RU2287876C1 - Spatial phased transceiving array (alternatives) - Google Patents
Spatial phased transceiving array (alternatives) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287876C1 RU2287876C1 RU2005107481/09A RU2005107481A RU2287876C1 RU 2287876 C1 RU2287876 C1 RU 2287876C1 RU 2005107481/09 A RU2005107481/09 A RU 2005107481/09A RU 2005107481 A RU2005107481 A RU 2005107481A RU 2287876 C1 RU2287876 C1 RU 2287876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixer
- input
- receiving
- output
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике, в частности к активным пространственным фазированным антенным решеткам (ФАР), и может быть использовано при создании антенн с не механическим качанием луча антенны.The invention relates to antenna technology, in particular to active spatial phased antenna arrays (PAR), and can be used to create antennas with non-mechanical swing of the antenna beam.
Известны фазированные антенные решетки, схемы с фазировкой на промежуточной частоте и схемы с двойным преобразованием частоты (Книга Бененсона и др. "Антенные решетки", стр.184-187).Phased antenna arrays, phasing schemes at an intermediate frequency and double frequency conversion circuits are known (Book of Benenson et al. "Antenna Arrays", pp. 184-187).
Однако недостатком приведенных в книге схем является тот факт, что хотя в приведенных в ней схемах рис.5.11 и рис.5.12 используются смесители для сложения фаз от разных гетеродинов и производится преобразование частоты, но в этих схемах используются гетеродин с качающейся частотой и частотно-зависимые линии задержки, при этом сложение фаз от строк и столбцов плоской антенной решетки невозможно.However, a drawback of the circuits given in the book is the fact that although the circuits shown in it in Fig. 5.11 and Fig. 5.12 use mixers to add phases from different local oscillators and the frequency is converted, these circuits use a local oscillator with a swinging frequency and frequency-dependent delay lines, while the addition of phases from the rows and columns of a flat antenna array is impossible.
Известные устройства, описанные в патентах US 6831600, H 01 Q 3/26, 14.12.2004, WO 03015212, H 01 Q 3/26, 20.02.2003, JP 2002158528, H 01 Q 3/26, 31.05.2002, обладают теми же недостатками.Known devices described in patents US 6831600, H 01
Другие схемы формирования необходимого фазового распределения в раскрыве фазированной антенной решетки приведены в книге А.С.Лаврова и Г.Б.Резникова "Антенно-фидерные устройства". В разделе 15.3 этой книги показаны схемы запитки излучателей для получения необходимых фазовых задержек. Как видно из рис.15.3 и 15.4, число управляющих фазовращателей плоской антенной фазированной решетки равно числу ее излучателей. Для прямоугольной плоской антенной решетки, имеющей N строк и М столбцов, общее число излучателей будет равно произведению числа строк на число столбцов, а суммарное число К фазовращателей равно К=N·M.Other schemes for the formation of the necessary phase distribution in the aperture of a phased antenna array are given in the book by A. Lavrov and GB Reznikov "Antenna-feeder devices." Section 15.3 of this book shows the power supply circuits of the emitters to obtain the necessary phase delays. As can be seen from Fig. 15.3 and 15.4, the number of control phase shifters of a flat phased array antenna is equal to the number of its emitters. For a rectangular planar antenna array having N rows and M columns, the total number of emitters will be equal to the product of the number of rows and the number of columns, and the total number K of phase shifters is K = N · M.
Недостатком данных устройств является большое число управляемых фазовращателей.The disadvantage of these devices is the large number of controlled phase shifters.
Частично данный недостаток устранен в техническом решении, характеризующем устройство управления положением луча фазированной антенной решетки (ФАР), содержащее N каналов, включающих первые смесители, входы которых соединены с излучателями ФАР, а начиная с третьего канала - вторые и третьи смесители, при этом гетеродинные входы первых смесителей соединены с выходами соответствующих вторых смесителей, гетеродинные входы которых соединены с выходами соответствующих третьих смесителей, блок управления, первый кварцевый генератор, сумматор мощности, входы которого соединены с выходами первых смесителей соответствующих каналов, а выход является выходом ФАР, а также управляемый фазовращатель, четвертый и пятый смесители, второй кварцевый генератор, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого смесителей, выход первого кварцевого генератора соединен с гетеродинным входом первого смесителя первого канала, входом фазовращателя и вторым входом четвертого смесителя, выход фазовращателя соединен с гетеродинным входом первого смесителя второго канала, сигнальным входом третьего смесителя третьего канала и вторым входом пятого смесителя, выход пятого смесителя соединен с гетеродинными входами третьих смесителей всех каналов, начиная с третьего, сигнальные входы третьих смесителей n-x каналов соединены попарно, начиная с четвертого канала (SU 1406676, H 01 Q 3/26, 30.06.1988).Partially, this drawback was eliminated in the technical solution characterizing the device for controlling the position of the beam of the phased array antenna (PAR), containing N channels, including the first mixers, the inputs of which are connected to the radiators of the PAR, and from the third channel, the second and third mixers, while the heterodyne inputs the first mixers are connected to the outputs of the respective second mixers, the heterodyne inputs of which are connected to the outputs of the corresponding third mixers, a control unit, a first crystal oscillator, total power output, the inputs of which are connected to the outputs of the first mixers of the corresponding channels, and the output is the PAR output, as well as a controlled phase shifter, fourth and fifth mixers, a second crystal oscillator, the output of which is connected to the first inputs of the fourth and fifth mixers, the output of the first crystal oscillator is connected to the heterodyne input of the first mixer of the first channel, the input of the phase shifter and the second input of the fourth mixer, the output of the phase shifter is connected to the heterodyne input of the first mixer of the second channel, a signal With the input of the third mixer of the third channel and the second input of the fifth mixer, the output of the fifth mixer is connected to the heterodyne inputs of the third mixers of all channels, starting from the third, the signal inputs of the third mixers of nx channels are connected in pairs, starting from the fourth channel (SU 1406676, H 01
Однако данное устройство представляет собой линейную (не пространственную) антенную решетку, следуя логике ее построения, невозможно создать пространственную фазированную решетку с минимальным числом управляемых фазовращателей.However, this device is a linear (non-spatial) antenna array, following the logic of its construction, it is impossible to create a phased spatial array with a minimum number of controlled phase shifters.
Технический результат устройств заключается в создании активной антенной решетки с минимальным числом управляемых фазовращателей.The technical result of the devices is to create an active antenna array with a minimum number of controllable phase shifters.
Для достижения указанного технического результата предлагается пространственная приемопередающая фазированная антенная решетка, выполненная в виде матрицы и содержащая задающий смеситель, на который подаются сигналы задающих частот f и Δf, выходные сигналы служебных частот f1=f+Δf и f2=f-Δf которого через соответствующие фазовращатели подаются соответственно на строки и столбцы матрицы, в точках пересечения строк и столбцов матрицы расположены смесители, выходы каждого из которых соединен с входом соответствующего передающего усилителя, выход которого соединен с соответствующим циркулятором, подключенным через соответствующий приемный усилитель с первым входом гетеродинного смесителя, на второй вход которого поступает частота гетеродина, а выход соединен с первым входом приемного смесителя, второй вход приемного смесителя соединен с выходом соответствующего смесителя, при этом выходы приемных смесителей соединены с устройством суммирования сигналов, а также в качестве варианта - пространственная приемопередающая фазированная антенная решетка, выполненная в виде матрицы и содержащая задающий смеситель, на который подаются сигналы задающих частот f и Δf, выходные сигналы служебных частот f1=f+Δf и f2=f-Δf которого через соответствующие фазовращатели подаются соответственно на строки и столбцы матрицы, в точках пересечения строк и столбцов матрицы расположены смесители, выходы каждого из которых соединены соответственно с первым входом передающего гетеродинного смесителя и первым входом приемного смесителя, выход передающего смесителя соединен через передающий усилитель с циркулятором, который соединен через приемный усилитель с первым входом приемного гетеродинного смесителя, выход которого соединен со вторым входом приемного смесителя, при этом на вторые входы приемного и передающего смесителей подаются соответственно сигналы с частотой гетеродина и частотой передатчика путем воздушной запитки.To achieve the technical result, a spatial phased-array phased array is proposed in the form of a matrix and containing a master mixer, to which the signals of the driving frequencies f and Δf are fed, the output signals of the service frequencies f 1 = f + Δf and f 2 = f-Δf through the corresponding phase shifters are fed respectively to the rows and columns of the matrix, at the intersection points of the rows and columns of the matrix are mixers, the outputs of each of which are connected to the input of the corresponding transmitting force I, the output of which is connected to the corresponding circulator connected through the corresponding receiving amplifier with the first input of the heterodyne mixer, the second input of which receives the local oscillator frequency, and the output is connected to the first input of the receiving mixer, the second input of the receiving mixer is connected to the output of the corresponding mixer, while the outputs receiving mixers are connected to a signal summing device, and also, as an option, a spatial transceiver phased antenna array, made in the form e matrix and containing a master mixer, to which the signals of the driving frequencies f and Δf are fed, the output signals of the service frequencies f 1 = f + Δf and f 2 = f-Δf of which are fed through the corresponding phase shifters to the rows and columns of the matrix, respectively, at the intersection points of the rows and columns of the matrix are mixers, the outputs of each of which are connected respectively to the first input of the transmitting heterodyne mixer and the first input of the receiving mixer, the output of the transmitting mixer is connected through a transmitting amplifier to a circulator, which oedinen through the receiving amplifier with a first input receiving the heterodyne mixer whose output is connected to the second input of the receiving mixer, with the second inputs of the mixers receiving and transmitting signals respectively supplied with a local oscillator frequency and the frequency of the transmitter by powering air.
На фиг.1 и 2 изображены соответственно функциональные схемы пространственных приемопередающих фазированных антенных решеток согласно соответственно пп.1 и 2 формулы изобретения.Figures 1 and 2 respectively show functional diagrams of spatial transceiver phased antenna arrays according to
На фиг.1 пространственная приемопередающая фазированная антенная решетка содержит 11-1N - фазовращатели строк, 21-2М - фазовращатели столбцов, 3 - задающий смеситель, 41-4N - смесители излучателей, 5 - распределитель служебного сигнала строк, 6 - распределитель служебного сигнала столбцов, 7 - сумматор приемных сигналов, 8 - гетеродин, 9 - приемный смеситель, 10 - гетеродинный смеситель, 11 - приемный усилитель, 12 - передающий усилитель, 13 - циркулятор.In Fig. 1, a spatial transceiver phased antenna array contains 1 1 -1 N - phase shifters of rows, 2 1 -2 M - phase shifters of columns, 3 - master mixer, 4 1 -4 N - mixers of radiators, 5 - distributor of service signal of rows, 6 - distributor of the service signal of the columns, 7 - adder of receiving signals, 8 - local oscillator, 9 - receiving mixer, 10 - heterodyne mixer, 11 - receiving amplifier, 12 - transmitting amplifier, 13 - circulator.
На фиг.2 пространственная приемопередающая фазированная антенная решетка содержит 11-1N - фазовращатели строк, 21-2М - фазовращатели столбцов, 3 - задающий смеситель, 41-4N - смесители излучателей, 5 - распределитель служебного сигнала строк, 6 - распределитель служебного сигнала столбцов, 7 - устройство суммирования сигналов, 8 - приемный смеситель, 9 - передающий гетеродинный смеситель, 10 - приемный гетеродинный смеситель, 11 - приемный усилитель, 12 - передающий усилитель, 13 - циркулятор.In Fig.2, a spatial transceiver phased antenna array contains 1 1 -1 N - phase shifters of rows, 2 1 -2 M - phase shifters of columns, 3 - master mixer, 4 1 -4 N - mixers of emitters, 5 - distributor of service signal of rows, 6 - column service signal distributor, 7 - signal summing device, 8 - receiving mixer, 9 - transmitting heterodyne mixer, 10 - receiving heterodyne mixer, 11 - receiving amplifier, 12 - transmitting amplifier, 13 - circulator.
Антенная решетка на фиг.1 работает следующим образом. Сигналы служебных частот строки f1=f+Δf и столбца f2=f-Δf получаются на одном задающем смесителе 3.The antenna array in figure 1 works as follows. The service frequency signals of the row f 1 = f + Δf and the column f 2 = f-Δf are obtained on one
На каждый элемент решетки поступают сигналы служебных частот с фазой:For each element of the lattice, service frequency signals with a phase are received:
- строки Ψ1=f1t+φ1 - rows Ψ 1 = f 1 t + φ 1
- столбца Ψ2=f2t+φ2,- column Ψ 2 = f 2 t + φ 2 ,
где φ1 и φ2 - требуемые для качания луча антенны фазовые сдвиги по строкам и столбцам.where φ 1 and φ 2 are the phase shifts in rows and columns required for swinging the antenna beam.
На элементе решетки сигналы служебных частот складываются на соответствующем смесителе 4 и перед излучением усиливаются.On the grating element, the service frequency signals are added to the
Перед излучателем устанавливается циркулятор 13 или переключатель, подключающий приемную часть элемента решетки к излучателю в режиме приема сигнала.A circulator 13 or a switch is installed in front of the emitter, connecting the receiving part of the grating element to the emitter in the signal reception mode.
Принятый сигнал имеет фазу: Ψпр=Fпр t-ф1-ф2. Для компенсации фазовой задержки (ф1-ф2) принятого элементом решетки сигнала используются приемный смеситель 9 и гетеродинный смеситель 10.The received signal has a phase: Ψ pr = F pr t-f 1 -f 2 . To compensate for the phase delay (f1-f2) of the signal received by the grating element, a receiving mixer 9 and a local oscillator mixer 10 are used.
Получаемый после гетеродинного смесителя 10 сигнал с фазой Ψ2=(Fпр-Fг)t-ф1-ф2 поступает на приемный смеситель 9, где суммируется с сигналом, поступающим со смесителя 4.Obtained after the mixer LO signal 10 with the phase Ψ 2 = (F pr -F g) t-1 ip f 2 is supplied to the receiving mixer 9, which is summed with the signal coming from the
На выходе приемного смесителя 9 получается сигнал Fпр-Fг+2f без фазовых задержек, который может суммироваться в устройстве суммирования сигналов 7 синфазно со всех элементов решетки.At the output of the receiving mixer 9, a signal F pr -F g + 2f is obtained without phase delays, which can be summed up in the signal summing device 7 in phase with all elements of the grating.
Антенная решетка на фиг.2 работает аналогичным образом, однако осуществляется эфирная запитка сигнала для формирования несущей частоты в режиме передачи и эфирной подачей сигнала гетеродина в режиме приема.The antenna array in figure 2 works in a similar way, however, the signal is broadcasted on-air to form the carrier frequency in the transmission mode and broadcasted by the local oscillator signal in the reception mode.
В этой схеме сигнал после смесителя 4 поступает на передающий гетеродинный смеситель 9, где смешивается с сигналом F воздушной (эфирной) запитки без использования проводников. Сигнал суммарной частоты, равной F+f1+f2 c фазой Ψ=(F+f1+f2)1+ф1+φ2, усиливается передающим усилителем 12 и излучается излучателем.In this scheme, the signal after the
Принятый элементом решетки сигнал, имеющий фазуThe signal received by the grating element having a phase
Ψ=(Fпр)t-ф1-ф2, смешивается с частотой Fr в гетеродинном смесителе 10.Ψ = (F CR ) t-f 1 -f 2 , is mixed with the frequency F r in the local oscillator mixer 10.
Сигнал с выхода смесителя 10 частоты Fпр-Fг и фазы - ф1-ф2 поступает на приемный смеситель 8, где складывается с сигналом, поступающим с смесителя 4.The signal from the output of the mixer 10 of the frequency F pr -F g and phase - f 1 -f 2 is fed to the
С выхода приемного смесителя 10 получается сигнал частоты Fпр-Fг+2f, который уже не несет информации о сдвиге фаз в элементах решетки, вносимых изменением направления суммарной диаграммы направленности решетки.From the output of the receiving mixer 10, a frequency signal F pr -F g + 2f is obtained, which no longer carries information about the phase shift in the grating elements introduced by changing the direction of the overall radiation pattern of the grating.
Таким образом, при минимальном числе управляемых фазовращателей осуществляются прием и передача сигналов.Thus, with a minimum number of controlled phase shifters, signals are received and transmitted.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107481/09A RU2287876C1 (en) | 2005-03-18 | 2005-03-18 | Spatial phased transceiving array (alternatives) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107481/09A RU2287876C1 (en) | 2005-03-18 | 2005-03-18 | Spatial phased transceiving array (alternatives) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005107481A RU2005107481A (en) | 2006-08-27 |
RU2287876C1 true RU2287876C1 (en) | 2006-11-20 |
Family
ID=37061087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005107481/09A RU2287876C1 (en) | 2005-03-18 | 2005-03-18 | Spatial phased transceiving array (alternatives) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287876C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451373C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Active phased array |
RU2480868C1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Active space transmitting antenna array |
RU2706520C1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-11-19 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Method of forming beam pattern of active phased antenna array |
-
2005
- 2005-03-18 RU RU2005107481/09A patent/RU2287876C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451373C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Active phased array |
RU2480868C1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Active space transmitting antenna array |
RU2706520C1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-11-19 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Method of forming beam pattern of active phased antenna array |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005107481A (en) | 2006-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6144339A (en) | Array antenna | |
US11601183B2 (en) | Spatial redistributors and methods of redistributing mm-wave signals | |
JP5798675B2 (en) | Multi-beam active phased array architecture | |
RU2338307C1 (en) | Active phased antenna array | |
US7183995B2 (en) | Antenna configurations for reduced radar complexity | |
US20090102704A1 (en) | Synthetic aperture radar, compact polarimetric sar processing method and program | |
US20060040615A1 (en) | Wireless repeater | |
US6295026B1 (en) | Enhanced direct radiating array | |
US6970142B1 (en) | Antenna configurations for reduced radar complexity | |
RU2287876C1 (en) | Spatial phased transceiving array (alternatives) | |
JP4563815B2 (en) | Optical and frequency scanning arrays | |
CN113659352A (en) | Satellite-borne full-polarization broadband phased array antenna | |
JP4371124B2 (en) | Antenna device | |
JPH07321536A (en) | Phased array antenna | |
RU2410804C1 (en) | Multibeam active antenna array | |
RU2312435C1 (en) | Back-scattered spaced transceiver antenna array | |
RU2282921C1 (en) | Method for producing required phase distribution on elements of spatial phased antenna array and spatial phased antenna array (variants) | |
WO1991003846A1 (en) | Microstrip antenna system | |
RU2334319C1 (en) | Universal self-focusing active spaced transceiver backfire array | |
JPS63284484A (en) | Radar equipment | |
JPH10170633A (en) | Phase calibrating device for active phased array laser | |
JPH06242229A (en) | Radar apparatus | |
JP3572603B2 (en) | Radar equipment | |
JPS62169505A (en) | Circular array antenna system | |
US20170244164A1 (en) | Synthesizing cross-polarized beams with a phased array |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070319 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170319 |