RU2324950C1 - Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции - Google Patents
Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324950C1 RU2324950C1 RU2006145135/09A RU2006145135A RU2324950C1 RU 2324950 C1 RU2324950 C1 RU 2324950C1 RU 2006145135/09 A RU2006145135/09 A RU 2006145135/09A RU 2006145135 A RU2006145135 A RU 2006145135A RU 2324950 C1 RU2324950 C1 RU 2324950C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dimensional
- input
- output
- circulator
- arm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике активных фазированных антенных решеток (АФАР) и может быть использовано при создании радиолокационных стаций (РЛС) мобильных объектов. Достигаемый технический результат - возможность прецизионного сканирования в двух плоскостях и измерение угла места и азимута цели при одновременной минимизации затрат на аппаратурную реализацию системы за счет уменьшения количества приемопередающих модулей АФАР и упрощение системы теплоотвода. Антенно-приемопередающая система (АППС) РЛС содержит горизонтально расположенную одномерную приемопередающую АФАР, состоящую из распределительного устройства и приемопередающих модулей (ППМ). В каждый ППМ входят циркулятор, ограничитель, малошумящий усилитель, переключатель прием-передача, усилитель мощности, фазовращатель, а также двумерная отражательная фазированная антенная решетка (ФАР), включающая в себя облучатель, двумерную решетку диэлектрических излучателей, соединенных с отражательными ферритовыми фазовращателями, которые соединены с системой управления лучом ФАР. Вход/выход двумерной отражательной ФАР соединен с циркулятором ППМ. Вход/выход системы управления лучом двумерной отражательной ФАР соединен с внешним задающим устройством РЛС. 3 ил.
Description
Изобретение относится к технике активных фазированных антенных решеток (АФАР), в частности к антенно-приемопередающим системам (АППС), и может быть использовано при создании радиолокационных стаций мобильных объектов.
Из известных устройств наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности является антенно-приемопередающая система радиолокационной станции (АППС РЛС), выполненная на базе приемопередающей АФАР, предназначенной для обзора пространства в составе бортовой радиолокационной станции (Introduction to Airborne Radar, second edition, George W. Stimson, Electronically Steered Array Antennas (ESAs), chap.37, Scitech publishing, Inc., Mendham, New Jersey, 1998), выбранная в качестве прототипа.
Известная АППС РЛС (фиг.1) содержит приемопередающие модули (ППМ) 1, в каждый из которых входят: излучатель 2, вход (выход) которого подключен к третьему плечу циркулятора 3, первое плечо которого подключено к входу ограничителя 4, выход ограничителя 4 соединен с входом малошумящего усилителя (МШУ) 5, выход которого подключен к первому плечу переключателя прием-передача 6, второе плечо которого соединено с входом усилителя мощности 7, выход которого подключен к второму плечу циркулятора 3. Третье плечо переключателя прием-передача 6 подключено к входу фазовращателя 8, выход которого подключен к одному из N входов (выходов) распределительного устройства 9, вход которого подключен к выходу задающего устройства РЛС. Выход распределительного устройства 9 соединен с входом приемного устройства РЛС.
Известное устройство-прототип работает следующим образом.
В режиме излучения мощности СВЧ-сигнал от задающего устройства РЛС поступает на вход распределительного устройства 9, в котором распределяется между N выходами. Далее СВЧ-сигнал с каждого из N выходов распределительного устройства 9 поступает в фазовращатели 8 ППМ 1. В фазовращателях 8 производится изменение фазы излучаемого сигнала в соответствии с требуемым направлением излучения и местоположением ППМ. С выхода фазовращателя 8 сигнал поступает на третье плечо переключателя прием-передача 6, который в режиме излучения мощности коммутирует сигнал на второе плечо. Далее сигнал усиливается усилителем мощности 7, поступает на второе плечо циркулятора 3 и далее через третье плечо циркулятора 3 поступает в излучатель 2 и излучается в пространство.
В режиме приема мощности сигнал, отраженный от цели, принимается излучателем 2, поступает на третье плечо циркулятора 3 и далее через первое плечо циркулятора 3 поступает на вход ограничителя 4 и через него на вход МШУ 5. В режиме приема мощности первое плечо переключателя 6 подключается к третьему, и сигнал с выхода МШУ 5 поступает на вход фазовращателя 8 и далее к одному из N входов (выходов) распределительного устройства 9, в котором производится сложение уже синфазных сигналов от N ППМ и формирование диаграммы направленности на прием. С выхода распределительного устройства 9 сигнал, принятый антенно-приемопередающей системой, поступает на вход приемного устройства РЛС.
Данное устройство имеет преимущество перед антенными системами с пассивными фазированными антенными решетками, заключающееся в гибком управлении амплитудно-фазовым распределением. В то же время известному устройству присущи следующие недостатки:
- отсутствие возможности сканирования по углу места и, следовательно, невозможность определения угла места;
- трудности организации теплоотвода при плотном размещении приемопередающих модулей;
- наличие большого количества приемопередающих модулей и, следовательно, большая стоимость АППС РЛС.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании АППС РЛС, выполненной на базе приемопередающей АФАР, обеспечивающей прецизионное сканирование диаграммы направленности в двух плоскостях и измерение угла места и азимута цели при одновременной минимизации затрат на аппаратурную реализацию АППС РЛС.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в создании АППС РЛС, представляющей композицию приемопередающей АФАР и комплекта идентичных ФАР, являющихся излучателями каждого ППМ приемопередающей АФАР, и обеспечивающей прецизионное сканирование в двух плоскостях и измерение угла места и азимута цели при одновременной минимизации затрат на аппаратурную реализацию АППС РЛС за счет уменьшения количества приемопередающих модулей и упрощение системы теплоотвода вследствие разреженного расположения приемопередающих модулей.
Сущность изобретения заключается в том, что антенно-приемопередающая система радиолокационной станции содержит горизонтально расположенную одномерную, приемопередающую АФАР, состоящую из распределительного устройства и N приемопередающих модулей, в каждый из которых входят циркулятор, ограничитель, малошумящий усилитель, переключатель прием-передача, усилитель мощности, фазовращатель, при этом первое плечо циркулятора подключено к входу ограничителя, выход которого соединен с входом малошумящего усилителя, выход которого соединен с первым отводом переключателя прием-передача, второй отвод которого подключен к входу усилителя мощности, выход которого подключен ко второму плечу циркулятора, а третий отвод переключателя прием-передача соединен с входом (выходом) фазовращателя, выход (вход) которого подключен к одному из N-входов (выходов) распределительного устройства.
В отличие от прототипа в каждый из N приемопередающих модулей введена двумерная отражательная ФАР, включающая в себя облучатель, двумерную решетку диэлектрических излучателей, соединенных с отражательными ферритовыми фазовращателями, управляющие входы которых соединены с системой управления лучом двумерной отражательной ФАР, причем вход (выход) двумерной отражательной ФАР соединен с третьим плечом циркулятора приемопередающего модуля, при этом вход (выход) системы управления лучом двумерной отражательной ФАР соединен с внешним задающим устройством РЛС.
В предлагаемом устройстве горизонтально расположенная одномерная приемопередающая АФАР выполнена разреженной с уменьшенным количеством приемопередающих модулей, излучатели которых выполнены в виде двумерных отражательных ФАР, обеспечивающих сканирование луча в двух взаимноперпендикулярных плоскостях.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
- на фиг.2 представлена структурная схема предлагаемой АППС РЛС;
- на фиг.3 - структурная схема двумерной отражательной фазированной антенной решетки, являющейся излучателем каждого приемопередающего модуля АППС РЛС.
Предлагаемая АППС РЛС (фиг.2) содержит горизонтально расположенную одномерную приемопередающую АФАР, состоящую из распределительного устройства 9 и приемопередающих модулей 10. В каждый приемопередающий модуль (ППМ) 10 входят циркулятор 3, ограничитель 4, малошумящий усилитель 5, переключатель прием-передача 6, усилитель мощности 7, фазовращатель 8. При этом первое плечо циркулятора 3 подключено к входу ограничителя 4, выход которого соединен с входом малошумящего усилителя 5, выход которого соединен с первым отводом переключателя прием-передача 6, второй отвод которого подключен к входу усилителя мощности 7. Выход усилителя мощности 7 подключен ко второму плечу циркулятора, а третий отвод переключателя прием-передача 6 соединен с входом (выходом) фазовращателя 8, выход (вход) которого подключен к одному из N-входов (выходов) распределительного устройства 9.
В отличие от прототипа в каждый из N приемопередающих модулей введена двумерная отражательная ФАР 11 (фиг.3), включающая в себя облучатель 12, двумерную решетку диэлектрических излучателей 13, соединенных с отражательными ферритовыми фазовращателями 14, управляющие входы которых соединены с системой управления лучом 15 двумерной отражательной ФАР. Вход (выход) двумерной отражательной ФАР соединен с третьим плечом циркулятора 3 ППМ 10. Вход (выход) системы управления лучом 15 двумерной отражательной ФАР соединен с внешним задающим устройством РЛС.
Предлагаемая АППС РЛС работает следующим образом.
В режиме излучения мощности СВЧ-сигнал от задающего устройства РЛС поступает на вход распределительного устройства 9, в котором распределяется между N выходами. Далее СВЧ-сигнал с каждого из N выходов распределительного устройства 9 поступает в фазовращатели 8 ППМ 10. В фазовращателях производится изменение фазы излучаемого сигнала в соответствии с требуемым направлением излучения в азимутальной плоскости и местоположением ППМ. С выхода фазовращателя 8 сигнал поступает на третье плечо переключателя прием-передача 6, который в режиме излучения мощности коммутирует сигнал на второе плечо.
Далее сигнал усиливается усилителем мощности 7, поступает на второе плечо циркулятора 3 и далее через третье плечо циркулятора 3 поступает в двумерную отражательную ФАР 11. СВЧ-сигнал, поступивший на вход двумерной отражательной ФАР 11 (фиг.3), излучается облучателем 12 и поступает в диэлектрические излучатели 13, которые образуют двумерную ФАР. В решетке диэлектрических излучателей 13 за счет выбора расстояния между облучателем 12 и излучателями 13 с учетом диаграммы направленности облучателя 12 формируется заданное амплитудное распределение поля в двумерной решетке диэлектрических излучателей 13.
Далее СВЧ-сигнал поступает из каждого диэлектрического излучателя 13 антенной решетки в отражательный ферритовый фазовращатель 14. Фазовый сдвиг СВЧ-сигнала в каждом фазовращателе 14 формируется сигналом управления, поступающим из системы управления лучом 15 двумерной отражательной ФАР, на которую от задающего устройства РЛС поступает сигнал управления, определяющий фазовые сдвиги СВЧ-сигналов в каждом из фазовращателей в зависимости от направления излучения как по азимуту, так и по углу места, а также от координат диэлектрического излучателя 13 в двумерной отражательной ФАР.
В результате отражения СВЧ-сигнала фазовращателями 14 и переизлучения его диэлектрическими излучателями 13 в свободное пространство за счет интерференции формируется поле излучения, главный лепесток которого направлен в заданное направление как по азимуту, так и по углу места. Поскольку все двумерные отражательные ФАР 11 идентичны, то и сигналы управления, поступающие в систему управления лучом 15 двумерной отражательной ФАР от задающего устройства РЛС, идентичны.
АППС РЛС на прием работает следующим образом.
СВЧ-сигнал, отраженный от цели, падает на двумерные отражательные ФАР 11, поступает в диэлектрические излучатели 13 и затем в отражательные фазовращатели 14. В соответствии с фазовыми сдвигами, полученными в отражательных фазовращателях 14, определяемыми сигналами управления, которые сформированы в системах управления лучом 15 двумерной отражательной ФАР сигналами управления, поступившими от задающего устройства РЛС, СВЧ-сигналы переизлучаются диэлектрическими излучателями 13 и фокусируются в облучателе 12.
Затем СВЧ-сигналы поступают на третьи плечи циркуляторов 3 и далее через первые плечи циркуляторов 3 поступают на ограничители 4, и через них поступают на входы малошумящих усилителей 5, усиливаются и поступают на первые плечи переключателей прием-передача 6, которые в режиме приема подключаются к третьим плечам переключателей прием-передача 6, и через фазовращатели 8 поступают на один из N входов распределительного устройства 9. В распределительном устройстве 9 производится синфазное сложение СВЧ-сигналов от N приемопередающих модулей, и формируется диаграмма направленности на прием. С выхода распределительного устройства 9 сигнал, принятый АППС, поступает на вход приемного устройства РЛС.
Если приемопередающие модули 10 АФАР как на излучение, так и на прием имеют идентичные амплитудно-фазовые характеристики, то сигналы управления, поступающие в фазовращатели 8 от задающего устройства РЛС в режиме приема и передачи, будут одинаковыми. В этом случае максимумы диаграммы направленности АППС на прием и на излучение будут совпадать.
Коэффициент разрежения приемопередающих модулей АФАР равен количеству диэлектрических излучателей 13 в отражательной ФАР в горизонтальной плоскости.
Таким образом, предлагаемое техническое решение, в отличие от прототипа, обеспечивает сканирование диаграммы направленности как в азимутальной, так и в угломестной плоскости за счет введения в каждый приемопередающий модуль АФАР двумерных отражательных ФАР, в то время как одномерная АФАР обеспечивает сканирование только в азимутальной плоскости.
В то же время при плотном размещении диэлектрических излучателей на расстоянии друг от друга порядка половины длины волны излучения, расстояния между приемопередающими модулями в АФАР будут тем больше, чем больше количество излучателей в отражательных ФАР. Другими словами, количество приемопередающих модулей в АФАР уменьшается обратно пропорционально размеру двумерной отражательной ФАР в горизонтальной плоскости. При этом решается проблема теплоотвода от приемопередающих модулей АФАР, поскольку в разреженной АФАР система охлаждения может быть организована проще за счет больших расстояний между отдельными приемопередающими модулями в АФАР.
Проведенные испытания экспериментального образца антенно-приемопередающей системы, состоящей из 4-х приемопередающих модулей АФАР и 4-х двумерных отражательных ФАР, каждая из которых состоит из 100 отражательных фазовращателей, показали следующее: точность пеленга в азимутальной плоскости ±10 угловых минут и в угломестной плоскости ±30 угловых минут. Уровень боковых лепестков АППС не превышает минус 18 децибел при секторе сканирования в азимутальной плоскости ±45° и в угломестной плоскости ±30°. При этом коэффициент разрежения АФАР равнялся 10, то есть количество приемопередающих модулей АФАР было уменьшено в 10 раз по сравнению с АППС, выполненной только на базе АФАР.
Claims (1)
- Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции, содержащая горизонтально расположенную одномерную приемопередающую активную фазированную антенную решетку, состоящую из N приемопередающих модулей и распределительного устройства с N входами/выходами, предназначенного для распределения между N приемопередающими модулями СВЧ-сигнала от внешнего задающего устройства радиолокационной станции в режиме излучения и для синфазного сложения СВЧ-сигналов от N приемопередающих модулей и формирования диаграммы направленности в режиме приема приемного устройства радиолокационной станции, при этом в каждый из N приемопередающих модулей входят циркулятор, ограничитель, малошумящий усилитель, переключатель прием-передача, усилитель мощности, фазовращатель, причем первое плечо циркулятора подключено к входу ограничителя, выход которого соединен с входом малошумящего усилителя, выход которого соединен с первым отводом переключателя прием-передача, второй отвод которого подключен к входу усилителя мощности, выход которого подключен к второму плечу циркулятора, а третий отвод переключателя прием-передача соединен с входом/выходом фазовращателя, выход/вход которого подключен к одному из N входов/выходов указанного распределительного устройства, отличающаяся тем, что каждый из N приемопередающих модулей введена двумерная отражательная фазированная антенная решетка, включающая в себя облучатель, двумерную решетку диэлектрических излучателей, соединенных с соответствующими отражательными ферритовыми фазовращателями, управляющие входы которых соединены с системой управления лучом двумерной отражательной фазированной антенной решетки, вход/выход двумерной отражательной фазированной антенной решетки соединен с третьим плечом циркулятора, при этом в режиме излучения СВЧ-сигнал, поступающий на вход двумерной отражательной фазированной антенной решетки через третье плечо циркулятора соответствующего N приемопередающего модуля излучается облучателем и поступает в диэлектрические излучатели двумерной решетки, в режиме приема СВЧ-сигналы переизлучаются диэлектрическими излучателями двумерной решетки, фокусируются в облучателе и поступают на третье плечо циркулятора соответствующего N приемопередающего модуля, кроме того, вход/выход системы управления лучом двумерной отражательной фазированной антенной решетки соединен с внешним задающим устройством радиолокационной станции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006145135/09A RU2324950C1 (ru) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006145135/09A RU2324950C1 (ru) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2324950C1 true RU2324950C1 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=39798900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006145135/09A RU2324950C1 (ru) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324950C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2453017C1 (ru) * | 2010-11-29 | 2012-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Устройство для переключения приемопередающей антенны |
RU2553092C2 (ru) * | 2013-07-30 | 2015-06-10 | Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Моноимпульсная система |
WO2015084208A1 (ru) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Квантрилл Эстейт Инк | Приемопередающее устройство |
US10211523B2 (en) | 2013-03-19 | 2019-02-19 | Aleksandr Mettalinovich TISHIN | Low-Frequency Antenna |
-
2006
- 2006-12-18 RU RU2006145135/09A patent/RU2324950C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Introduction to Airborne Radar, second edition, GEORGE W. STIMSON, Electronically Steered Array Antennas (ESAs), chap.37, Scitech publishing, Inc., Mendham, New Jersey, 1998. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2453017C1 (ru) * | 2010-11-29 | 2012-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Устройство для переключения приемопередающей антенны |
US10211523B2 (en) | 2013-03-19 | 2019-02-19 | Aleksandr Mettalinovich TISHIN | Low-Frequency Antenna |
RU2553092C2 (ru) * | 2013-07-30 | 2015-06-10 | Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Моноимпульсная система |
WO2015084208A1 (ru) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Квантрилл Эстейт Инк | Приемопередающее устройство |
EA027517B1 (ru) * | 2013-12-06 | 2017-08-31 | Квантрилл Эстейт Инк. | Приемопередающее устройство |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Menzel et al. | Antenna concepts for millimeter-wave automotive radar sensors | |
US8810468B2 (en) | Beam shaping of RF feed energy for reflector-based antennas | |
EP2396669B1 (en) | Radio frequency positioning system for vehicles | |
KR101518429B1 (ko) | 초광대역 레이더 응용을 위한 안테나 배열 | |
CN103558594A (zh) | 基于机载设备的相控阵波束合成方法 | |
TW201643465A (zh) | 雷達及切換致能陣列天線的方法 | |
JP2776918B2 (ja) | 電子走査アンテナ | |
WO2008061107A2 (en) | Antenna | |
CN107430186B (zh) | 幅度比较单脉冲雷达*** | |
KR20120065652A (ko) | 레이더 센서용 rf 송수신기 | |
US11474200B2 (en) | Systems and methods for providing wide beam radar arrays | |
CN106953157B (zh) | 一种用于雷达传感器的天线装置 | |
RU2324950C1 (ru) | Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции | |
KR100561630B1 (ko) | 성형 반사판을 이용한 삼중 대역 하이브리드 안테나 | |
CN102832462A (zh) | 一种w波段单脉冲卡塞格伦天线的设计方法 | |
US10162040B1 (en) | Ultra-wideband low-profile electronic support measure array | |
Brandfass et al. | Multifunctional AESA Technology Trends-A Radar System Aspects View | |
RU2165665C1 (ru) | Антенно-приемопередающая система радиолокационной станции | |
JP3103335B2 (ja) | アンテナ装置 | |
RU2282288C2 (ru) | Фазированная антенная решетка с двумя независимыми лучами и управляемой поляризацией в суммарном луче (варианты) | |
Zhan et al. | A KU band high integrated active phased array antenna for radar seeker | |
US11996615B2 (en) | Reflector antenna system with movable MIMO multiple feeds and adaptive field focusing method for wireless communication in multipath fading environment | |
US20220229172A1 (en) | Active antenna radar with extended angular coverage | |
RU2623836C1 (ru) | Сканирующая апертурная гибридная приемо-передающая антенна | |
RU17380U1 (ru) | Активная фазированная антенная решетка с оптическим питанием отражательного типа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121219 |