Способ построения приёмопередающего модуля активной фазированной антенной решётки

Изобретение относится к приемопередающим устройствам СВЧ-колебаний, предназначенным для работы в составе активной фазированной антенной решетки (АФАР). Технический результат - снижение размеров приемопередающего модуля и снижение потерь передаваемого и принимаемого сигналов. Достигается тем, что радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля устанавливают с двух сторон на теплоотводящее основание. В корпус приемопередающего модуля устанавливают N приемопередающих каналов с твердотельными усилителями мощности в передающей части каждого канала, а также модуль управления и цифровой обработки сигналов. При этом количество тепловых труб в теплоотводящем основании определяется числом N каналов. На переднюю панель корпуса приемопередающего модуля устанавливают N антенных элементов и соединяют каждый антенный элемент линией связи минимальной длины с одним из приемопередающих каналов, устанавливают расстояние между антенными элементами в зависимости от требуемого сектора сканирования диаграммы направленности приемопередающего модуля, а размеры передней панели приемопередающего модуля выполняют с учетом возможности формирования антенной решетки путем установки нескольких ППМ вплотную друг с другом с сохранением расстояния между антенными элементами в антенной решетке. Устанавливают размер теплостока таким образом, чтобы на задней поверхности корпуса приемопередающего модуля можно было разместить электрические разъемы. 2 ил.

 

Изобретение относится к приемопередающим устройствам СВЧ колебаний, предназначенным для работы в составе активной фазированной антенной решетки (АФАР).

Известен способ построения приемопередающего модуля (ППМ) [1 - стр. 551. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. М.: Техносфера. 2014. Кн.1], при котором устанавливают радиоэлектронные узлы ППМ в отдельный металлический корпус, при этом на дне корпуса устанавливают устройство управления, фазовращатель, первый вход-выход которого является входом-выходом ППМ, а его второй вход-выход через коммутатор соединяют со входом передающей части ППМ с твердотельным усилителем мощности, выход передающей части соединяют через согласующее устройство с антенным разъемом, вход приемной части соединяют со вторым выходом согласующего устройства, а выход с коммутатором, при этом корпус ППМ закрывается крышкой.

К недостаткам известного способа следует отнести:

- избыточную массу АФАР, построенных на основе таких ППМ за счет того, что каждый канал имеет свой металлический корпус, а для построения многоэлементной антенной решетки требуется большое количество ППМ;

- большое количество связей в АФАР за счет того, что необходимо устанавливать соединения между каналами АФАР;

- потери мощности передаваемого и принимаемого сигнала в кабеле, соединяющем приемопередающий модуль с антенным элементом АФАР;

- радиоэлектронные узлы установлены на одной стороне корпуса, что значительно увеличивает размеры корпуса.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ построения радиоэлектронного модуля [2 - рис. 2.28, стр. 150 - Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлетронной аппаратуре. М; Высш.шк., 1984. - 247 с], взятый за прототип, заключающийся в том, что устанавливают радиоэлектронные узлы модуля на одну сторону монтажной платы, отводят тепло от них с помощью тепловых труб, установленных в монтажной плате и соединенных одним из концов с теплостоком, от которого отводят тепло путем конвективного воздушного охлаждения при установке его в приборную стойку.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- прототип имеет большие размеры за счет низкой плотности монтажа узлов модуля, которые устанавливаются только на одной стороне теплоотводящего основания;

- в прототипе существуют избыточные потери передаваемого и принимаемого сигналов, поскольку соединение приемопередающего модуля с антенным элементом, через который производится излучение и прием сигналов, производится с помощью кабелей. При этом потери будут определяться длиной кабеля и потерями в соединителях, что вызывает ухудшение параметров АФАР.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение размеров приемопередающего модуля.

Для решения указанной задачи предлагается способ построения ППМ АФАР, при котором устанавливают радиоэлектронные узлы модуля на теплоотводящее основание со встроенными тепловыми трубами, соединенных одним концом с теплостоком, расположенном на задней поверхности корпуса модуля, отводят тепло от узлов модуля через теплосток во внешнюю систему охлаждения.

Согласно изобретению, радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля устанавливают с двух сторон на теплоотводящее основание, в корпус приемопередающего модуля устанавливают N приемопередающих каналов с твердотельными усилителями мощности в передающей части каждого канала, а также модуль управления и цифровой обработки сигналов, при этом количество тепловых труб в теплоотводящем основании определяется числом N каналов, на переднюю панель корпуса приемопередающего модуля устанавливают N антенных элементов и соединяют каждый антенный элемент линией связи минимальной длины с одним из приемопередающих каналов, устанавливают расстояние между антенными элементами в зависимости от требуемого сектора сканирования диаграммы направленности приемопередающего модуля, а размеры передней панели приемопередающего модуля выполняют с учетом возможности формирования антенной решетки путем установки нескольких приемопередающих модулей вплотную друг с другом с сохранением расстояния между антенными элементами в антенной решетке, устанавливают размер теплостока таким образом, чтобы на задней поверхности корпуса приемопередающего модуля можно было разместить электрические разъемы.

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение потерь передаваемого и принимаемого сигналов.

Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что их отличие заключается в следующем:

- в прототипе радиоэлектронные узлы модуля устанавливаются на одной стороне теплоотводящего основания, в предлагаемом способе радиоэлектронные узлы устанавливаются с двух сторон теплоотводящего основания, что почти в два раза снижает габаритные размеры корпуса ППМ;

- в прототипе используются соединения между модулем и антенными элементами с помощью кабелей, что вызывает избыточные потери принимаемого и передаваемого сигналов и ухудшает параметры АФАР, в предлагаемом способе антенные элементы установлены на передней панели приемопередающего модуля в непосредственной близости от приемопередающих каналов и соединены с ними линиями связи минимальной длины.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа построения приемопередающего модуля из литературы не известно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг. 1. приведен один из вариантов приемопередающего модуля, построенного с использованием предлагаемого способа.

На фиг. 2 приведен один из вариантов размещения тепловых труб в теплоотводящем основании.

При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность действий:

- устанавливают радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля на теплоотводящее основание со встроенными тепловыми трубами, соединенных одним концом с теплостоком, расположенном на задней поверхности корпуса приемопередающего модуля, отводят тепло от узлов модуля через теплосток во внешнюю систему охлаждения - 1;

- радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля устанавливают на теплоотводящее основание с двух сторон, в корпус приемопередающего модуля устанавливают N приемопередающих каналов с твердотельными усилителями мощности в передающей части каждого канала, а также модуль управления и цифровой обработки сигналов, при этом количество тепловых труб в теплоотводящем основании определяется числом N каналов - 2;

- на переднюю панель корпуса приемопередающего модуля устанавливают N антенных элементов и соединяют каждый антенный элемент линией связи минимальной длины с одним из приемопередающих каналов - 3;

- устанавливают расстояние между антенными элементами в зависимости от требуемого сектора сканирования диаграммы направленности приемопередающего модуля, а размеры передней панели приемопередающего модуля выполняют с учетом возможности формирования антенной решетки путем установки нескольких приемопередающих модулей вплотную друг с другом с сохранением расстояния между антенными элементами в антенной решетке - 4,

- устанавливают размер теплостока таким образом, чтобы на задней поверхности корпуса приемопередающего модуля можно было разместить электрические разъемы -5.

Один из вариантов ППМ, содержащего четыре канала, построенного с использованием предлагаемого способа, содержит (фиг. 1) теплоотводящее основание 1, переднюю панель 2 и теплосток 3, расположенный на задней поверхности корпуса модуля.

В теплоотводящем основании 1 выполнены канавки 4 (фиг. 2) для установки тепловых труб 5. На фиг. 2 показана часть теплоотводящего основания 1, в котором в одной из канавок 4 для примера показана только часть тепловой трубы 5.

Радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля устанавливают на обе стороны теплоотводящего основания 1. При этом приемные части приемопередающих каналов под единой крышкой 6 (фиг. 1) располагают на одной стороне теплоотводящего основания 1, параллельно друг другу таким образом, чтобы антенные разъемы (на фиг. 2 не показаны) выходили на переднюю панель 2 ППМ и соединялись короткими линиями связи с антенными элементами 7. На верхней стороне теплоотводящего основания 1 располагаются также модуль управления и цифровой обработки сигналов 8 и блок интерфейсов 9. Передающие части 10 приемопередающих каналов устанавливают на другую сторону теплоотводящего основания 1. На фиг. 2 показан пример ППМ с четырьмя каналами.

Размер теплостока 3 обеспечивает установку на задней поверхности корпуса ППМ электрических разъемов 11.

Расстояние dX между антенными элементами 7 определяется максимальным углом отклонения 0 максимума диаграммы направленности в азимутальной плоскости при использовании ППМ в АФАР в соответствии [3-стр. 34, Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток. Под ред. Д.И. Воскресенского, М., «Радиотехника», 2003] соотношением:

где λ - длина волны используемого сигнала.

Размеры передней панели 2 выполняют с учетом возможности формирования антенной решетки путем установки нескольких приемопередающих модулей вплотную друг с другом с сохранением расстояния между антенными элементами в антенной решетке.

Предлагаемый ППМ обеспечивает построение на его основе антенных устройств с большим числом антенных элементов путем установки требуемого количества ППМ рядом друг с другом, при этом сохраняется расчетное расстояние между антенными элементами.

Предлагаемый способ построения ППМ обеспечивает:

- снижение размеров приемопередающего модуля за счет установки радиоэлектронных узлов с двух сторон теплоотводящего основания 1, в то время как в прототипе радиоэлектронные узлы устанавливаются только на одной стороне теплоотводящего основания. За счет этого габаритные размеры ППМ, реализованного по предлагаемому способу, уменьшаются почти в два раза относительно прототипа;

- снижение потерь передаваемого и принимаемого сигнала за счет расположения антенных элементов в непосредственной близости от приемопередающих каналов ППМ с твердотельными усилителями мощностями и уменьшения длины соединений между ними, в то время как в прототипе соединение с антенными элементами осуществляется с помощью кабелей, что вызывает потери передаваемого и принимаемого сигнала.

Работоспособность предлагаемого способа была проверена на макете устройства (фиг. 1). Испытания показали совпадение полученных характеристик с расчетными.

Способ построения приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки, при котором устанавливают радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля на теплоотводящее основание со встроенными тепловыми трубами, соединенными одним концом с теплостоком, расположенном на задней поверхности корпуса приемопередающего модуля, отводят тепло от узлов модуля через теплосток во внешнюю систему охлаждения, отличающийся тем, что радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля устанавливают с двух сторон на теплоотводящее основание, в корпус приемопередающего модуля устанавливают N приемопередающих каналов с твердотельными усилителями мощности в передающей части каждого канала, а также модуль управления и цифровой обработки сигналов, при этом количество тепловых труб в теплоотводящем основании определяется числом N каналов, на переднюю панель корпуса приемопередающего модуля устанавливают N антенных элементов и соединяют каждый антенный элемент линией связи минимальной длины с одним из приемопередающих каналов, устанавливают расстояние между антенными элементами в зависимости от требуемого сектора сканирования диаграммы направленности приемопередающего модуля, а размеры передней панели приемопередающего модуля выполняют с учетом возможности формирования антенной решетки путем установки нескольких приемопередающих модулей вплотную друг с другом с сохранением расстояния между антенными элементами в антенной решетке, устанавливают размер теплостока таким образом, чтобы на задней поверхности корпуса приемопередающего модуля можно было разместить электрические разъемы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах связи и радиолокации. Техническим результатом изобретения является получение высокого коэффициента усиления антенной решетки при низком уровне боковых лепестков (УБЛ) диаграммы направленности (ДН).

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к приемопередающим апертурным антенным устройствам СВЧ диапазона, предназначенным для использования в ограниченных по объему радиопрозрачных укрытиях (антенных обтекателях).

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к антеннам мобильных установок с приемно-передающими модулями (ППМ) со сравнительно высокими тепловыделениями, например для антенн с активными фазированными антенными решетками (АФАР).

Использование: для применения в радиолокации, связи и других системах, размещенных на летательных аппаратах. Сущность изобретения заключается в том, что приемо-передающая активная фазированная антенная решетка содержит линейки излучателей, модули приемо-передающие усилительные, делитель тестового сигнала (ДТС) и диаграммообразующий сумматор.

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) с применением технологий цифрового диаграммообразования на передачу и прием, и методов цифровой обработки сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенным решеткам миллиметрового диапазона для 3D радара. Техническим результатом является максимальное соотношение поля обзор/разрешение при минимальном числе приемопередатчиков, уменьшение размера антенной решетки за счет наиболее эффективного использования поверхности.

Изобретение относится к области молниезащитных комбинированных систем. Технический результат – обеспечение защиты электрической схемы, находящейся в условиях внешней среды.

Активная передающая антенная система радиоподавления низкоорбитальных спутников-ретрансляторов системы связи относится к радиотехнике, в частности к устройствам, излучающим радиопомехи, создающие радиоподавление приемной аппаратуре спутников-ретрансляторов (CP) спутниковой группировки современных низкоорбитальных систем спутниковой связи (НССС) L-диапазона.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях. Способ формирования пеленгационных ДН (суммарной и разностной одновременно) в АКЭС основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину: где: i - номера активных линеек излучателей;λ - длина волны в среде распространения излученного поля;R - радиус цилиндра;ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;ϕi - угловое направление оси ДН i-той активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-той активной линейке излучателей; в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях. Способ формирования пеленгационных ДН в антенне кругового электронного сканирования основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину где i - номера активных линеек излучателей;λ - длина волны в среде распространения излученного поля;R - радиус цилиндра;ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;ϕi - угловое направление оси ДН i-й активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-й активной линейке излучателей; в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования.

Изобретение относится к области изготовления и использования акустической антенной техники, а именно к задаче борьбы со снегом и обледенением параболических зеркал антенн в таких устройствах, как, например, акустические локаторы (содары) с антеннами на основе параболического зеркала.

Изобретение относится к технике сверхвысокочастотного диапазона радиоволн и может быть использовано для защиты антенн от неблагоприятных метеоусловий (дождь, снег, наледь и так далее).

Изобретение относится к системе термостабилизации прецизионных конструкций, в частности к параболическим антеннам. .

Изобретение относится к способам и устройствам противообледенительных и термостабилизационных устройств. .

Изобретение относится к антеннам. .

Изобретение относится к радиотехнике. .

Антенна // 24023

Изобретение относится к области систем радиочастотного обнаружения. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств.

Изобретение относится к антенной технике. Антенна содержит фиксированную антенную решетку возбуждения и управляемую антенную решетку.

Изобретение относится к приводным механизмам и может быть использовано в качестве приводов антенн, локаторов и других устройств, установленных на военной или иной специализированной технике.

Изобретение относится к приемопередающим устройствам СВЧ-колебаний, предназначенным для работы в составе активной фазированной антенной решетки. Технический результат - снижение размеров приемопередающего модуля и снижение потерь передаваемого и принимаемого сигналов. Достигается тем, что радиоэлектронные узлы приемопередающего модуля устанавливают с двух сторон на теплоотводящее основание. В корпус приемопередающего модуля устанавливают N приемопередающих каналов с твердотельными усилителями мощности в передающей части каждого канала, а также модуль управления и цифровой обработки сигналов. При этом количество тепловых труб в теплоотводящем основании определяется числом N каналов. На переднюю панель корпуса приемопередающего модуля устанавливают N антенных элементов и соединяют каждый антенный элемент линией связи минимальной длины с одним из приемопередающих каналов, устанавливают расстояние между антенными элементами в зависимости от требуемого сектора сканирования диаграммы направленности приемопередающего модуля, а размеры передней панели приемопередающего модуля выполняют с учетом возможности формирования антенной решетки путем установки нескольких ППМ вплотную друг с другом с сохранением расстояния между антенными элементами в антенной решетке. Устанавливают размер теплостока таким образом, чтобы на задней поверхности корпуса приемопередающего модуля можно было разместить электрические разъемы. 2 ил.

Наверх