Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях. Способ формирования пеленгационных ДН в антенне кругового электронного сканирования основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину

где i - номера активных линеек излучателей;

λ - длина волны в среде распространения излученного поля;

R - радиус цилиндра;

ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;

ϕi - угловое направление оси ДН i-й активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;

ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-й активной линейке излучателей; в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования. Для достижения возможности одновременного формирования двух приемных диаграмм направленности (ДН) - суммарной и разностной - при четном числе активных линеек излучателей номера активных линеек излучателей изменяют в интервале от 1 до N, где N - четное число, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый и второй ( и ), при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют N СВЧ-сигналов изменяя их фазы на величины

, (1)

где τi - начальная фаза СВЧ-сигнала, принятая i-й активной линейкой излучателей;

а для формирования на прием разностной ДН объединяют N СВЧ-сигналов изменяя их фазы при i≤N/2 на величины

, (2)

а при i>N/2 - на величины

, (3)

причем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0 до 360° произвольным образом. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях.

Известен «Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом» (RU 2379801 С1 опубл. 20.01.2010 г., МПК H01Q 21/00).

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

Известен также способ, описанный в Главе 2.7 Цилиндрические и кольцевые ФАР с электрическим сканированием луча («Проектирование фазированных антенных решеток» под редакцией д.т.н., проф. Д.И. Воскресенского, издательство «Радиотехника», Москва 2012 г., стр. 247-265). основанный на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, разделении цилиндрической поверхности антенны на несколько фиксированных одинаковых сегментов числом не менее четырех, каждый из которых возбуждается отдельным СВЧ-распределителем, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели.

Недостатками этого способа являются:

- ограниченность мгновенного сектора сканирования величиной ±(45÷60)° вследствие разбиения всей апертуры антенны на отдельные сегменты, зоны электронного сканирования в которых в совокупности охватывают круговую зону;

- необходимость использования механических либо электрических коммутаторов для подключения других сегментов;

- изменение характеристик излучения антенны при сканировании в каждом парциальном секторе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования пеленгационных ДН в антенне кругового электронного сканирования (АКЭС) является «Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической антенны» (патент RU 2619445 С1, опубл. 15.05.2017 г, МПК H01Q 21/00), основанный на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей, выделении при любом направлении луча внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели. Причем, при любом направлении луча выделяют внутри углового сектора активные линейки излучателей, подводя к ним сигнал посредством электронного включения, а для синфазного сложения излученных полей в направлении луча антенны изменяют фазы сигналов, подводимых к активным линейкам излучателей, на величины

где:

i - номера активных линеек излучателей (i>0);

λ - длина волны в среде распространения излученного поля;

R - радиус цилиндра;

φ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;

φi - угловое положение i-ой активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;

ψi - начальная фаза сигнала, подводимого к i-ой активной линейке излучателей.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности одновременного формирования двух диаграмм направленности - суммарной и разностной.

Задачей предлагаемого способа является достижение возможности одновременного формирования двух приемных диаграмм направленности (ДН) - суммарной и разностной при четном числе активных линеек излучателей.

Техническим результатом является обеспечение соосности формируемых приемных ДН в круговом секторе электронного сканирования.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ формирования пеленгационных ДН (суммарной и разностной одновременно) в АКЭС основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину:

где: i - номера активных линеек излучателей;

λ - длина волны в среде распространения излученного поля;

R - радиус цилиндра;

ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;

ϕi - угловое направление оси ДН i-той активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;

ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-той активной линейке излучателей;

в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования

Новым в заявляемом способе формирования пеленгационных ДН антенны кругового электронного сканирования (АКЭС) на прием является то, что номера активных линеек излучателей изменяют в интервале от 1 до N, где N - четное число, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый и второй ( и ), при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют N СВЧ-сигналов изменяя их фазы на величины

где τi - начальная фаза СВЧ-сигнала, принятая i-той активной линейкой излучателей;

а для формирования на прием разностной ДН объединяют N СВЧ-сигналов изменяя их фазы при i≤N/2 на величины

а при i>N/2 - на величины

причем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0° до 360° произвольным образом.

На фиг. 1 изображен пример формирования группы из N активных линеек излучателей, где введены следующие обозначения:

R - радиус цилиндрической поверхности, на которой размещены линейки излучателей АКЭС;

ϕн и ϕк - границы выбранного углового сектора, в котором располагаются линейки излучателей, которые могут быть использованы для формирования требуемых приемных ДН;

ϕ0 - направление оси приемных ДН;

ϕ1, ϕ2, ϕ3, …, ϕN - угловые положения активных линеек излучателей.

На фиг. 2 изображен пример формирования пеленгационных ДН при N=8.

Антенна кругового электронного сканирования (АКЭС), реализующая предлагаемый способ, состоит из активных 1 и пассивных 2 линеек излучателей (фиг. 1), размещенных на цилиндрической поверхности АКЭС эквидистантно, устройств разделения 3 принятого каждой линейкой излучателей СВЧ-сигнала на два одинаковых по модулю и фазе и электронных устройств включения и управления фазой СВЧ-сигнала 4, размещенных в каждом СВЧ-канале АКЭС, и двух устройств сложения принятых СВЧ-сигналов 5 и 6, причем устройство 5 складывает СВЧ-сигналы и формирует суммарную ДН, а устройство 6 складывает СВЧ-сигналы и формирует разностную ДН.

Формирование пеленгационных ДН в антенне кругового электронного сканирования по предлагаемому способу осуществляется следующим образом:

1. Для любого заданного направления луча ϕ0 определяют размер углового сектора, в котором располагаются линейки излучателей, которые могут быть использованы для формирования требуемых приемных ДН, и выбирают N линеек излучателей, причем N - величина четная.

2. Принятый каждой из N линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе СВЧ-сигнала - первый и второй

3. Определяют фазовые сдвиги для N линеек излучателей в соответствии с математическим выражением (1) для формирования суммарной ДН и в соответствии с математическими выражениями (2) и (3) для формирования разностной ДН.

4. Обеспечивают сложение N сигналов и сложение N сигналов одновременно изменяя фазы суммируемых сигналов на определенные по выражениям (1)÷(3) фазовые сдвиги. Тем самым формируются суммарная и разностная ДН. А использование одних и тех же линеек излучателей для формирования обеих ДН обеспечивает их соосность.

5. Формируют круговую зону формирования пеленгационных ДН в АКЭС, последовательно или в произвольном порядке изменяя заданное направление приемных ДН, для каждого значения которого необходимо выполнить операции 1÷4.

В результате перечисленных действий обеспечивается формирование на прием пеленгационных ДН в АКЭС, а также обеспечивается соосность приемных ДН, т.е. совпадение по направлению оси суммарной ДН с пеленгом разностной ДН.

Кроме того, при реализации заявляемого способа дополнительно достигается практически безинерционное и в произвольном порядке перемещение пеленгационных ДН в круговой зоне электронного сканирования при четном числе активных линеек излучателей.

Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования, основанный на размещении на цилиндрической поверхности антенны 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 СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, выделении при любом направлении луча внутри определенного углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и изменении фазы СВЧ-сигналов, подводимых к активным линейкам излучателей, на величину

,

где i - номера активных линеек излучателей;

λ - длина волны в среде распространения излученного поля;

R - радиус цилиндра;

ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;

ϕi - угловое направление оси ДН i-й активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;

ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-й активной линейке излучателей;

для синфазного сложения излученных N полей в направлении луча антенны, формируя тем самым суммарную ДН антенны, отличающийся тем, что номера активных линеек излучателей изменяют в интервале от 1 до N, где N - четное число, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый и второй , при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют N СВЧ-сигналов , изменяя их фазы на величины

,

где τi - начальная фаза СВЧ-сигнала, принятая i-й активной линейкой излучателей;

а для формирования на прием разностной ДН объединяют N СВЧ-сигналы от N линеек активных излучателей, изменяя их фазы при i≤N/2 на величины

,

а при i>N/2 - на величины

,

причем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0 до 360° произвольным образом,

а для обеспечения круговой зоны формирования пеленгационных диаграмм в антенне кругового электронного сканирования последовательно или в произвольном порядке изменяют заданное направление приемных ДН, для каждого значения которого вышеперечисленные операции повторяют.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для приема наземными станциями сигналов автоматического зависимого наблюдения вещательного типа.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано, например, в мобильных приемопередающих центрах. Антенная система представляет собой совокупность рамочных излучателей, равномерно распределенных по кругу.

Изобретение относится к антенной технике. Антенна состоит из двух равнобедренных треугольных незамкнутых рамок, расположенных в одной плоскости вдоль общей оси и соединенных между собой разомкнутыми углами с образованием точек питания.

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат – возможность поддержки антенными блоками множества системных функций.

Изобретение относится к системе возбуждения антенн и способу конструирования структуры питания антенной решетки. Структура питания антенной решетки содержит одну или несколько схемных плат, на которых выполнена одна или несколько схем, один или несколько проводящих слоев, на которых смонтирована одна или несколько схемных плат, и один или несколько соединителей, подсоединенных к одной или нескольким схемам через отверстие в одном или нескольких проводящих слоях.

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.

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 антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях. Способ формирования пеленгационных ДН (суммарной и разностной одновременно) в АКЭС основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину: где: i - номера активных линеек излучателей;λ - длина волны в среде распространения излученного поля;R - радиус цилиндра;ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;ϕi - угловое направление оси ДН i-той активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-той активной линейке излучателей; в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования. Для обеспечение соосности формируемых приемных ДН в круговом секторе электронного сканирования на прием, номера активных линеек излучателей i изменяют в интервале от 1 до N, где N - нечетное число, определяют центральную активную линейку излучателей внутри выбранного углового сектора, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый и второй , при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют СВЧ-сигналы от N активных линеек излучателей, изменяя их фазы на величины где τi - начальная фаза СВЧ-сигнала, принятого i-той активной линейкой излучателей,а для формирования на прием разностной ДН объединяют СВЧ-сигналы , от N-1 активных линеек излучателей, где N-1 число активных линеек излучателей без центральной линейки, изменяя их фазы при i≤(N-1)/2 на величины а при i>(N+1)/2 - на величины причем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0° до 360° произвольным образом, уменьшают до нуля амплитуду СВЧ-сигнала центральной излучающей линейки выбранной группы, а для формирования пеленгационных диаграмм направленности в других направлениях все вышеперечисленные операции повторяют для нового направления приемных диаграмм направленности. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях. Способ формирования пеленгационных ДН в антенне кругового электронного сканирования основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину где i - номера активных линеек излучателей;λ - длина волны в среде распространения излученного поля;R - радиус цилиндра;ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;ϕi - угловое направление оси ДН i-й активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-й активной линейке излучателей; в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования. Для достижения возможности одновременного формирования двух приемных диаграмм направленности - суммарной и разностной - при четном числе активных линеек излучателей номера активных линеек излучателей изменяют в интервале от 1 до N, где N - четное число, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый и второй, при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют N СВЧ-сигналов изменяя их фазы на величины , где τi - начальная фаза СВЧ-сигнала, принятая i-й активной линейкой излучателей;а для формирования на прием разностной ДН объединяют N СВЧ-сигналов изменяя их фазы при i≤N2 на величины , а при i>N2 - на величины , причем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0 до 360° произвольным образом. 2 ил.

Наверх