Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом

Изобретение относится к радиолокационной технике и средствам связи и может быть использовано в радиолокационных станциях для определения координат цели и ее моноимпульсной пеленгации на базе двумерного электронного сканирования. Технический результат - снижение уровня боковых лепестков и недопущения снижения коэффициента усиления ФАР ВЧ-диапазона при сканировании в отдельных угловых зонах при сохранении близких к предельным характеристик ФАР-НЧ-диапазона. Антенная система содержит фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой объединены в непрерывные линейки и образуют регулярную периодическую структуру, и ФАР низкочастотного диапазона, вибраторные излучатели которой расположены между линейками ФАР высокочастотного диапазона, формируя ряды, причем излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру двухдиапазонной антенной системы с электронным управлением лучом. Для достижения технического результата ФАР высокочастотного диапазона выполнена с главным распределителем, распределяющим СВЧ-энергию по квадрантам апертуры, и с 2N - подрешетками, составляющими квадранты апертуры, где N - натуральное число. Каждая из подрешеток состоит из двухрядных волноводных распределителей с установленными на них М ферритовыми фазовращателями с коммутаторами управления, где М - число выходов каждого двухрядного волноводного распределителя, распределяющих СВЧ-энергию по волноводным излучателям. Излучатели ФАР высокочастотного диапазона объединены в К общих панелей излучения, где К - целое число, а каждая из К-панелей соединена с не менее чем четырьмя подрешетками. 3 ил.

 

Изобретение относится к радиолокационной технике и средствам связи и может быть использовано в радиолокационных станциях для определения координат цели и ее моноимпульсной пеленгации на базе двумерного электронного сканирования.

Известна «Двухдиапазонная фазированная антенная система с электронным управлением» [RU 2273926 С1 опубл. 2006.04.10.], содержащая фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, линейные волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, и ФАР низкочастотного диапазона, линейные волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру. Линейные волноводные излучатели высокочастотного и низкочастотного диапазонов образуют единую апертуру антенной системы. Центры излучения обеих ФАР совпадают. Линейные волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены между двумя лиейными волноводными излучателями высокочастотного диапазона, соединены между собой общими широкими сторонами волноводов и образуют секции, которые соединены между собой короткозамкнутыми волноводами, глубиной L₂, одновременно кратной нечетному числу четвертей длин волн высокочастотного и низкочастотного диапазонов. Линейные волноводные излучатели высокочастотного диапазона расположены с шагом L, равным 0,9-0,95 длины волны высокочастотного диапазона. Волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены с шагом L₁, равным 1,8-1,9 длины волны высокочастотного диапазона. Кроме того, отношение частот высокочастотного и низкочастотного диапазонов равно 3,6-4,0.

Наиболее близким по технической сущности является «Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом» [RU 2177662 С1], включающая фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, и ФАР низкочастотного диапазона, излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, причем излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру антенной системы, центры излучения обеих ФАР совпадают между собой или сдвинуты на величину периода расположения излучателей высокочастотной ФАР, излучатели высокочастотной ФАР объединены в непрерывные линейки, а излучатели низкочастотной ФАР расположены между линейками высокочастотной ФАР, образуя ряды. Величины периодов расположения излучателей низкочастотного ФАР в ряду выполняют точно в соответствии с требуемым для заданного сектора сканирования значением, а между рядами дискретно, с шагом, кратным значению периода расположения линеек излучателей высокочастотной ФАР. Излучатели низкочастотного диапазона могут быть расположены не на всей апертуре, образуя двух- и трехрядную структуру, либо занимают всю апертуру, а излучатели высокочастотного диапазона - только центральную часть апертуры, либо могут быть смещены на случайную величину, либо могут быть выполнены в виде укороченных Н-вибраторов с активным плечом длиной L₁ и пассивным плечом L₂, установленных на стойках, выполненных на отрезках коаксиальной линии длиной с симметрирующими щелями длиной h.

Недостатком известных технических решений является повышенный уровень бокового излучения ФАР высокочастотного диапазона, связанный с тем, что при объединении волноводных излучателей в одно- или двухрядные линейки (это является наиболее простым и удобным вариантом как с точки зрения собираемости апертуры ФАР высокочастотного диапазона, так и с точки зрения размещения вибраторов ФАР низкочастотного диапазона) возникает нарушение периодичности структуры расположения излучателей, нарушение плоскостности апертуры и образование переизлучающих щелей вдоль линий соприкосновения линеек излучателей, причем все эти факторы возрастания УБЛ не могут быть скомпенсированы на этапе настройки ДД АС с ЭУЛ. Кроме того, наличие переизлучающих щелей в некоторых случаях может приводить к снижению КУ ФАР высокочастотного диапазона при сканировании в определенных угловых зонах.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается как в снижении уровня боковых лепестков ФАР высокочастотного диапазона, так и недопущении дополнительного снижения коэффициента усиления ФАР высокочастотного диапазона при сканировании в отдельных угловых зонах при сохранении близких к предельным характеристик ФАР низкочастотного диапазона.

Указанный результат достигается тем, что двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом включает фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой объединены в непрерывные линейки и образуют регулярную периодическую структуру, и фазированную антенную решетку (ФАР) низкочастотного диапазона, вибраторные излучатели которой расположены между линейками ФАР высокочастотного диапазона, формируя ряды. Излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру двухдиапазонной антенной системы. Новым в предлагаемой двухдиапазонной антенной системе с электронным управлением лучом является то, что ФАР высокочастотного диапазона выполнена с главным распределителем, распределяющим СВЧ-энергию по квадрантам апертуры, и с 2N - подрешетками, составляющими квадранты апертуры, где N - натуральное число. Каждая из подрешеток состоит из двухрядных волноводных распределителей с установленными на них М ферритовыми фазовращателями с коммутаторами управления, где М - число выходов каждого двухрядного волноводного распределителя, распределяющих СВЧ-энергию по волноводным излучателям. Излучатели ФАР высокочастотного диапазона объединены в К общих панелей излучения, где К - целое число, а каждая из К панелей соединена с не менее чем четырьмя подрешетками.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые позволяют успешно реализовать технический результат.

На фиг.1 изображена излучающая панель двухдиапазонной антенной системы с электронным управлением лучом.

На фиг.2 - пример конструктивного построения двухдиапазонной антенной системы с электронным управлением лучом.

На фиг.3 изображена двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом, апертура которой состоит из четырех панелей излучения.

Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом состоит из волноводных излучателей ФАР высокочастотного диапазона 1, вибраторных излучателей ФАР низкочастотного диапазона 2, главного распределителя 3, 2N- подрешеток, каждая из которых состоит из двухрядных волноводных распределителей 4, М ферритовых фазовращателей 5, коммутаторов управления 6. М ферритовых фазовращателей 5 соединены с волноводными излучателями 1. ФАР высокочастотного диапазона 1 и ФАР низкочастотного диапазона 2 в единой апертуре объединены в К общих панелей излучения 7, где К - целое число начиная с 1, причем а каждая из К панелей соединена с не менее чем четырьмя подрешетками.

Устройство работает следующим образом.

Волноводные излучатели ФАР высокочастотного диапазона 1 и вибраторные излучатели ФАР низкочастотного диапазона 2 и возбуждаются, и формируют соответствующие диаграммы направленности. При этом СВЧ-энергия высокочастотного диапазона подается на излучатели 1 через соответствующие подрешетки. В отличие от прототипа, в котором центры излучателей ФАР высокочастотного диапазона могут быть смещены относительно расчетных положений как в плоскости апертуры, так и ортогональной ей (вследствие чего в ДН появляются паразитные боковые лепестки, в которые уходит часть излучаемой СВЧ-энергии), а также между линейками излучателей образуются переизлучающие щели (вследствие чего теряется еще часть излучаемой СВЧ-энергии), в предлагаемом устройстве эти потери СВЧ-энергии отсутствуют, поэтому реализуется диаграмма направленности с низкими боковыми лепестками.

Объединение в единой апертуре ФАР высокочастотного диапазона и ФАР низкочастотного диапазона в К общих панелей излучения, где К - целое число, позволяет осуществить минимизацию бокового излучения ФАР высокочастотного диапазона.

Улучшаются эксплуатационные характеристики, обусловленные повышением механической прочности, а также достигается снижение трудоемкости и стоимости антенной системы.

Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом, включающая фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой объединены в непрерывные линейки и образуют регулярную периодическую структуру, и фазированную антенную решетку (ФАР) низкочастотного диапазона, вибраторные излучатели которой расположены между линейками ФАР высокочастотного диапазона, формируя ряды, причем излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру двухдиапазонной антенной системы с электронным управлением лучом, отличающаяся тем, что ФАР высокочастотного диапазона выполнена с главным распределителем, распределяющим СВЧ-энергию по квадрантам апертуры, и с 2N - подрешетками, составляющими квадранты апертуры, где N - натуральное число, каждая из которых состоит из двухрядных волноводных распределителей с установленными на них М ферритовыми фазовращателями с коммутаторами управления, где М - число выходов каждого двухрядного волноводного распределителя, распределяющих СВЧ-энергию по волноводным излучателям, причем излучатели ФАР высокочастотного диапазона объединены в К общих панелей излучения, где К - целое число, а каждая из К-панелей соединена с не менее чем четырьмя подрешетками.