах.

Недостатками данной конструкции являются:

- снижение мощности, обусловленное ее просачиванием падающей радиоволны в межэлементное пространство решетки и, как следствие, возникновению различных интерференционных эффектов, ввиду наличия двух раскрывов (приемного и апертурного), связанных с возбуждением собственных волн межэлементного пространства решетки;

- конструкция ФАР не предусматривает наличие согласующих элементов в плоскости раскрыва решетки, позволяющих обеспечить его согласование со свободным пространством и, как следствие, уменьшить потери мощности, обусловленные отражением падающей радиоволны от плоскости раскрыва решетки;

- жесткость полотна ФАР, обеспечена только линейными модулями, стянутыми между собой стяжками, распределенными по раскрыву решетки и не связанными между собой.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение являются: увеличение коэффициента усиления антенных решеток, а также повышение конструктивной жесткости полотна ФАР.

Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленных перед авторами задач, является согласование раскрыва решетки со свободным пространством, устранение эффекта просачивания падающей радиоволны в межэлементное пространство решетки, а также обеспечение конструктивной жесткости и стойкости полотна ФАР к ударным и вибрационным воздействиям.

Поставленная задача решается за счет того, что в ФАР, содержащей корпус с закрепленными в нем модулями, объединяющими элементы ФАР, каждый из которых соединен с СУЛ, новым является то, что параллельно плоскости раскрыва ФАР установлен проводящий экран (ПЭ), положение которого выбрано из диапазона (0,2…0,4)⋅λ0 ниже плоскости раскрыва волноводов элементов ФАР, обеспечивающем минимальное отражение падающей радиоволны от раскрыва ФАР, при этом ПЭ установлен в плоскостях приемных и апертурных излучающих элементов (ПИЭ и АИЭ) и выполнен в виде набора металлических пластин с отверстиями под ПИЭ и АИЭ, установленных с взаимным перекрытием, исключая просачивание падающей радиоволны в межэлементное пространство решетки.

Металлические пластины, образующие ПЭ в плоскости ПИЭ, развернуты относительно пластин, установленных в плоскости АИЭ, стянуты между собой в полотне ФАР специализированным крепежом и имеют электрический контакт с волноводом каждого элемента ФАР, обеспеченный непосредственным контактом или токопроводящим клеем.

Предложенное техническое решение поясняется графическими материалами. На фиг. 1 представлена конструкция проходного модуля ФАР с ПЭ, на фиг. 2 представлена конструкция ПЭ в составе ФАР, где 1 - металлические пластины, 2 - апертурные излучающие элементы (АИЭ), 3 - приемные излучающие элементы (ПИЭ), 4 - волновод, 5 - основание модуля, 6 - стягивающие винты, 7 - токопроводящий клей, 8 - СУЛ.

В плоскости раскрыва ПИЭ и АИЭ ФАР установлены ПЭ, выполненные в виде набора металлических пластин 1 с отверстиями под ПИЭ 2 и АИЭ 3, обеспечивающими точность позиционирования элементов ФАР, установленных с взаимным перекрытием, исключая просачивание падающей радиоволны в межэлементное пространство решетки, и стянутых специализированным крепежом 6, обеспечивая конструктивную жесткость и стойкость полотна ФАР к ударным и вибрационным воздействиям.

ПЭ имеет электрический контакт с волноводом 4 каждого элемента ФАР, который может быть обеспечен непосредственным контактом или токопроводящим клеем 7, что также позволяет снизить эффект просачивания падающей радиоволны в межэлементное пространство решетки и, как следствие, возникновению различных интерференционных эффектов, связанных с возбуждением собственных волн межэлементного пространства.

Положение экрана относительно плоскости раскрыва волноводов (Lопт1 и Lопт2) выбирается исходя из условия минимального отражения падающей радиоволны от плоскости раскрыва ФАР. Оптимальный диапазон установки ПЭ, обеспечивающий достижение максимального КУ ФАР, составляет (0,2…0,4)⋅λ0 ниже плоскости раскрыва волноводов элементов ФАР.

Предлагаемое техническое решение может быть выполнено на базе прототипа, а также использовано в других антенных решетках проходного и отражательного типа с минимальными конструкторскими дополнениями.

Эффективность предлагаемого технического решения проверена экспериментально в процессе модернизации образцов ФАР на предприятии-заявителе. Разработана конструкторская документация, изготовлен экспериментальный образец, лабораторно-стендовые и натурные испытания которого проведены с положительными результатами, подтверждающими:

- возможность использования предложенного технического решения при разработке ФАР любых типов, размеров и форм;

- простоту изготовления и сборки ФАР;

- обеспечение точного позиционирования излучающих элементов ФАР;

- обеспечение конструктивной жесткости и стойкости полотна ФАР к ударным и вибрационным воздействиям;

- увеличение КУ ФАР, за счет согласования раскрыва решетки со свободным пространством и устранение эффекта просачивания падающей радиоволны в межэлементное пространство ФАР.

Изложенное позволяет сделать вывод о технической реализуемости предложенного решения и может найти промышленное применение, например, при модернизации антенных систем, содержащих проходные или отражательные ФАР, с целью повышения конструктивной жесткости и эффективности использования разрабатываемых ФАР.

1. Фазированная антенная решетка (ФАР), содержащая корпус с закрепленными в нем модулями, объединяющими элементы ФАР, каждый из которых соединен с системой управления лучом (СУЛ), отличающаяся тем, что параллельно плоскости раскрыва решетки установлен проводящий экран (ПЭ), положение которого выбрано исходя из условия минимального отражения принимаемого сигнала.

2. ФАР по п. 1, отличающаяся тем, что ПЭ установлен на расстоянии (0,2…0,4)⋅λ0 ниже плоскости раскрыва волноводов элементов ФАР.

3. ФАР по п. 1, отличающаяся тем, что ПЭ имеет электрический контакт с волноводом каждого элемента ФАР, обеспеченный непосредственным контактом или токопроводящим клеем.

4. ФАР по п. 1, отличающаяся тем, что ПЭ установлен в плоскости приемных и апертурных излучающих элементов (ПИЭ и АИЭ).

5. ФАР по п. 4, отличающаяся тем, что ПЭ выполнен в виде набора металлических пластин с отверстиями под ПИЭ и АИЭ, установленных с взаимным перекрытием, исключая просачивание падающей радиоволны в межэлементное пространство решетки.

6. ФАР по п. 5, отличающаяся тем, что металлические пластины, образующие ПЭ в плоскости ПИЭ, развернуты относительно пластин, установленных в плоскости АИЭ, и стянуты между собой в полотне ФАР специализированным крепежом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам управления, а именно к системам управления территориально разнесенными объектами, и может быть использовано в качестве аппаратной управления связью в полевых условиях для управления сетями и системами связи различного предназначения и обеспечения устойчивого функционирования подвижных объектов узлов и систем связи.

Изобретение относится к метаматериалам для получения сильной локализации электромагнитных полей в небольшой, по сравнению с длиной волны, областью. Изобретение может использоваться для прототипирования оптических устройств различного рода и диапазонов частот, в качестве элементов сенсоров, в качестве элементов нано-антенн.

Изобретение относится к радиотехнической промышленности, в частности к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может применяться в радиолокационных антенных системах с частотным сканированием.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в радиотехнических системах различного назначения, например в радиолокации для повышения разрешающей способности РЛС.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к приемо-передающим элементам антенн, и может быть использовано в цифровых антенных решетках. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности его использования в цифровых антенных решетках.

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.

Заявлен приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки, содержащий, по меньшей мере, четыре одноканальных модуля, каждый из которых содержит последовательно соединенные защитное устройство и малошумящий усилитель приемного канала, выходной усилитель мощности передающего канала, два переключателя прием/передача, двунаправленный фазовращатель, схему управления, элементы электрической связи и питания, два вывода - первый и второй, при этом упомянутые электронные компоненты каждого из четырех одноканальных модулей выполнены в виде, по меньшей мере, трех фрагментов, каждый из заданных разных по составу электронных компонентов на отдельной диэлектрической подложке, при этом упомянутые фрагменты с одинаковыми электронными компонентами расположены на одном из, по меньшей мере, трех уровней - первом, втором, третьем соответственно, уровни соединены между собой посредством, по меньшей мере, трех соединительно-разделительных элементов, в каждом из них выполнены четыре полости по центру квадрантов зеркально симметрично относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через продольную ось модуля, конфигурацией повторяющей упомянутый квадрант, при этом на первом уровне выполнены выходной усилитель мощности передающего канала, второй переключатель прием/передача, контакт первого переключателя прием/передача К1 соединен через двунаправленный фазовращатель с первым выводом, его контакт в положении передача К2 - с входом выходного усилителя мощности передающего канала, выход последнего - с контактом второго переключателя прием/передача К2, его контакт К1 - с вторым выводом, контакт второго переключателя прием/передача К3 - с входом защитного устройства, выход последнего - с входом малошумящего усилителя приемного канала, его выход - с контактом первого переключателя прием/передача К3, электрическую связь между электронными компонентами упомянутых фрагментов и каждого уровня обеспечивают элементы связи, при этом приемопередающий модуль имеет корпус, основание, стенки и крышка которого соединены с обеспечением герметичности.

Изобретение относится к медицине. Матрица антенн для электрической связи с антенной субмиллиметрового размера, встроенной в офтальмологическое устройство, содержит: основание; первую подложку, поддерживаемую основанием, при этом первая подложка имеет первую форму, выполненную с возможностью взаимодействия с офтальмологическим устройством, имеющим одну или более форм, одна из которых комплементарна первой форме; и одну или более матриц изолированных антенн субмиллиметрового размера, выполненных с возможностью обеспечивать оптимизированную связь ближнего поля между по меньшей мере одной из изолированных антенн субмиллиметрового размера в одной или более матриц и по меньшей мере одной антенной субмиллиметрового размера в офтальмологическом устройстве.

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.

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.

Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в антенной технике, в частности в конструкции фазированных антенных решеток, используемых в радиолокационных станциях с электрическим сканированием. ФАР содержит корпус с закрепленными в нем модулями, объединяющими элементы ФАР, каждый из которых соединен с системой управления лучом. Согласно изобретению параллельно плоскости раскрыва ФАР установлен проводящий экран, положение которого выбрано из диапазона ⋅λ0 ниже плоскости раскрыва волноводов элементов ФАР, обеспечивающего минимальное отражение падающей радиоволны от раскрыва ФАР. Технический результат заключается в согласовании раскрыва решетки со свободным пространством, устранение эффекта просачивания падающей радиоволны в межэлементное пространство ФАР, а также обеспечение конструктивной жесткости и стойкости полотна ФАР к ударным и вибрационным воздействиям. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх