RU2300833C1 - Antenna assembly - Google Patents
Antenna assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300833C1 RU2300833C1 RU2005138446/09A RU2005138446A RU2300833C1 RU 2300833 C1 RU2300833 C1 RU 2300833C1 RU 2005138446/09 A RU2005138446/09 A RU 2005138446/09A RU 2005138446 A RU2005138446 A RU 2005138446A RU 2300833 C1 RU2300833 C1 RU 2300833C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- type
- distributors
- main
- linear
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к радиотехнической промышленности средств связи и может использоваться в радиолокационной технике для определения координат цели с использованием моноимпульсного метода пеленгации.The proposed device relates to the radio engineering industry of communications and can be used in radar technology to determine the coordinates of the target using a single-pulse direction finding method.
Известна антенная система с фазированной антенной решеткой и центральным возбуждением, содержащая систему излучения, соединенную с блоком фазовращателей, СВЧ-сумматор и волноводный распределитель, выполненный из направленных ответвителей и магистральных волноводов ["Фазированная антенная решетка с центральным возбуждением", авт. Белошапкин Е.Н., Кожухов Ю.А. и др., пат. RU 02070759 C1]. Недостатками этого технического решения являются малая рабочая полоса частот, высокий уровень боковых лепестков разностной диаграммы направленности и большой продольный размер.Known antenna system with a phased antenna array and central excitation, containing a radiation system connected to the phase shifter unit, a microwave adder and a waveguide distributor made of directional couplers and main waveguides ["Phased antenna array with central excitation", ed. Beloshapkin E.N., Kozhukhov Yu.A. et al. RU 02070759 C1]. The disadvantages of this technical solution are the small working frequency band, the high level of the side lobes of the differential radiation pattern and the large longitudinal size.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является антенная система, содержащая двухмерную моноимпульсную фазированную антенную решетку, установленную на поворотном устройстве, причем ее волноводный распределитель выполнен из М линейных распределителей первого типа и четырех линейных распределителей второго типа, содержащих волноводные направленные ответвители, объединенные общими магистральными волноводами, при этом М линейных распределителей первого типа сгруппированы по четвертям и построчно заполняют весь раскрыв, и четыре линейных распределителя второго типа расположены ортогонально М линейным распределителям первого типа и запитывают каждым из своих волноводных выходов магистральные волноводы линейных распределителей первого типа ["Антенная система", авт. Алексеев О.С., Винярская Н.А., Митин В.А., Позднякова Р.Д., Синани А.И., Ястребов Б.П., пат. RU 2256263 С1, H01Q 3/28].Closest to the technical nature of the present invention is an antenna system containing a two-dimensional monopulse phased antenna array mounted on a rotary device, and its waveguide distributor is made of M linear distributors of the first type and four linear distributors of the second type containing waveguide directional couplers, united by common trunk waveguides, while M linear distributors of the first type are grouped in quarters and row by row they open all, and the four linear distributors of the second type are arranged orthogonally to the M linear distributors of the first type and feed each of their waveguide outputs the main waveguides of the linear distributors of the first type ["Antenna system", ed. Alekseev O.S., Vinyarskaya N.A., Mitin V.A., Pozdnyakova R.D., Sinani A.I., Yastrebov B.P., Pat. RU 2256263 C1,
Недостатком этого технического решения являются недостаточно устойчивые амплитудно-фазовые характеристики в диапазоне частот, большой уровень лепестков разностной диаграммы направленности и большой продольный размер.The disadvantage of this technical solution is the insufficiently stable amplitude-phase characteristics in the frequency range, a large level of the lobes of the differential radiation pattern and a large longitudinal size.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что антенная система состоит из двухмерной моноимпульсной фазированной антенной решетки с электронным управлением лучом, установленной на поворотном устройстве и выполненной из линеек излучателей, соединенных с линейками фазовращателей, и волноводного распределителя, состоящего из М линейных распределителей первого типа, сгруппированных по четвертям и построчно заполняющих раскрыв двухмерной моноимпульсной ФАР, и четырех линейных распределителей второго типа, расположенных ортогонально М линейным распределителям первого типа, при этом входы распределителей второго типа соединены с соответствующими выходами СВЧ-сумматора.The essence of the invention lies in the fact that the antenna system consists of a two-dimensional monopulse phased antenna array with electronic beam control mounted on a rotary device and made of lines of emitters connected to the lines of phase shifters, and a waveguide distributor consisting of M linear distributors of the first type, grouped in quarters and line-by-line filling the opening of a two-dimensional single-pulse headlamp, and four linear distributors of the second type, located In general, M linear distributors of the first type, while the inputs of the distributors of the second type are connected to the corresponding outputs of the microwave adder.
Новыми признаками заявляемого технического решения является то, что М линейных распределителей первого типа и основные делители линейного распределителя второго типа выполнены на основе направленных ответвителей с пересекающимися под углом 65÷80° каналами таким образом, что волноводные выходы направленных ответвителей линейных распределителей первого типа и основных делителей линейных распределителей второго типа из разных половин раскрыва, соответственно левой и правой, верхней и нижней, образуют эквидистантную структуру с периодом dH≤0.63λ в плоскости линейного распределителя первого типа и периодом dE≤0.49λ в плоскости линейного распределителя второго типа, а в плечах волноводных выходов основных делителей линейных распределителей второго типа, в которые направленно ответвляется СВЧ-энергия, установлены волноводные уголки, например "Волноводный уголок", авт. Митин В.А., Позднякова Р.Д., Ястребов Б.П., пат. на изобр. №2171522, обеспечивающие повороты в Н и Е плоскостях и трансформацию сечений волновода, при этом к каждому из плеч волноводных выходов основных делителей линейных распределителей второго типа, в которые не ответвляется СВЧ-энергия, присоединены через волноводные фазосдвигающие секции волноводные выходы направленных ответвителей дополнительных делителей линейных распределителей второго типа, каждый из которых представляет собой ряд направленных ответвителей, объединенных магистральным волноводом, вход которого соединен с соответствующим выходом дополнительного СВЧ-сумматора, в свою очередь, вход этого сумматора, как и вход основного сумматора, на которых формируются разностные характеристики в плоскости расположения распределителя второго типа, соединены через фазосдвигающие секции с выходами волноводного направленного ответвителя, вход которого при этом преобразуется в разностный вход антенной системы для плоскости расположения линейного распределителя второго типа.New features of the claimed technical solution is that M linear distributors of the first type and the main dividers of the linear distributor of the second type are made on the basis of directional couplers with channels intersecting at an angle of 65 ÷ 80 ° so that the waveguide outputs of the directional couplers of linear distributors of the first type and main dividers linear distributors of the second type from different halves of the aperture, respectively, left and right, upper and lower, form an equidistant structure with a period m d H ≤0.63λ in the plane of the distributor line and the first type of period d E ≤0.49λ a linear type distributor second plane, and shoulders waveguide outputs main dividers linear valves of the second type, in which the directionally branched microwave energy waveguide fitted corners, for example, "Waveguide Corner", ed. Mitin V.A., Pozdnyakova R.D., Yastrebov B.P., Pat. on the image No. 2171522, providing rotations in the H and E planes and transformation of the waveguide cross sections, while to each of the arms of the waveguide outputs of the main dividers of the linear distributors of the second type, into which the microwave energy does not branch, the waveguide outputs of the directional couplers of additional linear dividers are connected through the waveguide phase-shifting sections distributors of the second type, each of which is a series of directional couplers connected by a main waveguide, the input of which is connected to the corresponding the output of the additional microwave adder, in turn, the input of this adder, as well as the input of the main adder, on which the difference characteristics are formed in the plane of the location of the second type of distributor, are connected through phase-shifting sections to the outputs of the waveguide directional coupler, the input of which is converted into a difference the input of the antenna system for the plane of the location of the linear distributor of the second type.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности амплитудно-фазовых характеристик за счет применения в линейных распределителях первого типа волноводных направленных ответвителей с каналами, пересекающимися под углом 65÷80°, обладающих более стабильными характеристиками по сравнению с ответвителями с пересекающимися под углом 90° каналами, уменьшение продольного размера антенной системы за счет применения в линейных распределителях первого и второго типов вышеуказанных направленных ответвителей, а также применения в выходных каналах основных делителей линейных распределителей второго типа волноводных уголков, обеспечивающих выполнение трех функциональных задач (поворот в Е и Н плоскостях волновода и трансформацию сечений) в габаритном объеме, характерном для одного элемента. Помимо этого, за счет встраивания в линейный распределитель второго типа дополнительных делителей, сумматора и направленного ответвителя с фазосдвигающими секциями уменьшен уровень боковых лепестков разностной диаграммы направленности в плоскости расположения линейного распределителя второго типа, а как следствие уменьшения продольного размера антенной системы достигнуто приближение плоскости раскрыва ФАР к оси вращения и, соответственно, как увеличение площади апертуры ФАР, так и уменьшение плеча выноса масс (снижение требований к поворотному устройству), а также увеличение сектора механического доворота до ±60°.The technical result of the invention is to increase the stability of the amplitude-phase characteristics due to the use in the linear distributors of the first type of waveguide directional couplers with channels intersecting at an angle of 65 ÷ 80 °, having more stable characteristics compared to couplers with intersecting at an angle of 90 °, reducing the longitudinal size of the antenna system due to the use of the above directional couplers in linear distributors of the first and second types, also used in the output channels of the main dividers linear valves of the second type over the waveguide, providing performance three functional tasks (rotation in the E and H planes of the waveguide sections and transformation) to screen the dimensional characteristic of a single element. In addition, by incorporating additional dividers, an adder, and a directional coupler with phase-shifting sections into the linear distributor of the second type, the level of the side lobes of the difference radiation pattern in the plane of the arrangement of the second type linear distributor is reduced, and as a result of decreasing the longitudinal size of the antenna system, the opening angle of the PAR the rotation axis and, accordingly, both an increase in the area of the PAR aperture and a decrease in the mass removal shoulder (decrease in requirements to the rotary device), as well as an increase in the sector of the mechanical turn to ± 60 °.
На фиг.1 приведено схематическое изображение антенной системы (а - прототип; б - предлагаемый вариант)Figure 1 shows a schematic representation of the antenna system (a - prototype; b - the proposed option)
На фиг.2 изображена функциональная схема двухмерной фазированной антенной решетки с электронным управлением лучом.Figure 2 shows a functional diagram of a two-dimensional phased antenna array with electronic beam control.
На фиг.3 приведено распределение уровня сигнала в линейных распределителях первого типа в широкой полосе частот.Figure 3 shows the distribution of the signal level in the linear distributors of the first type in a wide frequency band.
На фиг.4 приведена разностная ДН в плоскости линейного распределителя второго типа.Figure 4 shows the differential DN in the plane of the linear distributor of the second type.
Антенная система состоит из двухмерной фазированной антенной решетки с электронным управлением лучом 1, установленной на поворотном устройстве 2. Двухмерная фазированная антенная решетка с электронным управлением лучом выполнена из линеек излучателей 3, линеек фазовращателей 4, волноводного распределителя, состоящего из М линейных распределителей первого типа 5 и четырех линейных распределителей второго типа, каждый из которых выполнен из двух делителей - основного 7 и вспомогательного 9, волноводных уголков 6, фазосдвигающих секций 8, согласованных нагрузок 15, а также основного СВЧ-сумматора 10, дополнительного СВЧ-сумматора 13, фазосдвигающих секций 11 и 12, направленного ответвителя 14. Линейки излучателей 3 соединены с линейками фазовращателей 4, которые, в свою очередь, соединены с выходными волноводами линейных распределителей первого типа 5. Волноводный распределитель состоит из М линейных распределителей первого типа 5, каждый из которых представляет собой ряд волноводных направленных ответвителей, объединенных магистральными волноводами, и четырех линейных распределителей второго типа, каждый из которых состоит из основного 7 и дополнительного 9 делителей. Каждый из волноводных выходов направленных ответвителей основных делителей 7, в которые направленно ответвляется СВЧ-энергия, соединен через волноводный уголок 6 с соответствующим магистральным волноводом линейных распределителей первого типа 5. В свою очередь, каждый из волноводных выходов направленных ответвителей основных делителей 7, в которые не ответвляется СВЧ-энергия, соединены через фазосдвигающие секции 8 с соответствующими волноводными выходами направленных ответвителей дополнительных делителей 9. К волноводным выходам направленных ответвителей дополнительных делителей, в которые не ответвляется СВЧ-энергия, а также к окончаниям магистральных волноводов основных и дополнительных делителей присоединены согласованные нагрузки 15. Входы магистральных волноводов основных 7 и дополнительных 9 делителей соединены с выходами, соответственно основного 10 и дополнительного 13 СВЧ-сумматоров, при этом суммарно-разностные диаграммы направленности антенной системы формируются по входам основного СВЧ-сумматора (суммарная, разностная в плоскости расположения линейных распределителей первого типа и разность-разностная), а разностная диаграмма в плоскости расположения линейного распределителя второго типа формируется по входу направленного ответвителя 14, выходы которого соединены через фазосдигающие секции 11 и 12 с соответствующими входами основного 10 и дополнительного 13 СВЧ-сумматоров.The antenna system consists of a two-dimensional phased antenna array with
Предлагаемая антенная система работает следующим образом.The proposed antenna system operates as follows.
При подаче СВЧ-сигнала от передатчика на суммарный вход ("В×Σ") основного СВЧ-сумматора 10 происходит распределение его через сумматор и основные делители 7 линейных распределителей второго типа по линейным распределителям первого типа 5, которые, в свою очередь, через линейки фазовращателей 4, формирующих заданные фазовые характеристики в каждом канале, запитывают линейки излучателей 3, создавая в раскрыве АС заданные амплитудно-фазовые распределения и формируя соответственно заданную диаграмму направленности при работе "на передачу".When applying the microwave signal from the transmitter to the total input ("B × Σ") of the
При работе "на прием", при поступлении сигнала с направления, точно соответствующего максимуму излученного сигнала, происходит суммирование парциальных сигналов от раскрыва в линейных распределителях первого типа 5 и далее только в основных делителях 7 линейных распределителей второго типа, а затем только в основном СВЧ-сумматоре 10. При поступлении сигнала на раскрыв с направления, не соответствующего направлению максимума излученного сигнала, происходит разделение парциальных сигналов от раскрыва на две части. Одна часть этих сигналов суммируется аналогично варианту для точного соответствия направления принятого сигнала направлению излученного. Другая часть от этих сигналов, определяемая не полным соответствием фазовых соотношений для сложения парциальных сигналов от раскрыва ФАР только в основных делителях 7 линейных распределителей второго типа, проходит далее через фазосдвигающие секции 8 в дополнительные делители 9 линейных распределителей второго типа и, суммируясь в них, поступает в дополнительный СВЧ-сумматор 13. Далее сигналы от входа 1 (Δ1) основного СВЧ-сумматора и входа дополнительного СВЧ-сумматора, по которым формируется разностная диаграмма направленности в плоскости расположения линейного распределителя второго типа, через фазосдвигающие секции 11 и 12 поступают на выходы 1 и 2 направленного ответвителя 14, при этом амплитудные и фазовые соотношения сигналов в основных 7 и дополнительных 9 делителях линейных распределителей второго типа, а также в направленном ответвителе 14, выбраны таким образом, что на входе направленного ответвителя 14 формируются сигналы, соответствующие разностной диаграмме направленности с пониженным уровнем боковых лепестков (это соответствует коррекции формы амплитудного распределения при работе с этим разностным каналом без искажения заданной формы амплитудного распределения при работе по суммарному каналу).When working "on reception", when a signal arrives from the direction exactly corresponding to the maximum of the emitted signal, the partial signals from the aperture are summed up in linear distributors of the
Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого решения по сравнению с прототипом заключаются в повышении стабильности амплитудно-фазовых характеристик волноводного распределителя, улучшении разностной диаграммы направленности в плоскости расположения линейного распределителя второго типа, уменьшении продольного размера антенной системы и соответственно приближении плоскости раскрыва ФАР к оси вращения, а вследствие этого увеличена площадь апертуры ФАР на 20%, уменьшено плечо выноса масс (снижение требований к поворотному устройству), увеличен сектор механического доворота до ±60°.Thus, the technical and economic advantages of the proposed solution compared to the prototype are to increase the stability of the amplitude-phase characteristics of the waveguide distributor, improve the differential radiation pattern in the plane of the location of the linear distributor of the second type, reduce the longitudinal size of the antenna system and, accordingly, approach the opening plane of the PAR to the rotation axis and as a result, the area of the PAR aperture was increased by 20%, the shoulder of the mass transfer was reduced (reduction in the requirements for rotary device), the sector of the mechanical turn is increased to ± 60 °.
Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлен и прошел испытания экспериментальный образец антенной системы. Испытания подтвердили возможность достижения заявленного технического эффекта. В предлагаемой антенной системе:The results of the practical implementation of the proposed technical solution are not in doubt. An experimental model of the antenna system was manufactured and tested. Tests have confirmed the possibility of achieving the claimed technical effect. In the proposed antenna system:
1) улучшена амплитудно-фазовая стабильность антенной системы в диапазоне частот fcp±4,3% за счет использования в линейных распределителях первого типа направленных ответвителей с амплитудно-фазовыми характеристиками с малой частотной зависимостью;1) the amplitude-phase stability of the antenna system in the frequency range f cp ± 4.3% is improved due to the use of directional couplers with amplitude-phase characteristics with a low frequency dependence in linear distributors of the first type;
2) предлагаемое устройство позволяет уменьшить продольный размер антенной системы на 20% и соответственно увеличить площадь апертуры на 20% и до ±60° угол механического доворота;2) the proposed device allows to reduce the longitudinal size of the antenna system by 20% and, accordingly, increase the aperture area by 20% and up to ± 60 ° the angle of the mechanical turn;
3) понижен уровень боковых лепестков разностной диаграммы направленности на 10÷15 дБ в плоскости расположения линейного распределителя второго типа.3) the level of the side lobes of the differential radiation pattern is reduced by 10 ÷ 15 dB in the plane of the location of the second type linear distributor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005138446/09A RU2300833C1 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Antenna assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005138446/09A RU2300833C1 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Antenna assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2300833C1 true RU2300833C1 (en) | 2007-06-10 |
Family
ID=38312612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005138446/09A RU2300833C1 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Antenna assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2300833C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475903C1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Phase method to control modes of operation of phased antenna array (paa) |
RU2514101C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Variable operating mode antenna system |
-
2005
- 2005-12-09 RU RU2005138446/09A patent/RU2300833C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475903C1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Phase method to control modes of operation of phased antenna array (paa) |
RU2514101C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Variable operating mode antenna system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4213132A (en) | Antenna system with multiple frequency inputs | |
US3868695A (en) | Conformal array beam forming network | |
CN111680414B (en) | Method for sparsely reducing scale of spherical cylindrical surface array elements | |
US20160013563A1 (en) | Wideband Twin Beam Antenna Array | |
US20110074646A1 (en) | Antenna array | |
JP2004520732A (en) | 2-beam antenna aperture | |
CN106602265A (en) | Wave beam forming network, input structure thereof, input/output method of wave beam forming network, and three-beam antenna | |
US8279118B2 (en) | Aperiodic antenna array | |
US5028930A (en) | Coupling matrix for a circular array microwave antenna | |
KR20220063357A (en) | 5G dual port beamforming antenna | |
RU2297699C2 (en) | Phased array | |
US3553692A (en) | Antenna arrays having phase and amplitude control | |
CN110867651A (en) | Zero-order resonance patch antenna and transmission type low-cost monopulse phased array antenna device | |
RU2300833C1 (en) | Antenna assembly | |
US5302953A (en) | Secondary radar antenna operating in S mode | |
EP2290744B1 (en) | Closed shape beam forming network | |
CN115275644A (en) | Spherical conformal phased-array antenna and electronic equipment | |
US10741917B2 (en) | Power division in antenna systems for millimeter wave applications | |
Rahimian | Microwave beamforming networks employing Rotman lenses and cascaded Butler matrices for automotive communications beam scanning electronically steered arrays | |
RU2446526C1 (en) | Two-dimensional electronically-controlled beam monopulse phased antenna array | |
KR102653520B1 (en) | Beam Foaming Array Antenna with Phase-Bank to Supply Phases for Rows and Columns | |
Yu et al. | A compact switched dual-beam antenna array with high gain | |
SalarRahimi et al. | Compact butler network for 2D-steered array | |
Juarez et al. | Application of Coherently Radiating Periodic Structures for Feeding Subarrays in Limited-Scan Arrays | |
RU2713159C1 (en) | Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view |