Линейная вибраторная фазированная антенная решетка

Изобретение относится к линейным вибраторным фазированным антенным решеткам в печатно-полосковом исполнении. Технический результат заключается в оптимизации конструктивного выполнения решетки. Сущность изобретения состоит в том, что в решетке, состоящей из симметричных полуволновых вибраторов, расположенных в одной плоскости над проводящим экраном на расстоянии четверти средней длины волны рабочего диапазона и синфазно запитанных с помощью фидерного тракта, содержащего отрезки коаксиальной линии запитки вибраторов от делителя мощности и средства обеспечения электронного сканирования на основе фазовращателей и блоков управления их переключениями, одноименные печатные плечи вибраторов имеют точку запитки от фидерного тракта, размещенную на уровне плоскости проводящего экрана в основании вертикальных печатных участков возбуждения, переходящих в эти плечи под углом 90°, а противоположные печатные плечи вибраторов или гальванически закорочены посредством своего вертикального печатного участка возбуждения на корпус антенной решетки в местах соединения с проводящим экраном или переходят под углом 90° в U-образный вертикально расположенный над проводящим экраном печатный участок возбуждения с разомкнутым вторым концом, общей электрической длиной в половину средней длины волны рабочего диапазона и образованием с соседним вертикальным печатным участком возбуждения одноименного плеча вибратора группы связанных проводников, при этом соседние вертикальные печатные участки возбуждения одноименных и противоположных плеч вибраторов снабжены установленными параллельно плоскости расположения участков согласующими емкостными плоскими проводящими элементами. 3 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике, в частности к линейным вибраторным фазированным антенным решеткам (ФАР) в печатно-полосковом исполнении, и может быть использовано в радиолокационных сканирующих антенных системах, например, в качестве линейной ФАР в составе радиолокационной станции.

Высокочастотная энергия передается от передатчика к антенне или от антенны к приемнику при помощи линии передач, таких как волноводы и коаксиальные, симметричные и несимметричные полосковые линии.

Питание симметричных вибраторов осуществляется наиболее простым образом с помощью симметричной двухпроводной линии, проводники которой подсоединяются непосредственно к плечам вибратора (см. книгу Кочержевского Г.Н. и др. Антенно-фидерные устройства. М., «Радио и связь», 1989, с.133, рис.7.1).

Но симметричная двухпроводная линия относится к открытым линиям передачи с незащищенностью от атмосферных воздействий и рассогласованием с элементами излучений вследствие антенного эффекта самой линии, усиливающегося при возрастании частоты, в связи с чем в высокочастотном диапазоне для питания симметричных вибраторов желательна экранированная линия в виде коаксиального кабеля.

Кроме того, в ФАР полное сопротивление излучающего элемента изменяется в процессе сканирования и, соответственно, усложняется проблема согласования излучающих элементов ФАР с линией передачи (см. Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, М., «Советское радио», 1977, т.2, с.152).

Как следствие, при проектировании ФАР необходимы конструктивные меры по оптимизации сочетания типа запитки излучателей и их согласования с линией запитки.

Известен технологичный печатно-полосковый вариант исполнения вибраторной ФАР с запиткой печатных плеч вибраторов полосковыми линиями, имеющими удвоенное волновое сопротивление по отношению к волновому сопротивлению входной полосковой линии в несимметричном и симметричном вариантах исполнения и отличающимися по длине на половину длины волны в полосковой линии, и с обеспечением регулировки входного импеданса в данной запитке вибраторов с целью согласования с волновым сопротивлением питающих полосковых линий посредством изменения расстояния между плечами вибратора и общей длины вибратора, складывающейся из длин плеч вибратора и расстояния между ними (см. статью Демидова В.В. и др. Печатно-полосковые вибраторные фазированные антенные решетки L- и S-диапазонов. - Антенны, 2001, вып.9, с.4, 6, 7, рис.2, 6а).

Однако данная вибраторная ФАР характеризуется ухудшенными массогабаритными показателями из-за дополнительного выделения материала и размера в направлении, перпендикулярном плоскости проводящего экрана, на выполнение согласования вибраторов с питающими полосковыми линиями в виде полуволнового колена, а также функциональными возможностями, ограниченными режимом механического сканирования.

Наиболее близкой заявляемой по технической сущности, т.е. прототипом, является линейная ФАР с электронным сканированием с вибраторными излучателями, расположенными над плоским проводящим экраном с подобранными для согласования шагом решетки, высотой вибраторных излучателей над экраном и длиной вибратора и снабженными средствами симметричного возбуждения плеч вибраторов с помощью коаксиальной линии запитки и электронно-управляемыми высокочастотными устройствами для управления фазовым распределением ФАР - фазовращателями, переключателями и разветвлениями (см. книгу Воскресенского Д.И. и др. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток), М., «Радио и связь», 1981, с.6, 13, 33, 161, рис.2.10).

Данная линейная ФАР имеет конструктивно усложненную и нетехнологичную запитку плеч вибраторов в связи с вынесением точки запитки от фидерного тракта над плоскостью проводящего экрана на высоту вибратора.

Технический результат предлагаемого изобретения - оптимизация конструктивного выполнения линейной ФАР за счет упрощения и повышения технологичности запитки и согласования вибраторов с фидерным трактом.

Указанный технический результат достигается тем, что в линейной вибраторной ФАР, состоящей из симметричных полуволновых вибраторов, расположенных в одной плоскости над проводящим экраном на расстоянии четверть средней длины волны рабочего диапазона и синфазно запитанных с помощью фидерного тракта, содержащего отрезки коаксиальной линии запитки вибраторов от делителя мощности и средства обеспечения электронного сканирования на основе фазовращателей и блоков управления их переключениями, одноименные печатные плечи вибраторов имеют точку запитки от фидерного тракта, размещенную на уровне плоскости проводящего экрана в основании вертикальных печатных участков возбуждения, переходящих в эти плечи под углом 90°, а противоположные печатные плечи вибраторов гальванически закорочены посредством своего вертикального печатного участка на корпус антенной решетки в местах соединения с проводящим экраном или переходят под углом 90° в U-образный вертикально расположенный над проводящим экраном печатный участок возбуждения с разомкнутым вторым концом, общей электрической длиной в половину средней длины волны рабочего диапазона и образованием с соседним вертикальным печатным участком возбуждения одноименного плеча вибратора, группы из трех связанных проводников, при этом соседние вертикальные печатные участки возбуждения разноименных плеч вибраторов или пара соседних проводников, входящих в указанную группу из трех связанных проводников, снабжены установленными параллельно плоскости расположения участков или проводников согласующими емкостными плоскими проводящими элементами.

Предлагаемое антенное решение, простое в конструктивном исполнении и удобное в проведении настроечного согласования вибраторов с фидерным трактом за счет возможности регулировочного смещения в вертикальном направлении емкостных элементов, обеспечивает упрощение и повышение технологичности запитки и согласования плеч вибраторов при подтвержденной экспериментально работоспособности заявляемой линейной ФАР.

На фиг.1 и 2 изображена схема линейной вибраторной ФАР в двух вариантах выполнения в соответствии с представленной формулой изобретения; на фиг.3 - результаты измерения коэффициента стоячей волны (КСВ) центрального вибратора при электронном сканировании луча в секторе ±45°, подтверждающие работоспособность линейной ФАР при согласовании вибраторов с фидерным трактом в режиме сканирования.

Линейная вибраторная ФАР содержит симметричные полуволновые вибраторы 1 в печатном исполнении, расположенные в одной плоскости над проводящим экраном на расстоянии четверти средней длины волны рабочего диапазона и синфазно запитанные с помощью фидерного тракта, включающего отрезки 2 коаксиальной линии запитки вибраторов 1 от делителя мощности 3 и средств обеспечения электронного сканирования на основе фазовращателей 4 и блоков управления 5 их переключениями (на фиг.2 фидерный тракт не показан и аналогичен изображенному на фиг.1).

Одноименные печатные плечи 6 вибраторов 1 имеют точку запитки 7 от фидерного тракта, размещенную на уровне плоскости проводящего экрана в основании вертикальных участков возбуждения 8, переходящих в плечи 6 под углом 90°, а противоположные печатные плечи 9 вибраторов 1 гальванически закорочены посредством своего вертикального печатного участка 10 на корпус антенной решетки в местах соединения с проводящим экраном (см. фиг.1) или переходят под углом 90° в U-образный вертикально расположенный над проводящим экраном печатный участок возбуждения 11 с разомкнутым вторым концом (см.фиг.2), общей электрической длиной в половину средней длины волны рабочего диапазона и образованием с соседним вертикальным печатным участком 8 возбуждения плеча 6 вибратора 1 группы из трех связанных проводников 12.

При этом соседние вертикальные печатные участки 8 и 10 разноименных плеч 6 и 9 вибраторов 1 (см.фиг.1) или пара соседних проводников, входящих в группу из трех связанных проводников 12 (см.фиг.2) снабжены установленными параллельно плоскости расположения участков или проводников согласующими емкостными плоскими проводящими элементами 13.

Линейная вибраторная ФАР работает в режиме электронного сканирования с обеспечением однополярного излучения полуволновых вибраторов 1 в широкой полосе частот, в частности, в L- диапазоне, с качанием луча антенны в секторе ±45°.

При этом высокочастотная энергия, поступающая из передатчика (на фиг.1 и 2 передатчик не показан) по линии питания в делитель мощности 3, распределяется через фазовращатели 4 и далее через отрезки 2 коаксиальной линии запитки на вертикальные участки возбуждения 8 для излучения высокочастотной энергии плечами 6 и 9 вибраторов 1 с обеспечением в предлагаемой запитке согласования вибраторов 1 с фидерным трактом с помощью емкостных элементов 13. Передаваемые через фазовращатели 4 сигналы в последних приобретают в результате воздействия блоков управления 5 требуемый режимом электронного сканирования сдвиг фазы.

Приемлемые рабочие характеристики заявляемой линейной вибраторной ФАР подтверждены результатами испытаний при макетировании фрагментов решетки в количестве пяти вибраторов 1 в печатном исполнении и с возбуждением вибраторов 1 коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Одним из основных требований для решетки является уровень КСВ вибратора при сканировании луча, а параметры диаграммы направленности (ДН) определяются множителем решетки (см. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, М., «Советское радио», 1977, т.2, с.140).

В качестве примера, подтверждающего работоспособность заявляемой решетки, на фиг.3 приведены результаты измерения КСВ центрального вибратора 1 фрагмента решетки в количестве пяти вибраторов, выполненных в соответствии с фиг.1 при сканировании луча в секторе ±45°.

Заявляемые варианты выполнения вибраторов (фиг.1 и 2) прошли этап оценки характеристик как методом программно-математического моделирования, так и методом непосредственного измерения и показали совпадение с ДН традиционного полуволнового вибратора. При этом во втором варианте выполнения вибратора (фиг.2) разомкнутый с одного конца U-участок 11 позволяет создать в группе из трех связанных проводников 12 режим короткого замыкания в средней части U-участка 11 и, таким образом, сформировать аналогичную первому варианту ДН полуволнового вибратора.

В настоящее время на основе заявляемого изобретения заявителем проводятся работы по проектированию линейной ФАР с 36-ю вибраторами в составе действующей РЛС.

Линейная вибраторная фазированная антенная решетка, состоящая из симметричных полуволновых вибраторов, расположенных в одной плоскости над проводящим экраном на расстоянии четверти средней длины волны рабочего диапазона и синфазно запитанных с помощью фидерного тракта, содержащего отрезки коаксиальной линии запитки вибраторов от делителя мощности и средства обеспечения электронного сканирования на основе фазовращателей и блоков управления их переключениями, отличающаяся тем, что одноименные печатные плечи вибраторов имеют точку запитки от фидерного тракта, размещенную на уровне плоскости проводящего экрана в основании вертикальных печатных участков возбуждения, переходящих в эти плечи под углом 90°, а противоположные печатные плечи вибраторов или гальванически закорочены посредством своего вертикального печатного участка возбуждения на корпус антенной решетки в местах соединения с проводящим экраном или переходят под углом 90° в U-образный вертикально расположенный над проводящим экраном печатный участок возбуждения с разомкнутым вторым концом, общей электрической длиной в половину средней длины волны рабочего диапазона и образованием с соседним вертикальным печатным участком возбуждения одноименного плеча вибратора группы связанных проводников, при этом соседние вертикальные печатные участки возбуждения одноименных и противоположных плеч вибраторов снабжены установленными параллельно плоскости расположения участков согласующими емкостными плоскими проводящими элементами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве приемных иди передающих антенн для связи с неориентированным корреспондентом. .

Изобретение относится к фазированным антенным решеткам, имеющим решетку волноводных излучателей, соединенную с системой питания, а также калибровочную сеть для калибровки системы питания.

Изобретение относится к методам и средствам физиотерапевтического воздействия на внутренние органы животных высокочастотным и сверхвысокочастотным электромагнитным полем.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в приемопередающей антенне базовой станции подвижной радиосвязи в метровом и дециметровом диапазонах волн

Изобретение относится к панельным антеннам, в том числе к панельным антенным решеткам для сотовых систем связи, предназначенным как для передачи, так и для приема радиосигналов

Изобретение относится к антенной технике

Изобретение относится к антенной технике, в частности к вибраторным фазированным антенным решеткам (ФАР) для летательных аппаратов в печатно-полосковом исполнении, питаемым через полосковый фидерный тракт (ФТ) от волноводной линии питания

Антенна // 2316859
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к панельным антеннам, в том числе к антенным решеткам для сотовых систем связи, предназначенным как для передачи, так и для приема радиосигналов

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - повышение быстродействия фазированной антенной решетки. Волноводная антенная решетка, содержащая решетку излучателей и дополнительную решетку, излучатели расположены в узлах основной плоской двумерной сетки и выполнены в виде многосекционных сочленений отрезков волноводов, которые заполнены диэлектриками, отрезки волноводов имеют оси, параллельные друг другу и перпендикулярные плоскости решетки, дополнительная решетка выполнена из пассивных рассеивателей, которые расположены вне излучателей в узлах дополнительной плоской двумерной сетки, которая параллельна основной плоской двумерной сетке, при этом пассивные рассеиватели выполнены в виде электрических и магнитных диполей, оси которых перпендикулярны плоскости решетки. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть применимо для разработки систем беспроводного доступа, в частности для организации сотовых систем связи. Технический результат - повышение пропускной способности радиолинии. Для этого используются две группы антенн линейной поляризации. Каждая группа состоит из трех антенн линейной поляризации, антенны расположены по осям прямоугольной декартовой системы координат. Каждая из антенн первой группы совпадает по поляризации с одной из антенн второй группы. Угол между радиолинией и каждой из антенн одинаков и равен α = arc cos (1/ 3 ) . Обработка сигналов для данного способа производится одновременно по трем каналам. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - обеспечение широкоугольного сканирования в коническом угле, превышающем 60 ° от оси антенны, сохранение хорошего коэффициента эллиптичности круговой поляризации в заданных частотных диапазонах, малого веса и малой толщины антенных элементов. Широкополосный антенный элемент на связанных кольцах, перекрывающий два смежных приемных поддиапазона, используется в К-диапазоне. Антенный элемент содержит проводящий резонатор на связанных кольцах, имеющий электромагнитную связь по меньшей мере с одним фидером. Проводящий резонатор и фидер также окружены клеткой Фарадея, которая имеет гальваническое соединение с обеспечивающей электромагнитное экранирование заземленной плоскостью и экранирует проводящий резонатор и фидер. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к линейным вибраторным фазированным антенным решеткам в печатно-полосковом исполнении

Наверх