Цифровая кольцевая антенная решётка

Изобретение относится к антенной технике и, в частности, к конструированию цифровых кольцевых антенных решеток (ЦКАР). Цифровая кольцевая антенная решетка содержит печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, основание выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные излучатели антенные (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами. Технический результат заключается в повышении точности определения координат и повышении быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике и, в частности, к конструированию цифровых кольцевых антенных решеток (ЦКАР).

Известна кольцевая фазированная антенная решетка [SU №1531183 A1, H01Q 3/26, опубл. 23.12.1989], содержащая K=n*N излучателей, разнесенных на угол 360°/K, N многопозиционных коммутаторов, n выходов каждого из которых соединены с соответствующими излучателями, разнесенными на угол 360°/n, а первые входы каждого многопозиционного коммутатора через последовательно соединенные аттенюаторы и фазовращатели подключены к N выходам делителя мощности, и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам многопозиционных коммутаторов, фазовращателей и аттенюаторов, отличающаяся тем, что многонозиционные коммутаторы выполнены с двумя СВЧ-входами, делитель мощности выполнен с 2 N выходами, причем второй вход каждого многопозиционного коммутатора присоединен к соответствующему выходу делителя мощности, причем каждый из N многопозиционных коммутаторов с n выходами содержит два разветвителя на n направлений, одноименные плечи которых соединены в общую точку и в каждом плече на ра сстоянии Д/4 от точек разветвления и общей точки установлены коммутирующие диоды, подключенные к блоку управления, причем волновые сопротивления плеч от точки разветвления до коммутирующих диодов равны W0 yn-1, где W0 - волновое сопротивление плеч от коммутирующих диодов до общей точки.

Недостатоком данной кольцевой фазированной антенной решетки являются большие габаритные размеры, масса и связанные с этим большая потребляемая мощность и тепловыделение антенны.

Наиболее близкой к заявляемой является активная фазированная антенная решетка [RU №88214 U1, H01Q 21/00, опубл. 27.10.2009], содержащая печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, причем она выполнена в виде металлического диска круглой формы, на одной стороне которого расположены активные элементы, фазовращатели и аттенюаторы, делители мощности, а на противоположной стороне расположены элементы схемы управления, элементы схемы питания, и по окружности диска установлены печатные антенные излучатели, причем активные элементы и излучатели объединены в группы по окружности, а группы соединены между собой, при этом активные элементы установлены на печатных платах, а элементы схемы управления и элементы схемы питания установлены на многослойных печатных платах, причем каждый антенный излучатель выполнен в виде симметричного печатного вибратора с рефлектором и директором, причем активные элементы выполнены в виде приемных малошумящих усилителей и/или в виде передающих усилителей мощности.

Недостатком данной кольцевой фазированной антенной решетки является небольшая точность опрделения координат и низкое быстродействие за счет аналоговой обработки и синтеза сигналов.

Техническим результатом является повышение точности определения координат и повышение быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов.

Технический результат достигается тем, что в цифровой кольцевой антенной решетке, содержащей печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, дополнительно введено основание и выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные антенные излучатели (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами, причем приемопередающие и печатные антенные излучатели объединены в группы по шести секторам, а группы соединены между собой высокочастотными кабелями, расположенными на модуле функционального управления и обработки информации, причем электрорадиоизделия и электрорадиоизделия СВЧ установлены на печатных платах СВЧ, а ЭРИ управления и ЭРИ схемы питания установлены на многослойных печатных платах.

Введение указанных дополнительных элементов и последовательности и их соединения обеспечивают повышение точности определения координат и повышение быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов.

На фиг. 1 представлена схема цифровой кольцевой антенной решетки.

На фиг. 2 представлен общий вид цифрового приемопередающего модуля.

Цифровая кольцевая антенная решетка (фиг. 1) содержит цифровые восьмиканальные приемопередающие модули (ЦППМ) 1, электрорадиоизделия (ЭРИ) и ЭРИ СВЧ (не показаны), печатные антенные излучатели 2, модули подсистемы питания 3, модуль функционального управления и обработки информации 4, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты 5, составное металлическое основание 6, вычислительный блок (не показан), составное композитное радиопрозрачное укрытие (не показано), линии питания и управления (не показаны), полосковые и микрополосковые линии передачи (не показаны).

Цифровая кольцевая антенная решетка (фиг. 1) содержит печатные антенные излучатели 2, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели 2, основание 6 выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные антенные излучатели 2 (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями 1, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания 3, модули 4 функционального управления и обработки информации, модуль 5 синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами, причем приемопередающие и печатные антенные излучатели объединены в группы по шести секторам, а группы соединены между собой высокочастотными кабелями, расположенными на модуле функционального управления и обработки информации, причем электрорадиоизделия и электрорадиоизделия СВЧ установлены на печатных платах СВЧ, а ЭРИ управления и ЭРИ схемы питания установлены на многослойных печатных платах.

Пример исполнения антенны

Большая часть существующих на сегодняшний день РЛС выполнена с использованием рупорно-щелевых антенн. Как правило, конструктивно РЛС разделяются на два устройства:

- антенна с приемопередатчиком в устройстве сканирования;

- компьютерный индикатор со средством автоматической радиолокационной прокладки и блоком питания.

К недостаткам таких РЛС можно отнести невозможность идентификации целей, ухудшение характеристик в сложных погодных условиях, низкая скорость сканирования окружающей обстановки, необходимость проводить частое техническое обслуживание.

Выполнение цифровой радиолокационной станции и, в частности антенн, в виде набора печатных плат СВЧ и многослойных плат позволяет использовать достижения интегральной технологии при проектировании. Объединение приемопередающих модулей и печатных антенных 2 излучателей в группы на составном металлическом основании 6, а также управление каждым излучателем 2 позволяет обеспечить равномерное распределение как передающей мощности (в режиме передачи), так и принимаемой мощности (в режиме приема) при сканировании по сектору тора. Составное металлическое основание 6 в форме многогранника, аппроксимирующего тор (24 грани), на каждой грани (подрешетки) выполняет функцию экрана теплоотвода и несущей конструкции. ЦКАР является приемопередающей, ее активные элементы СВЧ в составе каждого канала цифрового приемопередающего модуля 1 выполнены в виде монолитных интегральных схем (МИС) малошумящего усилителя (МШУ) и МИС усилителя мощности. Каждый печатный антенный излучатель 2 выполнен в виде печатного вибратора с делителем мощности и системой директоров. Кроме того, данная конструкция позволяет обеспечить большую эффективность ЦКАР за счет более высокой технологичности, более высокой надежности, более низкой себестоимости и за счет снижения массогабаритных характеристик. Кроме того, подобная конструкция ЦКАР обеспечивает более широкие функциональные возможности при проектировании крупногабаритных антенных систем, в которых она может использоваться как элемент системы (например, при проектировании ЦКАР в виде цилиндрической конструкции).

Также преимуществами заявляемой ЦКАР является то, что антенные элементы расположены в форме многогранника, модульность и универсальность конструкции приемопередающего модуля, внутри корпуса расположена не только система питания и управления, но и система обработки сигналов, а также блок сопряжения с индикаторным устройством, диаметр конструкции определяется исходя из требуемой ширины диаграммы направленности, выполнение антенны в виде одного ряда приемопередающих модулей обеспечивает уменьшение габаритных размеров, массы, потребляемой мощности, тепловыделения, улучшает ремонтопригодность, антенные элементы выполнены в виде пассивных печатных антенных излучателей, а алгоритмы обработки информации с учетом выбранной конструкции обеспечивают режим сверхразрешения.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет обеспечить повышение точности определения координат и повышение быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов.

1. Цифровая кольцевая антенная решетка, содержащая печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, отличающаяся тем, основание выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные антенные излучатели (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами.

2. Цифровая кольцевая антенная решетка по п. 1, отличающаяся тем, что приемопередающие и печатные антенные излучатели объединены в группы по шести секторам, а группы соединены между собой высокочастотными кабелями, расположенными на модуле функционального управления и обработки информации.

3. Цифровая кольцевая антенная решетка по п. 1, отличающаяся тем, что электрорадиоизделия (ЭРИ) и электрорадиоизделия СВЧ установлены на печатных платах СВЧ, а ЭРИ управления и ЭРИ схемы питания установлены на многослойных печатных платах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к фазированной антенной решетке, более конкретно - к фазированной антенной решетке с адаптируемой поляризацией для мобильного устройства. Монолитно-интегрированный антенный модуль миллиметрового диапазона содержит множество антенных элементов, радиочастотную интегральную схему (RFIC) и цепь питания.

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в авиационных системах радиосвязи МВ-ДМВ диапазона. Способ предлагает одновременное выполнение следующих операций: оценку вектора текущих значений параметров сигнала методом нелинейной фильтрации с использованием оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала на элементах антенной системы ; оценку вектора амплитудно-фазового распределения сигнала с использованием алгоритма линейной фильтрации и с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH, полученных в результате адаптации; адаптацию априорно неизвестных параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH вектора амплитудно-фазового распределения сигнала методом максимального правдоподобия с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве наземной передающей и/или приемной антенны с эллиптической (круговой) поляризацией. Антенна содержит четыре одинаковых симметричных вибратора, установленные на опоре-мачте и наклоненные на одинаковый угол по отношению к плоскости.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам формирования диаграммы направленности цифровыми антенными решетками при обзоре пространства и земной поверхности, и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС).

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем во вторичной радиолокации. Антенная система вторичного радиолокатора состоит из основной антенны канала запроса, антенны канала подавления боковых лепестков, установленной вне основной антенны канала запроса.

Изобретение относится к технике измерений ФАР с большим числом N элементов и может применяться для их диагностики при частичном или полном отказе устройства управления фазой части излучателей тестируемой ФАР в процессе разработки, изготовления, настройки и эксплуатации ФАР.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке устройств для излучения радиоволн преимущественно дециметрового и более длинноволнового диапазона электромагнитных волн.

Изобретение относится к антенной технике. Устройство для беспроводной связи, содержащее: антенный модуль миллиметрового диапазона, содержащий по меньшей мере два антенных элемента, корпус, включающий в себя проводящие структуры с апертурой для согласования антенного модуля с внешним пространством.

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре и может применяться в антенной технике в качестве полотна антенного фазированной антенной решетки (ФАР). Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, точность позиционирования и надежность крепления большого количества элементов ФАР.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в составе радиолокационных станций. Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки, основан на размещении на ее поверхности 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 сигналов, проходящих через излучатели.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах связи при передаче широкополосных сигналов в условиях ведения радиоразведки, а также для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии. В передающую адаптивную антенную решетку, содержащую N антенных элементов, N блоков комплексного взвешивания сигналов, адаптивный процессор, выполненный из совокупности К блоков формирования весовых коэффициентов, дополнительно введены система усилителей, N цифро-аналоговых преобразователей, система распределения мощности, источник питания, возбудитель, модулятор, в адаптивный процессор дополнительно введен блок аппроксимации вектора весовых коэффициентов, а в каждый из К блоков формирования вектора весовых коэффициентов дополнительно введены блок формирования управляющего вектора и блок формирования помехового вектора. Технический результат заключается в возможности обеспечения передачи широкополосных сигналов в необходимых направлениях в условиях обеспечения радиоскрытности, электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии. 7 ил.

Изобретение относится к устройству для мультистатических измерений сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов с антенным устройством, которое содержит несколько антенных кластеров, и к способу выполнения устройства. Способ конфигурации мультистатического измерительного устройства с антенным устройством (100), которое образуется из нескольких антенных кластеров (101), где каждый антенный кластер (101) содержит несколько передающих антенн (11) и несколько приемных антенн (12). Конфигурационная группа (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется посредством размещения подгруппы антенных кластеров (101) антенного устройства (100) в конфигурационной группе (102, 108, 109, 110, 111, 112). Подгруппа антенных кластеров (101) данной конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется в качестве приемного кластера, в котором активируются исключительно приемные антенны (12) антенного кластера (101). Подгруппа антенных кластеров (101) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется в качестве передающих кластеров (105) посредством активации передающих антенн (11). СВЧ-сигналы, излучаемые всеми передающими антеннами (11) всех передающих кластеров (105) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) и отражаемые от объекта, измеряются в каждой приемной антенне (12) приемных кластеров (104) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112). Технический результат заключается в возможности получать изображение с относительно низкими требованиями к вычислительным ресурсам. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в радиолокации, а также в системах радиоэлектронного подавления. Устройство содержит систему формирования когерентной сетки частот (1), излучающие элементы (2), управляемые фазовращатели (3), систему управления фазовращателями (4), импульсные модуляторы (5), импульсный генератор (6), управляемые линии задержки (7), систему управления задержкой импульса (8), опорный генератор (9) и синхронизатор систем управления линиями задержки и управляемыми фазовращателями (10). Технический результат изобретения заключается в устранении зависимости периода формируемых импульсов от количества спектральных компонент сигнала для заданной ширины спектра. 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Модуль проходной фазированной антенной решетки (ФАР) содержит основание модуля в виде печатной платы и элементы ФАР, соединенные с основанием модуля. На основании модуля в пространстве между элементами ФАР размещены драйверы системы управления лучом (СУЛ), выполненные в виде интегральных микросхем и электронных компонентов. При этом печатная плата элемента ФАР может содержать вырез между контактными площадками, в котором размещены микросхемы драйверов СУЛ и электронные компоненты. Микросхема драйвера СУЛ обеспечивает управление одним или несколькими фазовращателями элементов ФАР путем подачи на элемент управления каждого фазовращателя двух разнополярных управляющих импульсов напряжения с регулируемыми длительностями и интервалом между ними, а также контроль установленных управляемых фазовых сдвигов и контроль целостности электрических цепей и фазовращателей элементов ФАР. Технический результат состоит в обеспечении возможности управления фазовращателями элементов ФАР непосредственно в модуле проходной ФАР при шаге расположения элементов ФАР, позволяющем обеспечить однолучевое электрическое сканирование с максимальным углом отклонения луча от нормали к раскрыву ФАР не менее 45°. Применение таких модулей при построении ФАР с широкоугольным электрическим сканированием луча позволяет существенно уменьшить габариты антенной системы, включающей ФАР и систему управления лучом, значительно упростить коммутацию цепей управления фазовращателями элементов ФАР за счет исключения длинных проводников, соединяющих фазовращатели с системой управления лучом, и в результате повысить технологичность сборки и надежность антенной системы в целом, а также увеличить коэффициент усиления ФАР за счет снижения погрешности установки требуемых фазовых сдвигов в фазовращателях. Использование модулей проходной ФАР в антенных системах с количеством элементов 10000 и более дает возможность сохранить низкое вносимое элементом ФАР ослабление за счет отсутствия необходимости увеличения его длины при большом количестве элементов в модуле ФАР и, таким образом, сохранить высокий коэффициент усиления ФАР. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться для калибровки приемных активных фазированных антенных решеток (АФАР), применяемых в радиолокационных станциях дальнего обнаружения. На вход каждого приемного модуля подают калибровочный сигнал в виде когерентной последовательности N радиоимпульсов, мощность которых имеет значения одного порядка с мощностью сигналов, поступающих на входы приемных модулей при работе РЛС в штатном режиме. После их усиления, преобразования на промежуточную частоту и аналого-цифрового преобразования с выделением квадратурных составляющих комплексных амплитуд выходных сигналов приемных модулей осуществляют их последовательное N-кратное когерентное суммирование. Формируют комплексные калибровочные коэффициенты путем сравнения комплексной амплитуды накопленного выходного сигнала приемного модуля, принятого за опорный, с комплексными амплитудами накопленных выходных сигналов калибруемых приемных модулей. Выравнивание комплексных коэффициентов передачи приемных модулей для обеспечения равномерного амплитудно-фазового распределения поля на раскрыве АФАР осуществляют путем комплексного умножения комплексных амплитуд выходных сигналов калибруемых приемных модулей на соответствующие комплексные калибровочные коэффициенты. Причем диаграмму направленности АФАР формируют путем весового суммирования комплексной амплитуды выходного сигнала опорного приемного модуля со скорректированными значениями комплексных амплитуд выходных сигналов всех калибруемых приемных модулей. Технический результат заключается в повышении точности калибровки при одновременном упрощении конструкции приемного модуля АФАР. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к антеннам, предназначенным для излучения и приема волн двух ортогональных поляризаций. Результат достигается тем, что в турникетной антенне, содержащей два крестообразно расположенных вибратора, к зазору в средней точке которых присоединены входные коаксиальные кабели, плечи вибраторов выполнены из металлического листа в виде равнобедренных прямоугольных треугольников, расположенных в одной плоскости, с вершинами прямого угла в центре антенны. Дальние от центра антенны края каждого вибратора соединены между собой металлической полосой, расположенной по биссектрисе прямого угла. Ширина металлической полосы и высота ее расположения над вибраторами много меньше длины рабочей волны. Входные кабели проложены от центра антенны по металлическим полосам к одному из плеч каждого вибратора и по нему к зазору между плечами вибратора. Технический результат изобретения состоит в расширении частотного диапазона, упрощении конструкции, уменьшении габаритов, улучшении согласования. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных устройствах, требующих получения радиоимпульсов с высокой импульсной мощностью, например в системах дальней космической связи и радиолокации. В изобретении используется прототип, включающий в себя сканирующую антенную решетку и фазированную антенную решетку (ФАР) проходного типа. Прототип позволяет формировать и излучать импульсные сигналы, мощность которых в N2 раз превышает мощность, подводимую к одному элементу сканирующей решетки, где N - количество элементов сканирующей антенной решетки. Однако энергопотенциал прототипа ограничен площадью эффективной поверхности раскрыва ФАР проходного типа. С целью увеличения энергопотенциала в прототип введена двухзеркальная антенна, ФАР проходного типа выполняет роль облучателя вспомогательного зеркала этой антенны, при этом передающая апертура этой ФАР сфокусирована на точку, отличающуюся от точки фокуса основного зеркала двухзеркальной антенны. Эффективная поверхность двухзеркальной антенны может на порядки превосходить эффективную поверхность ФАР прототипа, позволяя пропорционально увеличить энергопотенциал устройства. 9 ил.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для калибровки приемно-передающих активных фазированных антенных решеток (ФАР). Способ калибровки активной ФАР, в котором для калибровки приемных каналов приемно-передающих модулей на их входы подают контрольный сигнал, на основе сравнения амплитуд и фаз выходных сигналов приемных каналов калибруемых модулей с амплитудой и фазой выходного сигнала приемного канала опорного приемно-передающего модуля формируют корректирующие сигналы, которые используют для регулировки комплексных коэффициентов передачи приемных каналов калибруемых приемно-передающих модулей. Аналогично осуществляют калибровку и передающих каналов приемно-передающих модулей, причем калибровка передающих каналов модулей производится независимо от калибровки приемных каналов модулей, в качестве опорного выбирается приемно-передающий модуль, расположенный в центре апертуры активной ФАР, а формирование корректирующих сигналов осуществляют с учетом обеспечения требуемого закона амплитудного распределения поля на апертуре приемно-передающей активной ФАР. Техническим результатом является повышение точности калибровки передающих каналов приемно-передающих модулей активной ФАР, расширение области возможных применений способа калибровки и обеспечение требуемого амплитудного распределения на апертуре антенны. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Способ включает вычисление сигнала F0 по формуле: . Дополнительно вычисляют два сигнала F1 и F2 по формулам: , и определяют параметр а: . Выходной сигнал V0 приемной антенной решетки формируют в зависимости от параметра а, в соответствии с выражением: Технический результат заключается в снижении уровня боковых лепестков при сохранении ширины основного лепестка диаграммы направленности приемной антенной решетки. 10 ил.
Наверх