Преобразовательный приемопередающий модуль цифровой антенной решетки (варианты)

Авторы патента:

H01Q3/00 - Устройства для изменения ориентации и(или) формы диаграммы направленности волн, излучаемых антенной или группой антенн

Владельцы патента RU 2611600:

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к преобразовательным приемопередающим модулям (ПППМ), и может быть использовано в радиолокации и системах связи для работы в составе цифровых антенных решеток (ЦАР). Преобразовательный приемопередающий модуль цифровой антенной решетки содержит передающий канал с последовательно соединенными преобразователем частоты, на который поступает сигнал гетеродина, усилителем мощности, выход которого подключен к первому плечу первого переключателя передача-прием на ферритовом циркуляторе, второе плечо которого подключено к выходу-входу модуля, и приемный канал с последовательно соединенным первым переключателем передача-прием на ферритовом циркуляторе, третье плечо которого подключено к входу малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя частоты. При этом модуль выполнен многоканальным, в котором встроен многоканальный делитель мощности, который подает сигнал гетеродина к гетеродинным входам каналов. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и уменьшении количества связей в распределительных системах ЦАР. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Данное изобретение относится к радиотехнике, в частности к преобразовательным приемопередающим модулям (ПППM), и может быть использовано в радиолокации и системах связи для работы в составе цифровых антенных решеток (ЦАР) с применением технологий цифрового диаграммообразования на передачу и прием и методов цифровой обработки сигналов. При цифровой обработке сигналов из состава модулей исключаются фазовращатели и аттенюаторы, что значительно упрощает как саму конструкцию модулей, так и систему управления и распределения сигналов в ЦАР.

Известны приемопередающие модули для АФАР (Mimix Broadband [1]), а также активная фазированная антенная решетка с широкоугольным сканированием (Патент РФ №126200 [2]), которые являются близкими аналогами к заявленному техническому решению. В известных изобретениях [1], [2] используются два раздельных преобразователя частоты для передающего и приемного каналов, что усложняет конструкцию модуля, снижает его надежность и требует большого количества связей в системе распределения каналов ЦАР.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является упрощение конструкции модуля, повышение надежности и уменьшение количества связей в распределительных системах ЦАР.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, являются упрощение конструкции, уменьшение массы модуля, повышение его надежности, снижение требований к распределительной системе ЦАР и существенное ее упрощение.

Для достижения поставленных задач представлено два варианта исполнения преобразовательного приемопередающего модуля цифровой антенной решетки.

При первом варианте, для достижения поставленных задач преобразовательный приемопередающий модуль цифровой антенной решетки, который содержит передающий канал с последовательно соединенными преобразователем частоты, на который поступает сигнал гетеродина, усилителем мощности, выход которого подключен к первому плечу первого переключателя передача-прием на ферритовом циркуляторе, второе плечо которого подключено к выходу-входу модуля, и приемный канал с последовательно соединенным первым переключателем передача-прием на ферритовом циркуляторе, третье плечо которого подключено к входу малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя частоты, для приема и передачи используется один и тот же двунаправленный (реверсивный) преобразователь частоты, выход-вход которого подключен к первому плечу дополнительно введенного второго переключателя передача-прием на ферритовом циркуляторе, второе плечо циркулятора соединено с входом усилителя мощности, а третье плечо циркулятора подключено к выходу малошумящего усилителя, при этом переключатели прием-передача могут быть выполнены на полупроводниковых приборах.

Во втором варианте, преобразовательный приемопередающий модуль цифровой антенной решетки выполнен многоканальным, который содержит многоканальный делитель мощности сигнала гетеродина, с которого подается сигнал гетеродина к гетеродинным входам каналов.

Сущность изобретения поясняется структурными схемами.

На фиг. 1 изображена структурная схема одноканального преобразовательного приемопередающего модуля цифровой антенной решетки (Вариант первый), которая состоит из: двунаправленного (реверсивного) преобразователя частоты 1, второго ферритового переключателя передача-прием 2, усилителя мощности 3, первого ферритового переключателя передача-прием 4, малошумящего усилителя 5.

Сущность работы одноканального преобразовательного приемопередающего модуля цифровой антенной решетки (фиг. 1) заключается в том, что в режиме на передачу импульсный сигнал промежуточной частоты, сформированный в цифрово-аналоговом преобразователе блока цифрового диаграммообразования (БЦДО), и сигнал гетеродина поступают на преобразователь частоты 1, где переносится в диапазон СВЧ и, пройдя второй ферритовый переключатель передача-прием 2, передается на усилитель мощности 3. Усиленный сигнал СВЧ через первый ферритовый переключатель передача-прием 4, передается на излучатель антенны.

При работе на прием СВЧ сигналы, отраженные от целей, с излучателя антенны поступают на первый ферритовый переключатель передача-прием 4 и далее на малошумящий усилитель 5, в котором происходит усиление сигнала СВЧ с малым коэффициентом шума. После этого, пройдя через второй ферритовый переключатель передача-прием 2 СВЧ сигнал поступает в преобразователь частоты 1, где смешивается с сигналом гетеродина и преобразуется в сигнал промежуточной частоты и далее передается на аналого-цифровой преобразователь блока цифрового диаграммообразования, в котором производится цифровая обработка сигналов.

На фиг. 2 изображена структурная схема многоканального преобразовательного приемопередающего модуля цифровой антенной решетки (Вариант второй), которая состоит из: делителя мощности сигнала гетеродина 1, первого преобразовательного приемопередающего канала (ПППК1) 2, второго преобразовательного приемопередающего канала (ПППК2) 3 и т.д. до N-го преобразовательного приемопередающего канала (ПППК N) N+1.

Сущность работы многоканального преобразовательного приемопередающего модуля цифровой антенной решетки (фиг. 2) аналогична работе вышеописанного одноканального преобразовательного приемопередающего модуля. С разницей в том, что сигнал гетеродина на преобразователи частоты каждого первого преобразовательного приемопередающего канала (ПППК1) 2, второго преобразовательного приемопередающего канала (ПППК2) 3 и N-го преобразовательного приемопередающего канала (ПППК N) N+1 поступает с выходов многоканального делителя мощности сигнала гетеродина 1, входящего в состав многоканального модуля.

Таким образом, предлагаемые варианты преобразовательного приемопередающего модуля цифровой антенной решетки, благодаря применению общих элементов для передачи и приема сигналов в ЦАР, позволяют снизить массу и повысить надежность модуля, при этом достигается максимальное упрощение системы разводки сигналов в ЦАР и обеспечивается независимое управление диаграммой направленности на передачу и прием, что позволяет существенно повысить функциональные возможности ЦАР.

1. Преобразовательный приемопередающий модуль цифровой антенной решетки, содержащий передающий канал с последовательно соединенными преобразователем частоты, на который поступает сигнал гетеродина, усилителем мощности, выход которого подключен к первому плечу первого переключателя передача-прием на ферритовом циркуляторе, второе плечо которого подключено к выходу-входу модуля, и приемный канал с последовательно соединенным первым переключателем передача-прием на ферритовом циркуляторе, третье плечо которого подключено к входу малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя частоты, отличающийся тем, что для приема и передачи используется один и тот же двунаправленный (реверсивный) преобразователь частоты, выход-вход которого подключен к первому плечу дополнительно введенного второго переключателя передача-прием на ферритовом циркуляторе, второе плечо циркулятора соединено с входом усилителя мощности, а третье плечо циркулятора подключено к выходу малошумящего усилителя, при этом переключатели прием-передача могут быть выполнены на полупроводниковых приборах.

2. Преобразовательный приемопередающий модуль цифровой антенной решетки, содержащий передающий канал с последовательно соединенными преобразователем частоты, на который поступает сигнал гетеродина, усилителем мощности, выход которого подключен к первому плечу первого переключателя передача-прием на ферритовом циркуляторе, второе плечо которого подключено к выходу-входу модуля, и приемный канал с последовательно соединенным первым переключателем передача-прием на ферритовом циркуляторе, третье плечо которого подключено к входу малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя частоты, отличающийся тем, что модуль выполнен многоканальным, в котором встроен многоканальный делитель мощности, который подает сигнал гетеродина к гетеродинным входам каналов.

Изобретение относится к радиолокации. Особенностью заявленной цифровой активной фазированной антенной решетки (ЦАФАР) является то, что четвертый выход синхронизатора соединен с третьим входом коммутатора, пятый и шестой выходы синхронизатора соединены с четвертыми входами первого и второго когерентных гетеродинов, при этом центральный процессор для заданного потребителем режима работы ЦАФАР выдает команды установки начальной частоты и крутизны линейной частотной модуляции в первый и второй когерентный СВЧ гетеродин, команды установки периода повторения и длительности зондирующих импульсов в синхронизатор, команды установки начальной фазы и амплитуды сигнала индивидуально для каждого приемо-передающего модуля (ППМ), параметров модуляции сигнала и приемного строба в программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) каждого ППМ.

Экраны для уменьшения эффекта многолучевого приема // 2602772

Представлена антенная система базовых станций для использования в глобальных спутниковых навигационных системах. Антенная система включает в себя антенну, расположенную над высокоимпедансным емкостным экраном (ВИЕЭ).

Процесс разнесения спектра спутниковой линии связи для информационных и интернет приложений с использованием одиночной антенны и маршрутизатора // 2602666

Изобретение относится к спутниковой сети связи. Технический результат - обеспечение наивысшей пропускной способности в пределах приемлемых критериев надежности и переключение среди множества спектральных линий связи для обеспечения указанной определенной спектральной линии связи между источником и пунктом назначения.

Цифровая сканирующая приемная антенная решетка для радиолокационной станции // 2584458

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных системах. Технический результат - упрощение устройства и увеличение сектора сканирования при постоянной амплитуде главного лепестка ДН антенной решетки.

Способ формирования диаграммы направленности двухкольцевой цифровой фазированной антенной решетки // 2573715

Изобретение относится к антенной технике, а именно к антенным системам с электронным управлением лучом и применением кольцевых цифровых фазированных антенных решеток (ЦФАР) в мобильных и стационарных средствах связи.

Многоэлементная антенная решетка с амплитудной и фазовой компенсацией с адаптивным предварительным искажением для беспроводной сети // 2563455

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для для активного управления угломестной диаграммой направленности излучения антенной решетки. Технический результат - повышение точности компенсации потерь.

Способ формирования провалов в направлениях источников помех в диаграммах направленности плоских фазированных антенных решеток с непрямоугольной границей раскрыва // 2559763

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для пространственного подавления помех путем формирования провалов («нулей») в диаграммах направленности фазированных антенных решеток (ФАР) в направлениях источников помех.

Система управления вентильным электродвигателем вращения антенны рлс // 2541151

Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах.

Передающая антенна // 2532724

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к конструкции передающей антенны для создания радиопомех приемным устройствам радиоэлектронных средств связи, передачи данных, радиоэлектронных и навигационной аппаратуры потребителей сетевых среднеорбитальных спутниковых радионавигационных систем.

Активная фазированная антенная решетка // 2531562

Изобретение относится к радиолокации, в частности к активной фазированной антенной решетке (АФАР). Технический результат - повышение помехозащищенности радиолокационной станции к помехам по зеркальному каналу и уменьшение вероятности возникновения ложных целей.

Цифровая активная фазированная антенная решетка // 2617457

Изобретение относится к радиолокации. Особенностью заявленной цифровой активной фазированной антенной решетки (ЦАФАР) является то, что второй выход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) каждого приемо-передающего модуля (ППМ) через шину данных соединен с восьмым входом программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), десятый выход ПЛИС через шестой выход каждого ППМ и шину данных соединен с третьим входом центрального процессора, при этом центральный процессор для заданного потребителем режима работы ЦАФАР выдает команды установки частоты в первый и второй когерентные СВЧ гетеродины, команды установки периода повторения и длительности зондирующих импульсов в синхронизатор, команды установки начальной фазы и амплитуды сигнала индивидуально для каждого ППМ, общих параметров модуляции сигнала и приемного строба в ПЛИС каждого ППМ. Техническим результатом является снижение объема формируемых в каждом ППМ цифровых данных и пиковой скорости их передачи в центральный процессор. 2 ил.

Нестационарная перископическая антенная система // 2617517

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радиосвязи и радиолокации. Антенная система состоит из опоры со свободным центром, излучателя, расположенного внутри опоры со свободным центром, переизлучателя, установленного на опоре и имеющего возможность менять ориентацию по азимуту в широких пределах (вращаться). Причем переизлучатель расположен таким образом, что центр его проекции находится тоже внутри опоры. При этом излучатель выполнен в виде антенны с вращающейся поляризацией поля, а между излучателем и переизлучателем установлен поляризатор, преобразующий волну с круговой поляризацией в волну с другой поляризацией и имеющий возможность менять ориентацию по азимуту в широких пределах (вращаться), причем поляризатор и переизлучатель жестко связаны между собой. Технический результат заключается в устранении изменения плоскости поляризации при изменении ориентации переизлучателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Многолучевая антенна // 2626023

Многолучевая антенна, в которой передающий канал от фокального устройства (2) к приемникам передающих парциальных усилителей усилительной решетки (1) выполнен в виде светового излучения, модулированного передаваемым радиосигналом. Световое излучение создается парами близко расположенных друг к другу светодиодных лазеров с различной длиной волны, размещенных в приемо-передающих модулях (8, 10) на фокальной поверхности (4). Приемники передающих парциальных усилителей выполнены как два близко расположенных фотоприемника с соответствующими светофильтрами. Луч (5) двойной поляризации образуется модулем (8), при этом световое излучение с амплитудным распределением (7) освещает фотоприемники передающих парциальных усилителей на апертуре (А). Луч (6) двойной поляризации образуется модулем (10), при этом световое излучение с амплитудным распределением (9) освещает фотоприемники передающих парциальных усилителей на апертуре (А1), при этом апертура (А1) может быть не соосна с апертурой (А). 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки // 2642515

Изобретение относится к системам радиолокации. Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки, содержащей линии задержки, причем линии задержки в антенне настраиваются таким образом, что прием и передача осуществляются электромагнитным излучением, сходящимся в фокусе эллипсоида. Технический результат заключается в возможности формирования эллиптической диаграммы направленности с возможностью изменения параметров АФАР для определения азимута, угла места и дистанции до цели. 2 ил.

Способ углового сверхразрешения цифровыми антенными решетками // 2642883

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к радиоэлектронным системам, применяющим цифровые антенные решетки. Способ заключается в том, что формирование в одноименных парциальных лучах многолучевой диаграммы направленности цифровой антенной решетки комплексных цифровых сигналов каналов виртуальной апертуры осуществляется из соответствующих комплексных цифровых сигналов каналов реальной апертуры путем их задержки во времени. Величину временных задержек в одноименных парциальных лучах априорно определяют по разности хода фазовых фронтов волн между соответствующими каналами реальной и виртуальной апертур, участвующими в формировании соответствующих сигналов каналов виртуальной апертуры. Технический результат заключается в достижении углового сверхразрешения и точности измерения угловых координат, определяемых суммой реальной апертуры цифровой антенной решетки и синтезированной виртуальной, при произвольном местоположении элементов групповой цели с разными ЭПР и различном положении ДН. 14 ил.

Компенсация неидеальной поверхности рефлектора в системе спутниковой связи // 2647559

Изобретение относится к области спутниковой связи и может быть использовано для компенсации неидеальной поверхности рефлектора в системе спутниковой связи. Предложен способ, который включает измерение амплитуды и фазы сигналов, отраженных от рефлектора спутника, причем эти амплитуды и фазы формируют первую совокупность результатов измерения. Способ включает расчет корреляционной матрицы элементов как функции от первой совокупности результатов измерения. Корреляционная матрица элементов представляет диаграмму излучения облучающего элемента рефлектора. При этом способ включает регулирование диаграммы направленности сформированного пучка формирователя пучков на основании корреляционной матрицы элементов, что обеспечивает компенсацию неидеальной поверхности рефлектора. Технический результат – повышение точности компенсации неидеальной поверхности рефлектора. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.