Многочастотная антенная решётка для формирования последовательности импульсных сигналов в пространстве

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, в системах связи и других устройствах, в которых используются последовательности радиоимпульсов. Техническим результатом является пространственное формирование импульсного сигнала и обеспечение широкоугольного электронного сканирования диаграммой направленности по заданному закону. Многочастотная антенная решетка для формирования последовательности импульсных сигналов в пространстве содержит систему формирования когерентной сетки частот, излучающие элементы, управляемые фазовращатели, систему управления фазовращателями, при этом сигналы с различными частотами распределены по излучающим элементам решетки по случайному закону. 5 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в радиолокации, в системах связи и других устройствах, в которых используются последовательности радиоимпульсов.

Известные устройства - «Антенная решетка со схемами связи» [1] и «Антенна с электронным сканированной луча» [2], однако они не позволяют формировать в пространстве импульсные сигналы и обеспечить широкоугольное электронное сканирование сформированным сигналом.

Прототипом изобретения по технической сущности является сканирующая антенна [3], схема которой приведена на фиг.1. Известное устройство состоит из системы формирования когерентной сетки эквидистантно расстроенных частот и линейной эквидистантной антенной решетки (АР), состоящей из N излучающих элементов, соединенных с этой системой. Причем частоты сигналов по элементам решетки от 1-го до N располагаются в порядке возрастания или убывания частоты, а величина дискрета частоты Δƒ между соседними элементами АР является постоянной величиной. При этом скорость изменения разности фаз в элементах АР будет пропорциональна 2πiΔƒ рад/с, где i - номер элемента решетки.

Наличие на элементах решетки переменной фазы с постоянным приращением приведет к сканированию диаграммы направленности в пространстве. Скорость сканирования можно оценить следующим соотношением:

где δ=ΔFmax0 - относительная полоса частот;

ƒ0 - средняя частота сигнала;

ΔFmax - ширина полосы многочастотного сигнала;

D - линейный размер решетки;

Θ0 - угол отклонения от нормали к оси решетки.

Интенсивность суммарного сигнала, создаваемого АР, состоящей из изотропных элементов в любой точке пространства может быть определена следующим соотношением:

где - сигналы, излучаемые j-м и m-м элементами решетки соответственно;

- комплексные передаточные функции среды распространения от j-го и m-го элементов решетки до заданной в пространстве точки;

N - число элементов решетки;

ψj, ψm - начальные фазы сигналов, излучаемых элементами решетки;

ψГj=kjrj, ψГm=kmrm - набеги фазы на трассе распространения сигналов от j-го и m-го элементов решетки до заданной в пространстве точки;

kj, km - волновые числа;

rj, rm - расстояние от j-го и m-го элементов решетки до заданной в пространстве точки;

ωj, ωm - циклические частоты сигналов, излучаемых j-м и m-м элементами решетки.

На фиг.2 приведено пространственное распределение интенсивности сигнала, сформированного известным устройством, рассчитанное по приведенному выше выражению. Расчеты выполнены при следующих начальных условиях: N=31; D=3 м; ƒ0=6·109 МГц. Частоты сигналов, излучаемых элементами решетки увеличиваются от первого элемента к N-му, а величина дискрета по частоте между соседними элементами составляет Δƒ=10 МГц. Расстояние r изменяется от 985 до 1015 м.

Как следует из полученного распределения, данное устройство обеспечивает регулярный обзор пространства, причем частота повторения этого обзора соответствует частоте дискрета Δƒ.

Однако данное устройство не может обеспечить обзор сектора сканирования по произвольному закону.

Целью изобретения является: пространственное формирование импульсного сигнала с заданной длительностью и частотой повторения и обеспечение широкоугольного электронного сканирования в пространстве по любому заданному закону.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, состоящее из системы формирования когерентной сетки частот 1 и излучающих элементов 2, дополнительно введены: управляемые фазовращатели 3 и система управления фазовращателями 4, причем входы излучающих элементов соединены с выходами управляемых фазовращателей, управляющие выходы фазовращателей соединены с системой управления фазовращателями 4, выходы системы формирования когерентной сетки частот 1 соединены со входами управляемых фазовращателей 3 так, чтобы сигналы с различными частотами были распределены по элементам решетки по случайному закону.

На фиг.3 приведена структурная схема предложенного устройства, которое работает следующим образом: сигналы сформированные устройством формирования когерентной сетки частот соединяются через управляемые фазовращатели с излучающими элементами так, что сигналы с различными частотами распределены по элементам решетки по равномерному случайному закону, так чтобы величина дискрета частоты между любыми соседними элементами была различной и кратной величине минимального частотного дискрета.

При этом пространственное распределение интенсивности суммарного сигнала, рассчитанное при тех же начальных условиях что и на фиг.2, приведено на фиг.4. Характерной особенностью данного распределения является то, что оно имеет единственный максимум, ширина которого по уровню половинной мощности определяется соотношением Θ1ср1/D, где λср - средняя длина волны многочастотного сигнала. При этом длительность сформированного импульса составит τu=1/ΔFmax, а частота повторения импульсов будет равна величине минимального частотного дискрета Δƒ.

Принципиальной особенностью применения случайного распределения сигналов с различными частотами по элементам решетки является то, что направление излучения импульсного сигнала, сформированного в пространстве, определяется начальным фазовым распределением, которое устанавливается управляемыми фазовращателями 3.

На фиг.5 показано смещение главного максимума интенсивности импульсного сигнала, сформированного в пространстве для трех различных начальных фазовых распределений, которые формируются системой электронного сканирования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. Антенная решетка со схемами связи, Заявка №2397722, Франция, Публикация 1979 г., 16 марта.

2. Антенна с электронным сканированием луча. Заявка №1558794 Великобритания, Публикация 1980 г., 9 января.

3. Сканирующая антенна, Заявка №2153076, Франция, опубл. 1973 г., 1 июня.

Многочастотная антенная решетка для формирования последовательности импульсных сигналов в пространстве, содержащая систему формирования когерентной сетки частот (1) и излучающие элементы (2), отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности сканирования диаграммой направленности по заданному закону, дополнительно введены управляемые фазовращатели (3) и система управления фазовращателями (4), причем входы излучающих элементов (2) соединены с выходами фазовращателей (3), управляющие входы фазовращателей (3) соединены с выходами системы управления фазовращателями (4), выходы системы формирования когерентной сетки частот (1) соединены со входами управляемых фазовращателей (3) так, чтобы сигналы с различными частотами были распределены по излучающим элементам (3) решетки по случайному закону.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехники и может быть использовано в интеллектуальных антеннах беспроводных систем связи. .

Изобретение относится к области антенн и предназначено для использования в системах телевидения, связи и радиолокации. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для формирования двухлепестковых диаграмм направленности с независимым сканированием каждого из лепестков.

Изобретение относится к способу управления диаграммой направленности антенных средств, системе антенн для передачи и приема радиочастотных сигналов с круговой поляризацией и к устройству радиосвязи, содержащему такую систему антенн.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для формирования многолепестковых диаграмм направленности (ДН) в антенных решетках (АР) с амплитудно-фазовым (комплексным) управлением.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах связи при приеме электромагнитной волны круговой поляризации поля биортогональной антенной системой в условиях воздействия преднамеренных и непреднамеренных помех линейной поляризации, в том числе помех, подобных по спектру полезному сигналу.

Изобретение относится к области физики и электричества. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для управления комплексными взвешивающими устройствами в каналах моноимпульсных антенных решеток с целью формирования нулей в суммарной и разностной диаграммах направленности.

Изобретение относится к радиочастотной телеметрии, а именно к установлению радиочастотного канала связи между летящим самолетом и приемником. .

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 линейным вибраторным фазированным антенным решеткам в печатно-полосковом исполнении. .

Изобретение относится к антенной технике. .

Изобретение относится к области антенн и предназначено для использования в системах телевидения, связи и радиолокации. .

Изобретение относится к антенным системам. .

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в антеннах средств связи и радиолокации с электрическим сканированием преимущественно сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн.

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к конструкции антенной решетки с частотным сканированием. .

Антенна // 2268520
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах с сигналами с круговой поляризацией
Наверх