Способ построения антенной решётки



Способ построения антенной решётки

Владельцы патента RU 2699555:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемопередающих активных фазированных антенных решетках (АФАР). Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки. Согласно способу, делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану подрешетки на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами выполняют прямоугольные пазы. Соединяют диэлектрические подложки подрешеток между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы, запитку каждого печатного вибратора осуществляют с помощью полосковой линии, которую подключают к внешнему фидеру с помощью врубных разъемов, расположенных у основания диэлектрических подложек, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X. 1 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для использования в приемопередающих активных фазированных антенных решетках (АФАР).

Известен способ построения антенной решетки [1 - стр. 313 - Сазонов Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. - 432 с.], в котором в стенке волновода, закороченном на конце, выполняют ряд щелей, каждая из которых имеет длину λ/2, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, при этом расстояние между щелями и между крайними щелями и концами волновода устанавливают равными соответственно λ и λ/2.

Недостатком известного способа является ограниченность рабочей полосы частот [1 - стр. 316] и высокий вес за счет необходимости использования металлических волноводов.

Известен способ построения антенной решетки [2 - стр. 144 - Воскресенский Д.И., Кременецкий С.Д. и др. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. М.: Радио и связь. 1988. - 240 с.], наиболее близкий к предлагаемому и взятый за прототип, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин прямоугольной формы, располагают на диэлектрической подложке, приподнятой над проводящим экраном, плоскость подложки параллельна проводящему экрану и приподнята над ним на высоту L, при этом вибраторы расположены эквидистантно в узлах прямоугольной или треугольной сетки.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- недостаточную полосу рабочих частот полосковых излучателей, составляющую не более 3% [3 - стр. 128 - Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь. 1986. - 144 с.], в то время как в системах связи требуются полосы 12% и более;

- значительное увеличение массы антенной решетки при реализации антенной решетки на низких рабочих частотах, поскольку на одной сплошной подложке расположено несколько линеек с вибраторами, а со снижением частоты размеры вибраторов и расстояния между ними увеличивается;

- низкую вибропрочность конструкции, поскольку подложка с излучателями расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, а конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции, отсутствуют.

Задачей, на которую направлено предлагаемое изобретение, является снижение массы антенной решетки.

Для решения указанной задачи предлагается способ построения антенной решетки, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин, располагают на диэлектрической подложке над проводящим экраном, при этом печатные вибраторы расположены эквидистантно в узлах прямоугольной сетки.

Согласно изобретению, делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану подрешетки на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами выполняют прямоугольные пазы, соединяют диэлектрические подложки подрешеток между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы, при этом нижние диэлектрические профили крепят к проводящим экранам подрешеток клеем или винтами, запитку каждого печатного вибратора осуществляют с помощью полосковой линии, которую подключают к внешнему фидеру с помощью врубных разъемов, расположенных у основания диэлектрических подложек, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X.

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение массы и повышение вибропрочности антенной решетки.

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

- в предлагаемом способе антенная решетка разделена на подрешетки, каждая из которых имеет свой проводящий экран, что позволяет снизить массу антенной решетки за счет снижения площади проводящего экрана;

- в предлагаемом способе диэлектрические подложки с печатными вибраторами установлены перпендикулярно экранам подрешеток и соединены между собой с помощью диэлектрических профилей, что позволяет снизить массу антенной решетки за счет исключения массы диэлектрика, заполняющего промежутки между линейками вибраторов в прототипе;

- в предлагаемом способе диэлектрическую подложку с печатными вибраторами устанавливают перпендикулярно проводящим экранам подрешеток, в то время как в прототипе плоскость диэлектрической подложки параллельна проводящему экрану;

- в предлагаемом способе диэлектрические подложки с печатными вибраторами соединяют между собой с помощью диэлектрических профилей, что позволяет получить конструкцию с высокой вибропрочностью, в то время как в прототипе диэлектрическая подложка с печатными вибраторами расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, а конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции отсутствуют, что не позволяет конструкцию прототипа использовать в реальных устройствах.

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

На фиг. приведен один из вариантов антенной решетки, построенной с использованием предложенного способа.

При реализации предложенного способа выполняют следующую последовательность действий:

- делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки - 1;

- выполняют в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами прямоугольные пазы - 2;

- соединяют диэлектрические подложки между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы - 3;

- прикрепляют диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, к проводящим экранам подрешеток клеем или винтами - 4;

- запитывают каждый печатный вибратор с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляется с помощью врубного разъема, расположенного у основания диэлектрической подложки - 5;

- устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X, при этом размеры проводящих экранов подрешеток несколько превышают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y и длину подложек подрешеток по оси X - 6.

Один из вариантов антенной решетки из 32 вибраторов, построенной с использованием предлагаемого способа, содержит (фиг.) четыре подрешетки, каждая из которых включает в себя проводящий экран подрешетки 1, на котором установлены по две диэлектрические подложки 2 прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов 3. Диэлектрические подложки 2 установлены таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек 2 были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящим экранам подрешетки 1.

Плечи печатных вибраторов 3 расположены параллельно проводящему экрану 1 на высоте меньшей или равной λ/4, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками 2 по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов 3 по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X.

В каждой диэлектрической подложке 2 в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами 3 выполняют прямоугольные пазы 4, соединяют диэлектрические подложки 2 между собой путем плотной установки в эти пазы 4 диэлектрических профилей 5 квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки (на фиг. не показаны) в местах их установки в пазы 4. Нижние диэлектрические профили 5 крепят к проводящим экранам подрешеток 1 клеем или винтами. Запитку каждого печатного вибратора 3 выполняют с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляют с помощью врубных разъемов 6, расположенных у основания диэлектрических подложек 2.

Диэлектрические подложки 2 могут быть выполнены из фольгированного стеклотекстолита или другого фольгированного диэлектрика, при этом печатные вибраторы 3 выполняются с помощью травления.

Расстояния между центрами печатных вибраторов 3 - dx по оси X и dy по оси Y выбирают из условия отсутствия дифракционных максимумов при заданных максимальных углах отклонения луча θxmax и θymax соответственно в плоскости X и Y, используя выражение [4 - стр. 65 - Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Воскресенского Д.И. – М.: Радиотехника. 2012. - 744 с.]:

Предложенный способ обеспечивает снижение массы антенной решетки, по сравнению с прототипом, за счет разделения антенной решетки на подрешетки, каждая из которых имеет свой проводящий экран, что обеспечивает снижение площади проводящего экрана. А также за счет применения диэлектрических подложек 2 с печатными вибраторами 3, соединенных между собой диэлектрическими профилями 5, поскольку между линейками печатных вибраторов 3 имеется пустое пространство. В то время как в прототипе промежутки между линейками вибраторов заполнены диэлектриком, масса которого значительно превышает массу воздуха того же объема, а также используется сплошной проводящий экран на всю антенную решетку.

Предложенный способ обеспечивает повышение вибропрочности антенной решетки, по сравнению с прототипом, за счет соединения диэлектрических подложек 2 между собой диэлектрическими профилями 5. При этом в верхней и нижней части диэлектрических подложек 2 между вибраторами выполняют прямоугольные пазы 4, в которые устанавливают диэлектрические профили 5, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы 4. В то время как в прототипе диэлектрическая подложка с вибраторами расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, при этом конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции отсутствуют, что не позволяет конструкцию прототипа использовать в реальных устройствах.

Для проверки предлагаемого способа был изготовлен макет, испытания которого показали совпадение полученных характеристик с расчетными.

Способ построения антенной решетки, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин, располагают на диэлектрической подложке над проводящим экраном, при этом печатные вибраторы расположены эквидистантно в узлах прямоугольной сетки, отличающийся тем, что делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану подрешетки на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами выполняют прямоугольные пазы, соединяют диэлектрические подложки подрешеток между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы, при этом нижние диэлектрические профили крепят к проводящим экранам подрешеток клеем или винтами, запитку каждого печатного вибратора осуществляют с помощью полосковой линии, которую подключают к внешнему фидеру с помощью врубных разъемов, расположенных у основания диэлектрических подложек, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения активных фазированных антенных решеток (АФАР) для систем радиосвязи и радиолокации. Техническим результатом является снижение потерь принимаемого и передаваемого сигналов.

Изобретение относится к антенной технике. Многофункциональная радиочастотная "RF" система (100) содержит: подсистему (102, 402, 600), реализованную на основе совместно используемой фазированной антенной решетки и выполненную с возможностью передачи и приема радиолокационных сигналов и сигналов связи, и встроенный модульный блок (104) электронных средств, выполненный с возможностью управления работой подсистемы, реализованной на основе совместно используемой фазированной антенной решетки.

Изобретение относится к области решения задачи определения неисправности фазированной антенной решетки (ФАР) радиолокационной станции (РЛС) в процессе ее работы. Способ диагностики фазированной антенной решетки (ФАР) основан на измерении диаграммы направленности (ДН), осуществляемом путем сканирования луча и измерения уровня сигнала на выходе ФАР от вынесенного источника при различных угловых положениях луча.

Резонансная частота антенны расстраивается при приближении или контактировании части тела пользователя с антенной и приводит в результате к потере эффективности.

Изобретение относится к антенным устройствам, имеющим по меньшей мере две диаграммы направленности, и может быть использовано в системах связи для приема широкополосных сигналов СВЧ, в том числе миллиметрового диапазона, например, в бортовых космических системах связи.

Изобретение относится к антеннам, имеющим по меньшей мере две диаграммы направленности, и может быть использовано в системах связи, требующих обеспечения высокой устойчивости к электромагнитным помехам, в том числе в системах СВЧ-диапазона.
Изобретение относится к радиолокационным станциям с последовательным сканированием пространства неподвижными фазированными антеннами решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам, и может быть использовано для обнаружения, измерения координат и определения свойств космических и воздушных объектов.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС). Достигаемый технический результат - обеспечение электронного сканирования лучом фазированной антенной решетки (ФАР) в азимутально-угломестном секторе для РЛС с одномерным электронным сканированием при остановке вращения антенны в азимутальной плоскости.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке и изготовлении статичных антенных систем спутниковых и радиорелейных линий связи, а также приемных антенных систем радиолокационных станций.

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для использования на летательных аппаратах. Техническим результатом изобретения является разработка средств многофункциональной бортовой радиолокационной станции, обеспечивающих обнаружение малоразмерных неподвижных наземных и надводных целей на фоне отражений от подстилающей поверхности.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения активных фазированных антенных решеток (АФАР) для систем радиосвязи и радиолокации. Техническим результатом является снижение потерь принимаемого и передаваемого сигналов.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в радиотехнических системах различного назначения, например в радиолокации для повышения разрешающей способности РЛС.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радионавигации летательных аппаратов гражданской авиации. Техническим результатом изобретения является уменьшение неравномерности ДН в горизонтальной плоскости, отсутствие настройки при обеспечении минимального значения неравномерности ДН и обеспечение возможности формирования ДН специальной формы в вертикальной плоскости, в частности косекансной.

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может быть использовано в волноводной СВЧ антенной технике. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей фазированной антенной решетки (ФАР) за счет возможного использования, помимо полного раскрыва, отдельных решеток раскрыва антенны для формирования как независимо управляемых диаграмм направленности (ДН) от каждой из подрешеток, так и синтезирование различного рода ДН посредством обработки сигналов от подрешеток, используя цифровое диаграммообразование (ЦДО).

Изобретение относится к радиотехнике КВЧ диапазона и может быть использовано в радиолокационных системах с электрическим сканированием луча антенны, излучающей и принимающей электромагнитные волны с круговой поляризацией поля.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радарных системах, например в радарных системах с синтезированной апертурой. .

Изобретение относится к средствам связи и может использоваться в радиолокационной технике. .

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к системам связи с применением адаптивных антенных решеток. .

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

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антенной технике СВЧ радиосистем. .

Изобретение относится к конструкциям бесконтактных смарт-карт. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемопередающих активных фазированных антенных решетках. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки. Согласно способу, делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану подрешетки на высоте меньшей или равной λ4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами выполняют прямоугольные пазы. Соединяют диэлектрические подложки подрешеток между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы, запитку каждого печатного вибратора осуществляют с помощью полосковой линии, которую подключают к внешнему фидеру с помощью врубных разъемов, расположенных у основания диэлектрических подложек, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X. 1 ил.

Наверх