RU2278453C1 - Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния - Google Patents
Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278453C1 RU2278453C1 RU2004134241/09A RU2004134241A RU2278453C1 RU 2278453 C1 RU2278453 C1 RU 2278453C1 RU 2004134241/09 A RU2004134241/09 A RU 2004134241/09A RU 2004134241 A RU2004134241 A RU 2004134241A RU 2278453 C1 RU2278453 C1 RU 2278453C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- emitters
- band
- operating
- frequency band
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к антенной технике. Технический результат заключается в уменьшении эффективной площади рассеяния антенны в полосе ее рабочих частот. Сущность изобретения состоит в том, что радиолокационная антенна содержит минимум два излучателя, работающих в заданной полосе рабочих частот, размещенные перед излучателями в одной плоскости устройства частотной селекции с полосовыми характеристиками, позволяющими пропускать электромагнитное излучение в полосе рабочих частот, а за пределами этой полосы отражать излучение. Первая половина всех излучателей разнесена вдоль направления излучения относительно второй их половины на одинаковое расстояние, равное нечетному числу четверти средней рабочей длины волны. При этом поперечные размеры излучателей соизмеримы со средней рабочей длиной волны. 7 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и может быть использовано при проектировании антенных устройств с уменьшенной эффективной площадью рассеяния (ЭПР).
Одними из основных элементов конструкции современных самолетов, вносящих существенный, до 30% и более, вклад в их ЭПР в секторах передней полусферы, являются антенны бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО). Из всех антенн БРЭО наибольший вклад в ЭПР самолета вносит носовой антенный отсек с антенной бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Для снижения заметности антенн БРЭО принимаются всевозможные меры, в том числе и замена зеркальных параболических антенн на активные фазированные антенные решетки (АФАР) /1/. За счет этого решается проблема снижения уровней отражений от элементов оборудования, расположенных за раскрывом антенны. Кроме того, приемно-излучающие модули АФАР могут устанавливаться на малоотражающем основании (плоскости), где в отличие от волноводно-щелевых ФАР уровни их ЭПР в основном определяются отражением от излучающих элементов модулей. Однако в настоящее время задачу создания малозаметных антенн нельзя считать полностью решенной, поэтому особую ценность приобретают оригинальные технические решения, позволяющие приблизиться к ее решению.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является антенна с уменьшенной поверхностью обратного рассеивания 1 (фиг.1) /2/, содержащая минимум один излучатель 2, работающий в заданной полосе рабочих частот, размещенные перед излучателем в одной плоскости устройства частотной селекции 3 с полосовыми характеристиками, позволяющими пропускать электромагнитное излучение в полосе рабочих частот, а за пределами этой полосы отражать излучение. Очевидно, что основным недостатком такой антенны является ее "заметность" в полосе рабочих частот, когда антенна переотражает в обратном направлении часть энергии, приходящей от внешнего источника излучений.
Цель работы - уменьшение эффективной площади рассеяния антенны в полосе ее рабочих частот.
Данная цель достигается тем, что в известном устройстве антенны с уменьшенной поверхностью обратного рассеивания 1 (фиг.2), содержащей минимум два излучателя 2, работающих в заданной полосе рабочих частот, размещенных перед излучателями в одной плоскости устройств частотной селекции 3 с полосовыми характеристиками, позволяющими пропускать электромагнитное излучение в полосе рабочих частот, а за пределами этой полосы отражать излучение, первую половину всех излучателей пространственно разносят относительно второй половины излучателей вдоль направления излучения на одинаковое расстояние h, равное нечетному числу четверти средней рабочей длины волны λ, при этом поперечные размеры излучателей соизмеримы со средней рабочей длиной волны.
Поясним данное техническое решение. Будем рассматривать раскрыв известной антенны с излучателями как плоскую проводящую поверхность с размерами, превышающими рабочую длину волны. Такая синфазная поверхность имеет максимумом диаграммы обратного отражения, совпадающий с нормалью к плоскости /3/. Из теории проектирования антенн и устройств СВЧ /4/ известно, что в качестве излучателей ФАР обычно используются вибраторы, диэлектрические стержневые, спиральные и щелевые излучатели и др., поперечные размеры которых, в зависимости от типа излучателя, находятся в пределах от 0,4λ, до 1,2λ, т.е. соизмеримы с рабочей длиной волны. С учетом направленных свойств излучателей устанавливаются предельные расстояния между ними в решетке. При этом руководствуются тем, чтобы синфазное сложение полей отдельных излучателей происходило в пределах главного дифракционного максимума (диаграммы направленности), а остальные дифракционные максимумы высших порядков отсутствовали. Для выполнения этого условия, например, расстояние между излучателями может составлять не более 0,58λ...0,68λ. Таким образом, за элементарный отражающий участок раскрыва антенны можно приблизительно принять плоскую проводящую пластину в пределах геометрических размеров одного излучателя, соизмеримых с рабочей длиной волны. На фиг.3 приведены диаграммы обратного отражения плоских проводящих квадратных пластин с длиной ребра, соизмеримой с длиной волны /5/. Форма диаграмм показывает, что при таких волновых размерах отдельный излучатель можно рассматривать как самостоятельный квазиизотропный отражатель.
Для обеспечения условия равенства амплитуд волн, отраженных от поверхностей излучателей первой и второй половины общего числа излучателей необходимо соблюсти равенство их площадей
независимо от формы и способа их размещения, где S1 и S2 суммарная площадь поверхности соответственно первой и второй половины общего числа излучателей (фиг.4). Пространственное смещение их друг относительно друга на нечетное число четвертей длины волны обеспечивает противофазность волн, отраженных от поверхностей одинаковых по площади излучателей. При данном расстоянии между поверхностями излучателей происходит сложение отраженных волн в противофазе. Иначе говоря, гашение падающей волны происходит при сдвиге ее фазы φ на π,
т.е. при сдвиге на расстояние h, равное нечетному числу четвертей длины волны
где n=0, 1, 2, 3,....
Для того чтобы смещение половины числа излучателей на расстояние согласно (3) не ухудшило при электронном сканировании процесс управления амплитудно-фазовым распределением, на поверхности раскрыва антенны в фазовращателях каждого смещенного излучателя необходимо предусмотреть конструктивно внесенное изменение фазы согласно (2). Очевидно, что в некоторых случаях проще пространственно смещать не отдельные излучатели, а одинаковые по числу группы излучателей, так называемые подрешетки /4/, но при этом также необходимо соблюдать условие (1).
Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния работает следующим образом. На раскрыв антенны падает плоский фронт электромагнитной волны. Устройства частотной селекции с заданными полосовыми характеристиками пропускают электромагнитное излучение в полосе рабочих частот антенны, а за пределами этой полосы отражают излучение в разные стороны, исключая обратные переотражения в сторону источника излучения. Электромагнитное излучение в полосе рабочих частот антенны, пройдя устройства селекции, отражается от первой половины излучателей, пространственно разнесенных относительно второй половины излучателей, вдоль направления излучения на одинаковое расстояние, равное нечетному числу четверти средней рабочей длины волны. Равенство числа первых и вторых излучателей как по числу, так и по площади поверхности обеспечивает равенство амплитуд отраженных волн, а сдвиг на расстояние, равное нечетному числу четверти средней рабочей длины волны, приводит к сложению этих волн в противофазе. Таким образом исключаются переотражения электромагнитной волны от антенны в направлении нормали к ее раскрыву.
Существо предлагаемого технического решения поясняется фигурами 1-7, на которых представлена радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния, а также результаты экспериментальных исследований ее модели в условиях Эталонного радиолокационного измерительного комплекса 2 ЦНИИ МО РФ /6/.
На фиг.1 приведена схема известной радиолокационной антенны с уменьшенной эффективной площадью рассеяния.
На фиг.2 - схема предлагаемой радиолокационной антенны с уменьшенной эффективной площадью рассеяния.
На фиг.3 приведены нормированные диаграммы обратного отражения плоских проводящих квадратных пластин с длиной ребра, 0,75λ, 1,0λ и 1,3λ.
На фиг.4 приведены варианты структуры размещения излучателей первой и второй половины общего их числа на поверхности раскрыва антенны.
На фиг.5 - внешний вид модели известной антенны: плоская металлическая пластина размерами 1,25λ×25λ, все 20 излучателей (2) лежат в одной плоскости.
На фиг.6 - внешний вид модели предлагаемой антенны: металлическая пластина размерами 1,25λ×25λ, с 20 излучателями (2): первые 10 смещены относительно вторых 10 на одинаковое расстояние - 0.25 λ.
На фиг.7 слева приведены диаграммы обратного отражения модели известной (k) и предлагаемой (f) антенны на длине волны λ=3,2 см для горизонтальной (m) и вертикальной (q) поляризации радиоизлучения, а также соответствующие им гистограммы ЭПР (верхняя часть фиг.7m, q) и функции распределения значений ЭПР (нижняя часть фиг.7m, q) в секторе углов наблюдения 0±5°.
Анализ результатов позволяет сделать вывод о том (Акт испытаний...), что предлагаемая радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния по сравнению с известной антенной-прототипом имеет меньшие значения ЭПР (по уровню вероятности 0,5) в секторе локации 0±5° относительно нормали к раскрыву антенны на 8,1 дБ и 11,8 дБ соответственно для горизонтальной и вертикальной поляризации радиоизлучения.
Реализация заявляемой антенны с уменьшенной эффективной площадью рассеяния не представляет трудностей. Очевидно, что изобретение не ограничивается вышеизложенным примером его осуществления. Исходя из его схемы, могут быть предусмотрены и другие варианты его осуществления, не выходящие за рамки изобретения.
Устройство целесообразно использовать в организациях, занимающихся проектированием антенных радиолокационных систем.
Источники информации
1. Зарубежное военное образование. №11 (680), Москва, 2003.
2. Радиолокационная антенна с уменьшенной поверхностью обратного рассеяния. Заявка ФРГ №3642072. МКИ: G 01 S 7/38, H 01 Q 15/14, публикация 23.06.1988 г., №25 (прототип).
3. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: Сов. радио. 1975. С.211.
4. Антенны и устройства СВЧ (проектирование фазированных антенных решеток), под редакцией Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь. 1981.
5. Ruck G.T., Barrick D.E., Stuart W.D., Krichbaum C.K. Radar cross section handbook. V.1-2, N.Y. London, «Plenum Press», 1970, p.525.
6. Сумин А.С. и др. Контрольная для «невидимок». АВИА-панорама. №6. 1997. С.30.
Claims (1)
- Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния, содержащая минимум два излучателя, работающих в заданной полосе рабочих частот, размещенные перед излучателями в одной плоскости устройства частотной селекции с полосовыми характеристиками, позволяющими пропускать электромагнитное излучение в полосе рабочих частот, а за пределами этой полосы отражать излучение, отличающееся тем, что первая половина всех излучателей пространственно разнесена относительно второй половины излучателей вдоль направления излучения на одинаковое расстояние, равное нечетному числу четверти средней рабочей длины волны, при этом поперечные размеры излучателей соизмеримы со средней рабочей длиной волны.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134241/09A RU2278453C1 (ru) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134241/09A RU2278453C1 (ru) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004134241A RU2004134241A (ru) | 2006-05-10 |
RU2278453C1 true RU2278453C1 (ru) | 2006-06-20 |
Family
ID=36656564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004134241/09A RU2278453C1 (ru) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278453C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449435C1 (ru) * | 2011-02-07 | 2012-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Плоская решетка антенн дифракционного излучения и делитель мощности, используемый в ней |
RU2520373C2 (ru) * | 2008-12-05 | 2014-06-27 | Таль | Антенна с совместимым использованием источников и способ формирования антенны с совместным использованием источников для формирования множества лучей |
RU2742629C1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-02-09 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ установления оптимального значения эквивалентной изотропно излучаемой мощности передающей системы космического аппарата на низкой круговой орбите для связи со спутником-ретранслятором на высокой круговой орбите |
-
2004
- 2004-11-24 RU RU2004134241/09A patent/RU2278453C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2520373C2 (ru) * | 2008-12-05 | 2014-06-27 | Таль | Антенна с совместимым использованием источников и способ формирования антенны с совместным использованием источников для формирования множества лучей |
RU2449435C1 (ru) * | 2011-02-07 | 2012-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Плоская решетка антенн дифракционного излучения и делитель мощности, используемый в ней |
RU2742629C1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-02-09 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ установления оптимального значения эквивалентной изотропно излучаемой мощности передающей системы космического аппарата на низкой круговой орбите для связи со спутником-ретранслятором на высокой круговой орбите |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004134241A (ru) | 2006-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7034753B1 (en) | Multi-band wide-angle scan phased array antenna with novel grating lobe suppression | |
Huang et al. | Tri-band frequency selective surface with circular ring elements | |
US2423648A (en) | Antenna | |
US3448455A (en) | Armoured structure antenna | |
US4918458A (en) | Secondary radar transponder | |
CA2915707C (en) | Augmented e-plane taper techniques in variable inclination continuous transverse stub antenna arrays | |
CN109037956B (zh) | 一种具有波束汇聚功能的雷达隐身超表面***、雷达 | |
US11843183B2 (en) | Multi-band antenna structure | |
AU2014332522B2 (en) | Low profile high efficiency multi-band reflector antennas | |
RU2319261C1 (ru) | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния | |
US3273144A (en) | Narrow beam antenna system | |
RU2278453C1 (ru) | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния | |
CN108682968B (zh) | 一种单馈源三波束低rcs的超表面夹角反射面天线 | |
CN108281795B (zh) | 一种频率选择表面型曲面介质及卡塞格伦天线*** | |
US3202997A (en) | Scanning corner array antenna | |
CN110429376A (zh) | 天线单元、天线阵列和天线 | |
JP2016092633A (ja) | リフレクトアレーアンテナ | |
US9966647B1 (en) | Optically defined antenna | |
Veruttipong et al. | Design considerations for beamwaveguide in the NASA deep space network | |
CN115249899A (zh) | 多频带天线 | |
RU2526741C1 (ru) | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния | |
CN107069214B (zh) | 一种基于阻带设计技术的槽隙波导漏波天线 | |
Dubrovka et al. | Ultrawideband tapered slot, waveguide and dipole antenna arrays | |
US20080030417A1 (en) | Antenna Apparatus | |
Chen et al. | A dual-reflector optical feed for wide-band phased arrays |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061125 |