RU2461928C1 - Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array - Google Patents
Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461928C1 RU2461928C1 RU2011112577/07A RU2011112577A RU2461928C1 RU 2461928 C1 RU2461928 C1 RU 2461928C1 RU 2011112577/07 A RU2011112577/07 A RU 2011112577/07A RU 2011112577 A RU2011112577 A RU 2011112577A RU 2461928 C1 RU2461928 C1 RU 2461928C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- mirror
- processor
- antenna system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к радиолокации, в частности комбинированным антенным системам, сочетающих формирование лучей с помощью зеркал и линейных фазированных антенных решеток (ФАР).The present invention relates to radar, in particular combined antenna systems combining the formation of beams using mirrors and linear phased antenna arrays (PAR).
Для обеспечения сканирования сцены в широком диапазоне углов в радиолокации широко применяют и механическое сканирование, и электронное с помощью ФАР. При механическом сканировании антенное устройство строится на базе зеркальных антенн, относительно просто в изготовлении и имеет низкую стоимость, однако скорость получения изображения сцены не велика. При электронном сканировании на базе ФАР существенно повышается скорость сканирования сцены, обработкой пространственного сигнала достигается улучшение помехозащищенности РЛС в условиях пассивных и активных помех, однако сложность антенной системы и ее стоимость возрастают пропорционально числу элементов ФАР. В ряде устройств связи и РЛС для уменьшения числа элементов ФАР применяют ее комбинацию с зеркалом.To ensure that the scene is scanned in a wide range of angles in radar, both mechanical scanning and electronic scanning using the HEADLIGHT are widely used. In mechanical scanning, the antenna device is built on the basis of mirror antennas, is relatively simple to manufacture and has a low cost, but the speed of obtaining an image of the scene is not high. When scanning electronically on the basis of the PAR, the scanning speed of the scene increases significantly, processing the spatial signal improves the radar noise immunity under conditions of passive and active interference, however, the complexity of the antenna system and its cost increase in proportion to the number of elements of the PAR. In a number of communication devices and radars, to reduce the number of PAR elements, its combination with a mirror is used.
Примером такой комбинированной антенной системы является антенная система [1, фиг.1], построенная на базе главного и вспомогательного параболического зеркал, имеющих общий фокус и совпадающие оси парабол. Главное и вспомогательные зеркала находятся по разным сторонам оси парабол. Возбуждение антенной системы и управление ее лучом производится от линейной фазированной антенной решетки (ЛФАР), облучающей вспомогательное зеркало и находящейся в плоскости, параллельной фокусной. Вспомогательное зеркало переотражает сигнал ЛФАР в сторону главного зеркала, формирующего управляемую диаграмму направленности (ДНА) антенной системы. Центр ЛФАР соответствует точке совпадения двух лучей, полученных после последовательного переотражения лучей от главного и вспомогательного зеркал, подсвечивающих центр главного зеркала с направлений, соответствующих верхнему и нижнему углу сканирования. При выборе размера вспомогательного зеркала, в М раз меньшего размера главного зеркала, обеспечивается масштабное преобразование наклона фронта волны ЛФАР в наклон фронта волны, излучаемой главным зеркалом. При этом фокусное расстояние вспомогательного зеркала f1 в М раз меньше фокусного расстояния главного, расстояние от центра ЛФАР до центра вспомогательного зеркала I1 определяется выражением:An example of such a combined antenna system is the antenna system [1, figure 1], built on the basis of the main and auxiliary parabolic mirrors having a common focus and coinciding axis of the parabolas. The main and auxiliary mirrors are located on opposite sides of the axis of the parabolas. The antenna system is excited and its beam is controlled from a linear phased antenna array (VLAF) that irradiates an auxiliary mirror and is located in a plane parallel to the focal one. The auxiliary mirror reflects the LFAR signal in the direction of the main mirror, which forms a controlled radiation pattern (BOTTOM) of the antenna system. The center of the VLAR corresponds to the coincidence point of two rays obtained after successive re-reflection of the rays from the main and auxiliary mirrors, highlighting the center of the main mirror from the directions corresponding to the upper and lower scanning angles. When choosing the size of the auxiliary mirror, M times smaller than the size of the main mirror, a large-scale conversion of the slope of the front of the LFAR wave to the slope of the wave front emitted by the main mirror is ensured. In this case, the focal length of the auxiliary mirror f 1 is M times smaller than the focal length of the main one, the distance from the center of the VLAR to the center of the auxiliary mirror I 1 is determined by the expression:
где α - угол между осью параболы и направлением из фокуса на центр главного зеркала.where α is the angle between the axis of the parabola and the direction from the focus to the center of the main mirror.
Второй вариант антенной системы [1, фиг.4] отличается от первого варианта дополнительным гиперболическим зеркалом, стоящим по пути распространения сигнала между главным и вспомогательным зеркалом. Гиперболическое зеркало обеспечивает возможность увеличения расстояния между ЛФАР и вспомогательным зеркалом для установки в этом промежутке поляризационного фильтра и дуплексера.The second variant of the antenna system [1, FIG. 4] differs from the first variant by an additional hyperbolic mirror, which is located along the signal propagation path between the main and auxiliary mirrors. The hyperbolic mirror makes it possible to increase the distance between the VLDF and the auxiliary mirror for installing a polarizing filter and a duplexer in this gap.
Достоинством антенной системы [1] является возможность электронного сканирования луча с шириной ДНА, определяемой размером раскрыва главного зеркала, при размерах ЛФАР, сопоставимых с размером вспомогательного зеркала.The advantage of the antenna system [1] is the possibility of electronically scanning a beam with a bottom width determined by the aperture of the main mirror, with sizes of VLARs comparable to the size of the auxiliary mirror.
Недостатком антенной системы [1] является то, что сканирование луча в ней может выполняться в малом диапазоне углов (не более 10 градусов) и только в одной плоскости. Угол сканирования ДНА ограничен верхней границей допустимого уровня ошибок распределения фазы сигнала в раскрыве главного зеркала. Кроме того, для обеспечения подсвета всего главного зеркала в рабочем диапазоне углов сканирования при высоком КПД необходимо согласовывать положение активной зоны ЛФАР с положением и размером облучаемого пятна на вспомогательном зеркале, т.е. изменять положение активной зоны ЛФАР вдоль ее оси в зависимости от направления ДНА.The disadvantage of the antenna system [1] is that scanning the beam in it can be performed in a small range of angles (no more than 10 degrees) and only in one plane. The scanning angle of the BOTTOM is limited by the upper limit of the permissible error level of the distribution of the signal phase in the aperture of the main mirror. In addition, to ensure the illumination of the entire main mirror in the working range of scanning angles at high efficiency, it is necessary to coordinate the position of the VLAR core with the position and size of the irradiated spot on the auxiliary mirror, i.e. change the position of the VLDF core along its axis depending on the direction of the bottom.
Антенная система [2] содержит криволинейное зеркало и вынесенную несущую конструкцию, две противоположные стороны которой используются для размещения двух антенных решеток, управляемых процессором. Первая антенная решетка обращена к зеркалу, вторая - от зеркала. Число элементов обоих решеток одинаковое, при этом соседние элементы обоих решеток образуют пару, режим работы которой управляется процессором.The antenna system [2] contains a curved mirror and an external supporting structure, the two opposite sides of which are used to accommodate two antenna arrays controlled by the processor. The first antenna array faces the mirror, the second from the mirror. The number of elements of both lattices is the same, while adjacent elements of both lattices form a pair, the operating mode of which is controlled by the processor.
При передаче процессор из нескольких соседних пар формирует активную зону, положение которой определяет направление ДНА антенной системы. Активная зона составляет часть первой и второй антенной решетки, используется для облучения зеркала сигналом передатчика и приема пространственного сигнала, отраженного зеркалом. Направление излучения и размер активной зоны выставляются из условия сопряжения облучаемой зоны с размером зеркала, соответственно обеспечивается высокий КПД антенной системы. Сигналы второй антенной решетки, входящие в активную зону, при передаче соединяются с передатчиком, а при приеме с приемником РЛС, при этом работа элементов первой антенной решетки, входящих в активную зону, блокируются. Сигнал передатчика, отраженный зеркалом, в соответствии с положением активной зоны переизлучается в заданном направлении ДНА. Часть его минует вторую антенную решетку, размер которой существенно меньше раскрыва зеркала, остальная часть сигнала попадает в неактивную зону антенной решетки. В этой зоне сигнал, принимаемый элементом второй антенной решетки, после корректирующей фазировки и усиления переизлучается соответствующим элементом пары первой антенной решетки без изменения фазового фронта сигнала, отраженного зеркалом.When transmitting, the processor from several neighboring pairs forms an active zone, the position of which determines the direction of the bottom of the antenna system. The active zone is part of the first and second antenna arrays; it is used to irradiate a mirror with a transmitter signal and receive a spatial signal reflected by a mirror. The direction of radiation and the size of the active zone are set from the condition of pairing the irradiated zone with the size of the mirror, respectively, a high efficiency of the antenna system is ensured. The signals of the second antenna array entering the active zone are connected to the transmitter during transmission, and when received with the radar receiver, the operation of the elements of the first antenna array entering the active zone is blocked. The signal of the transmitter reflected by the mirror, in accordance with the position of the active zone is re-emitted in a given direction of the bottom. Part of it passes the second antenna array, the size of which is significantly smaller than the aperture of the mirror, the rest of the signal falls into the inactive zone of the antenna array. In this zone, the signal received by the element of the second antenna array, after correcting phasing and amplification, is reradiated by the corresponding element of the pair of the first antenna array without changing the phase front of the signal reflected by the mirror.
При приеме внешних сигналов работа пары элементов первой и второй решеток в неактивной зоне перестраивается процессором для переизлучения сигнала, принимаемого первой антенной решеткой, второй антенной решеткой в сторону зеркала.When receiving external signals, the operation of a pair of elements of the first and second arrays in the inactive zone is tuned by the processor to re-emit the signal received by the first antenna array, the second antenna array in the direction of the mirror.
Достоинством устройства является возможность электронного сканирования ДНА с высокой скоростью в широком диапазоне углов и высоким КПД. При этом размер первой и второй антенных решеток существенно меньше апертуры зеркала.The advantage of the device is the ability to electronically scan the DND with a high speed in a wide range of angles and high efficiency. The size of the first and second antenna arrays is significantly smaller than the aperture of the mirror.
Недостатком устройства является сложность, связанная с использованием и взаимодействием двух взаимносвязанных антенных решеток, с относительно большим дискретом переключения ДНА по углу, вызванным шагом дискретного перемещения центра активной зоны, равным расстоянию между соседними элементами второй антенной решетки.The disadvantage of this device is the complexity associated with the use and interaction of two interconnected antenna arrays, with a relatively large discrete DND angle switching caused by a step of discrete displacement of the core center, equal to the distance between adjacent elements of the second antenna array.
Антенная система [3, с.245, рис 13.13], принятая в качестве прототипа, представляет двухзеркальную антенну Кассегрена, содержащая неподвижное параболическое зеркало, подвижный твист-рефлектор (плоское зеркало, поворачивающее плоскость поляризации отраженного сигнала на 90 градусов), неподвижный точечный облучатель с вертикальной поляризацией, находящийся в фокусе параболического зеркала. Параболическое зеркало выполнено из проволок круглого или прямоугольного сечения, лежащих в вертикальной плоскости. В раскрыве параболического зеркала формируется плоский фронт волны, ортогональный продольной оси антенны и имеющий вертикальную поляризацию. При отражении от твист-рефлектора фронт волны остается плоским, поляризация сигнала поворачивается на 90 градусов, а максимум излучения смещается по углу в зависимости от положения твист-рефлектора. Полученный сигнал проходит через параболическое зеркало и распространяется в направлении, заданным положением плоского зеркала.The antenna system [3, p.245, Fig. 13.13], adopted as a prototype, is a Cassegrain two-mirror antenna containing a fixed parabolic mirror, a movable twist reflector (a flat mirror that rotates the plane of polarization of the reflected signal by 90 degrees), a fixed point illuminator with vertical polarization, in focus of a parabolic mirror. A parabolic mirror is made of round or rectangular wires lying in a vertical plane. In the aperture of a parabolic mirror, a plane wave front is formed, orthogonal to the longitudinal axis of the antenna and having vertical polarization. When reflected from a twist reflector, the wave front remains flat, the signal polarization rotates 90 degrees, and the radiation maximum shifts in angle depending on the position of the twist reflector. The received signal passes through a parabolic mirror and propagates in the direction given by the position of the flat mirror.
Достоинством антенной системы является возможность сканирования ДНА с высоким КПД в широком диапазоне углов за счет поворотов достаточно легкого подвижного зеркала.The advantage of the antenna system is the ability to scan DND with high efficiency in a wide range of angles due to the rotation of a fairly light moving mirror.
Применение в антенне Кассегрена пар разнесенных точечных облучателей, находящихся вблизи фокуса параболического зеркала, позволяет сформировать лучи амплитудной суммарно-разностной моноимпульсной антенны и измерять угловой пеленг цели относительно равносигнального направления.The use of pairs of spaced point irradiators located near the focus of a parabolic mirror in the Cassegrain antenna makes it possible to form rays of the amplitude total-difference monopulse antenna and measure the angular bearing of the target relative to the equal signal direction.
Недостатком антенной системы Кассегрена являются относительно низкая скорость обзора сцены, связанная с механическим перемещением ДНА.The disadvantage of the Cassegrain antenna system is the relatively low speed of viewing the scene, associated with the mechanical movement of the bottom.
Целью предлагаемого изобретения является создание двухзеркальной моноимпульсной антенной системы с повышенной скоростью азимутального сканирования.The aim of the invention is the creation of a two-mirror monopulse antenna system with an increased azimuth scanning speed.
Поставленная цель реализуется тем, что в двухзеркальной антенной системе [3] в качестве неподвижного зеркала используется параболический цилиндр, в фокусной плоскости которого параллельно образующей цилиндра расположены три линейные фазированные антенные решетки (ЛФАР), при этом центральная ЛФАР является приемопередающей, а две другие ЛФАР являются приемными. Угломестное сканирование обеспечивается перестройкой углового положения твист-рефлектора, азимутальное сканирование ДНА на передачу выполняется с помощью центральной ЛФАР, моноимпульсный прием сигнала в азимутальной плоскости обеспечивается обработкой сигнала, принятого каждой из ЛФАР, моноимпульсный прием в угломестной плоскости обеспечивается использованием разности сигналов, полученных двумя боковыми ЛФАР, в качестве суммарной ДНА при угломестном и азимутальном приеме используется суммарный сигнал, полученный от центральной ЛФАР на заданном направлении.The goal is realized by the fact that in a two-mirror antenna system [3] a parabolic cylinder is used as a fixed mirror, in the focal plane of which three linear phased antenna arrays (VLAF) are located parallel to the cylinder, while the central VLAF is transceiver and the other two VLAFs are reception rooms. Carbon scanning is provided by restructuring the angular position of the twist reflector, azimuthal scanning of the bottom beam for transmission is performed using the central VLAR, monopulse reception of the signal in the azimuthal plane is provided by processing the signal received by each of the VLBF, monopulse reception in the elevation plane is provided by using the difference of the signals received by the two side VLARs , the total signal received from the central one is used as the total DND for elevation and azimuth reception VLAF in a given direction.
Для достижения поставленной цели двухзеркальная антенная система [3], содержащая криволинейное неподвижное зеркало, выполненное из проволок круглого или прямоугольного сечения, лежащих в вертикальной плоскости, подвижный твист-рефлектор, ось вращения которого проходит через фокус криволинейного неподвижного зеркала, привод антенной системы, первый выход которого соединен с осью вращения твист-рефлектора, отличается тем, что в качестве не подвижного криволинейного зеркала используется параболический цилиндр, ось вращения твист-рефлектора параллельна образующей параболического цилиндра, введены первая, вторая и третья ЛФАР, расположенные в фокальной плоскости параболического цилиндра, параллельно его образующей, первая и третья ЛФАР расположены симметрично относительно второй ЛФАР, разнос первой и третьей ЛФАР обеспечивает формирование двух лучей с равносигнальным направлением по уровню 0,7 в угломестной плоскости, вторая ЛФАР находится в осевой плоскости параболического цилиндра, многоканальное приемопередающее устройство, датчик угла, расположенный на оси твист-рефлектора, и процессор, при этом каждая ЛФАР содержит одинаковое число N приемно-излучающих элементов, входы-выходы первой, второй и третьей ЛФАР соединены с первым, вторым и третьим входом-выходом многоканального приемопередающего устройства соответственно, пятый, шестой и седьмой вход-выход многоканального приемопередающего устройства соединен с первым, вторым и третьим сигнальным входом-выходом процессора соответственно, четвертый вход-выход процессора является управляющим, соединенным с четвертым входом-выходом многоканального приемопередающего устройства и вторыми входами-выходами датчика угла и привода соответственно, первый вход датчика угла механически соединен с осью вращения твист-рефлектора, пятый вход-выход процессора является интерфейсным входом-выходом антенной системы, многоканальное приемопередающее устройство на втором входе-выходе формирует при передаче N канальный СВЧ сигнал возбуждения параболического цилиндра, управляемый по амплитуде и фазе, обеспечивающий перестройку ДНА антенной системы в азимутальной плоскости, при приеме сигналы каждой из ЛФАР в многоканальном приемопередающем устройстве переносятся на промежуточную частоту, усиливаются, переносятся на видеочастоту с получением квадратур, оцифровываются и выдаются с пятого, шестого и седьмого выходов на первый, второй и третий вход выход процессора соответственно, в процессоре весовой обработкой выходных сигналов многоканального приемопередатчика получают суммарный и разностные сигналы по азимуту и углу места, которые выводятся на последующую обработку через пятый вход-выход.To achieve this goal, a two-mirror antenna system [3], containing a curvilinear fixed mirror made of round or rectangular wires lying in a vertical plane, a movable twist-reflector, the axis of rotation of which passes through the focus of a curvilinear fixed mirror, drive the antenna system, the first output which is connected to the axis of rotation of the twist reflector, characterized in that a parabolic cylinder is used as the non-movable curved mirror, the axis of rotation of the twist-reflector of the torus parallel to the generatrix of the parabolic cylinder, the first, second and third VLFLs are introduced, located in the focal plane of the parabolic cylinder, parallel to its generatrix, the first and third VLFLs are located symmetrically with respect to the second LFAR, the spacing of the first and third VLFLs ensures the formation of two rays with an equal signal direction at level 0 , 7 in the elevation plane, the second VLAR is located in the axial plane of the parabolic cylinder, a multichannel transceiver device, an angle sensor located on the twi axis t-reflector, and a processor, each LFAR contains the same number N of receiving-emitting elements, the inputs-outputs of the first, second and third LFAR are connected to the first, second and third input-output of the multichannel transceiver device, respectively, the fifth, sixth and seventh input the output of the multi-channel transceiver is connected to the first, second and third signal input-output of the processor, respectively, the fourth input-output of the processor is the control connected to the fourth input-output of multi-channel about the transceiver device and the second inputs and outputs of the angle sensor and the drive, respectively, the first input of the angle sensor is mechanically connected to the axis of rotation of the twist reflector, the fifth input-output of the processor is the interface input-output of the antenna system, a multi-channel transceiver at the second input-output forms the transmission of the N channel microwave signal of excitation of a parabolic cylinder, controlled by amplitude and phase, providing the restructuring of the bottom of the antenna system in the azimuthal plane, when receiving signals each LFAR in a multichannel transceiver device is transferred to an intermediate frequency, amplified, transferred to a video frequency to obtain quadrature, digitized and output from the fifth, sixth and seventh outputs to the first, second and third input of the processor output, respectively, in the processor by weighing the output signals of the multichannel transceiver receive the total and difference signals in azimuth and elevation, which are displayed for subsequent processing through the fifth input-output.
Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием со ссылками на следующие чертежи.The invention is illustrated by further description with reference to the following drawings.
На фиг.1 представлена структурная схема антенной системы.Figure 1 presents the structural diagram of the antenna system.
На фиг.2 представлена геометрия приемных ДНА в угломестной плоскости.Figure 2 presents the geometry of the receiving DND in elevation plane.
На фиг.1 приняты следующие обозначения:In figure 1, the following notation:
1 - Параболический цилиндр;1 - Parabolic cylinder;
2 - Твист-рефлектор;2 - Twist-reflector;
3 - Третья ЛФАР;3 - Third LFAR;
4 - Вторая ЛФАР;4 - Second LFAR;
5 - Первая ЛФАР;5 - First LFAR;
6 - Датчик угла (ДУ);6 - Angle sensor (remote control);
7 - Многоканальное приемопередающее устройство (ППУ);7 - Multichannel transceiver device (PPU);
8 - Привод (ПРИВ).8 - Drive (PRIV).
9 - Процессор (ПРЦ);9 - Processor (PRC);
На фиг.1 ось вращения твист-рефлектора 2 совпадает с линией, параллельной образующей параболического цилиндра 1, проходящей через его фокус, первая 5, вторая 4 и третья 3 ЛФАР расположены в фокальной плоскости параболического цилиндра 1, параллельно его образующей, первая 5 и третья 3 ЛФАР расположены симметрично относительно второй ЛФАР 4, вторая ЛФАР 4 находится в осевой плоскости параболического цилиндра 1, входы-выходы первой 5, второй 4 и третьей 3 ЛФАР соединены с первым, вторым и третьим входом-выходом многоканального приемопередающего устройства 7 соответственно, пятый, шестой и седьмой вход-выход многоканального приемопередающего устройства 7 соединен с первым, вторым и третьим сигнальным входом-выходом процессора 9 соответственно, четвертый вход-выход процессора 9 является управляющим входом-выходом, соединенным с четвертым входом-выходом многоканального приемопередающего устройства 7 и вторыми входами-выходами датчика угла 6 и привода 8 соответственно, первый выход датчика угла 6 и первый выход привода 8 механически соединены с осью вращения твист-рефлектора 2, пятый вход-выход процессора 9 является входом-выходом антенной системыIn Fig.1, the axis of rotation of the twist reflector 2 coincides with a line parallel to the generatrix of the parabolic cylinder 1, passing through its focus, the first 5, second 4 and third 3 VLAR are located in the focal plane of the parabolic cylinder 1, parallel to its generatrix, the first 5 and third 3 LFAR are located symmetrically relative to the second LFAR 4, the second LFAR 4 is located in the axial plane of the parabolic cylinder 1, the inputs-outputs of the first 5, second 4 and third 3 LFAR are connected to the first, second and third input-output of the multi-channel transceiver Property 7, respectively, the fifth, sixth and seventh input-output of the multi-channel transceiver 7 is connected to the first, second and third signal input-output of the processor 9, respectively, the fourth input-output of the processor 9 is a control input-output connected to the fourth input-output of the multi-channel the transceiver 7 and the second inputs and outputs of the angle sensor 6 and the drive 8, respectively, the first output of the angle sensor 6 and the first output of the drive 8 are mechanically connected to the axis of rotation of the twist reflector 2, fifth input d-out processor 9 is input-output of the antenna system
В качестве твист-рефлектора 2 может быть использован твист-рефлектор [4].As a twist reflector 2, a twist reflector [4] can be used.
В качестве приемопередающих модулей многоканального приемопередающего устройства 7 могут быть использованы модули [5].As transceiver modules of a multi-channel transceiver device 7 can be used modules [5].
В качестве процессора 9 может быть использована бортовая вычислительная машина ВБ-480-01.As the processor 9 can be used on-board computer VB-480-01.
Другие элементы, входящие в антенную систему, используются в радиолокации и не требуют пояснений по реализации.Other elements included in the antenna system are used in radar and do not require implementation explanations.
Работа антенной системы происходит в следующей последовательности. На процессор 9 через пятый вход-выход вводятся исходные данные на установку оси ДНА на излучение и прием. Процессор в соответствии с полученными данными сравнивает угловое положение твист-рефлектора 2 по данным, приходящим с датчика угла 6, с требуемым для заданного положения оси ДНА в угломестной плоскости. В соответствии с углом рассогласования через привод 8 процессор 9 устанавливает ось ДНА в заданное положение.The operation of the antenna system occurs in the following sequence. The processor 9 through the fifth input-output is input data to set the axis of the bottom of the beam for radiation and reception. The processor in accordance with the obtained data compares the angular position of the twist reflector 2 according to the data coming from the angle sensor 6, with the required for the given position of the axis of the bottom beam in the elevation plane. In accordance with the angle of mismatch through the drive 8, the processor 9 sets the axis of the bottom in a predetermined position.
В азимутальной плоскости положение оси ДНА при передаче устанавливается за счет излучения сигнала второй ЛФАР 4 с соответствующей амплитудно-фазовой структурой. Расчет ее производится процессором 9 по исходным данным, введенным на его пятый вход-выход, результат расчета вводится на четвертый вход выход многоканального приемопередающего устройства 7, которое на втором входе-выходе формирует СВЧ сигнал с расчетной амплитудно-фазовой структурой, поступающий на N элементную вторую ЛФАР 4, расположенную в фокусной плоскости параболического цилиндра 1, параллельно его образующей. Пространственный сигнал ЛФАР 4 имеет вертикальную поляризацию, переотражается цилиндрическим параболоидом 1 в сторону твист-рефлектора 2. Цилиндрический параболоид 1 выполняется в виде проволок круглого или квадратного сечения, расположенных с постоянным шагом параллельно плоскости вертикальной поляризации, поэтому является отражающим для сигналов с вертикальной поляризацией и прозрачным для сигналов с горизонтальной поляризацией. Твист-рефлектор 2 содержит поляризационную структуру из параллельных проводников, расположенных с постоянным шагом над проводящей поверхностью под углом 45 градусов к вектору поляризации падающей волны. Сигнал второй ЛФАР 4 после отражения твист-рефлектором 2 изменяет поляризацию сигнала на ортогональную, поэтому проходит через параболический параболоид 1 в заданную настройкой сторону излучения.In the azimuthal plane, the position of the axis of the DND during transmission is established due to the emission of a signal from the second VLDF 4 with the corresponding amplitude-phase structure. Its calculation is performed by the processor 9 according to the initial data input to its fifth input-output, the calculation result is input to the fourth input of the output of the multi-channel transceiver 7, which at the second input-output generates a microwave signal with a calculated amplitude-phase structure, arriving at the N elementary second VLFL 4, located in the focal plane of the parabolic cylinder 1, parallel to its generatrix. The spatial signal LFAR 4 has a vertical polarization, is reflected by a cylindrical paraboloid 1 towards the twist reflector 2. The cylindrical paraboloid 1 is made in the form of round or square wires arranged with a constant step parallel to the plane of vertical polarization, therefore it is reflective for signals with vertical polarization and transparent for signals with horizontal polarization. The twist reflector 2 contains a polarization structure of parallel conductors located at a constant step above the conductive surface at an angle of 45 degrees to the polarization vector of the incident wave. The signal of the second LFAR 4 after reflection by a twist reflector 2 changes the polarization of the signal to orthogonal, therefore, it passes through the parabolic paraboloid 1 to the radiation side specified by the setting.
При приеме горизонтально поляризованный сигнал проходит через поляризационную структуру цилиндрического параболоида 1 на твист-рефлектор 2, где отражается с изменением поляризации на вертикальную в сторону параболического цилиндра 1. Сигнал, отраженный параболическим цилиндром 1, через третью 3, вторую 4 и первую 5 ЛФАР поступает на соответствующие входы многоканального приемопередающего устройства 7, где переносится на промежуточную частоту, усиливается в рабочей полосе частот, переносится на видеочастоту с получением квадратур, оцифровывается и выводится на первый, второй и третий входы-выходы процессора 9 соответственно. Первая 5, вторая 4 и третья 3 ЛФАР расположены параллельно с одинаковым шагом, при этом на прием образуются три разнесенных в угломестной плоскости луча (фиг.2), разнос первой и третьей ЛФАР обеспечивает разнос крайних лучей на ширину ДНА, соответственно их равносигнальное направление совпадает с осью центрального луча.Upon receipt, a horizontally polarized signal passes through the polarization structure of a cylindrical paraboloid 1 to a twist reflector 2, where it is reflected with a change in polarization to vertical toward the parabolic cylinder 1. The signal reflected by the parabolic cylinder 1 passes through the third 3, second 4 and first 5 VLBP to the corresponding inputs of the multichannel transceiver 7, where it is transferred to an intermediate frequency, amplified in the working frequency band, transferred to the video frequency to obtain quadrature, digital inrush and displayed on the first, second and third input-output processor 9, respectively. The first 5, second 4 and third 3 VLFLs are arranged in parallel with the same pitch, while three spaced apart in the elevation plane of the beam are formed at the reception (Fig. 2), the spacing of the first and third VLFLs ensures the spacing of the extreme rays to the bottom width, respectively, their equal signal direction coincides with the axis of the central beam.
Процессор 9 с помощью весовой обработки сигналов на выходах многоканального приемопередающего устройства 9 формирует суммарный и разностные сигналы по азимуту и углу места, которые выдаются через пятый вход-выход на последующую обработку в РЛС. Веса, используемые при обработке принятого сигнала, зависят от заданного направления приема.The processor 9 using the weighted processing of the signals at the outputs of the multi-channel transceiver 9 generates the sum and difference signals in azimuth and elevation, which are issued through the fifth input-output for further processing in the radar. The weights used in processing the received signal depend on the given direction of reception.
Техническим преимуществом комбинированной антенной системы является увеличенная скорость сканирования моноимпульсной ДНА в азимутальной плоскости, при умеренном числе элементов ФАР (стоимости антенной системы), необходимых для формирования требуемой сканирующей в широком диапазоне углов ДНА.The technical advantage of the combined antenna system is the increased scanning speed of a monopulse DND in the azimuthal plane, with a moderate number of PAR elements (the cost of the antenna system) required to form the required scanning antenna in a wide range of angles.
Изготовление и испытания комбинированной антенной системы подтвердили ее эффективность, связанную с сокращением необходимого числа элементов ФАР, необходимых для формирования требуемой ДНА, сканирующей в широком диапазоне углов ДНА с высокой скоростью в азимутальной плоскости, при этом снижение числа элементов ФАР позволяет снизить стоимость антенной системы. Рабочий диапазон углов азимутального сканирования в макете составил ±30° - угломестного ±45°.The manufacture and testing of a combined antenna system confirmed its effectiveness, associated with a reduction in the required number of PAR elements needed to form the desired BOTTOM scanning in a wide range of BOTTOM angles at a high speed in the azimuthal plane, while reducing the number of PAR elements can reduce the cost of the antenna system. The working range of azimuthal scanning angles in the layout was ± 30 ° - elevation ± 45 °.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, комбинированная антенная система может быть изготовлена по существующей, известной в радиопромышленности технологии и использована в моноимпульсных РЛС и устройствах связи.Using the information presented in the application materials, the combined antenna system can be manufactured according to the existing technology known in the radio industry and used in monopulse radars and communication devices.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1 Патент США №4203105 от 15.05.1980. Scanable antenna arrangements capable of producing a large image of a small array with minimal aberrations.1 US Patent No. 4,203,105 dated 05/15/1980. Scanable antenna arrangements capable of producing a large image of a small array with minimal aberrations.
2 Патент США №6958738 от 25.10.2005. Reflector antenna system including a phased array antenna having a feed through zone and related methods.2 US Patent No. 6958738 dated 10.25.2005. Reflector antenna system including a phased array antenna having a feed through zone and related methods.
3 Лавриков А.С., Резников Г.Б. Антенно-фидерные устройства. - М.: Советское Радио, 1974.3 Lavrikov A.S., Reznikov G.B. Antenna feeder devices. - M .: Soviet Radio, 1974.
4 Патент России №2201022 от 20.03.2003. Твист-рефлектор.4 Patent of Russia No. 2201022 dated 03.20.2003. Twist Reflector.
5 Патент США №6441783 от 27.08.2002. Circuit module for a phased array.5 US Patent No. 6441783 dated 08/27/2002. Circuit module for a phased array.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112577/07A RU2461928C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112577/07A RU2461928C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2461928C1 true RU2461928C1 (en) | 2012-09-20 |
Family
ID=47077604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011112577/07A RU2461928C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2461928C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108879105A (en) * | 2018-06-01 | 2018-11-23 | 北京航空航天大学 | The redundant parallel device and adjusting method that the support of Compact Range split Reflector Panel is adjusted |
| RU2759918C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-18 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Design of fixed polarizing mirror of two-reflector antenna system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4203105A (en) * | 1978-05-17 | 1980-05-13 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Scanable antenna arrangements capable of producing a large image of a small array with minimal aberrations |
| RU2187867C1 (en) * | 2000-12-04 | 2002-08-20 | Войсковая часть 25714 | Wide-band directive antenna |
| US6441783B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-08-27 | Qinetiq Limited | Circuit module for a phased array |
| US6958738B1 (en) * | 2004-04-21 | 2005-10-25 | Harris Corporation | Reflector antenna system including a phased array antenna having a feed-through zone and related methods |
| RU2332758C2 (en) * | 2006-08-07 | 2008-08-27 | Александр Иванович Шалякин | Combined irradiator |
| RU2392707C1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Hybrid mirror scanning antenna for multi-mode space synthetic aperture radar |
-
2011
- 2011-04-01 RU RU2011112577/07A patent/RU2461928C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4203105A (en) * | 1978-05-17 | 1980-05-13 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Scanable antenna arrangements capable of producing a large image of a small array with minimal aberrations |
| US6441783B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-08-27 | Qinetiq Limited | Circuit module for a phased array |
| RU2187867C1 (en) * | 2000-12-04 | 2002-08-20 | Войсковая часть 25714 | Wide-band directive antenna |
| US6958738B1 (en) * | 2004-04-21 | 2005-10-25 | Harris Corporation | Reflector antenna system including a phased array antenna having a feed-through zone and related methods |
| RU2332758C2 (en) * | 2006-08-07 | 2008-08-27 | Александр Иванович Шалякин | Combined irradiator |
| RU2392707C1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Hybrid mirror scanning antenna for multi-mode space synthetic aperture radar |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛАВРИКОВ А.С., РЕЗНИКОВ Г.Б. Антенно-фидерные устройства. - М.: Советское радио, 1974, с.245, рис.13.13. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108879105A (en) * | 2018-06-01 | 2018-11-23 | 北京航空航天大学 | The redundant parallel device and adjusting method that the support of Compact Range split Reflector Panel is adjusted |
| CN108879105B (en) * | 2018-06-01 | 2020-05-05 | 北京航空航天大学 | Redundant parallel device for support adjustment of compact range splicing reflection panel and adjustment method |
| RU2759918C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-18 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Design of fixed polarizing mirror of two-reflector antenna system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11322853B2 (en) | Radio signal transmitting antenna, radio signal receiving antenna, radio signal transmission/reception system, radio signal transmitting meithod, and radio signal receiving method | |
| KR100944216B1 (en) | Compact multi beam reflector antenna | |
| US10566698B2 (en) | Multifocal phased array fed reflector antenna | |
| EP2835868B1 (en) | Antenna | |
| CN107275803A (en) | A kind of millimeter wave reflection from lens formula intelligent antenna equipment | |
| CN109302851A (en) | A kind of reflective array antenna and communication equipment | |
| US20190123450A1 (en) | Radio Frequency Antenna Incorporating Transmitter and Receiver Feeder with Reduced Occlusion | |
| CA2730764C (en) | Apparatus for an antenna system | |
| RU2461928C1 (en) | Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array | |
| WO2018096307A1 (en) | A frequency scanned array antenna | |
| Menzel et al. | A folded reflectarray antenna for 2D scanning | |
| RU2479897C2 (en) | Antenna post for radar station | |
| US10473776B2 (en) | Transmit-array antenna for a monopulse radar system | |
| JPH09304517A (en) | Millimeter-wave imaging radar | |
| JP4579951B2 (en) | Reflector antenna | |
| CN114465019A (en) | Cassegrain antenna with transmitting and receiving coaxial functions for terahertz real aperture imaging | |
| CN113823918A (en) | Novel multi-beam imaging self-tracking parabolic antenna | |
| US8462067B2 (en) | Apparatus for an antenna system | |
| RU75511U1 (en) | MONO PULSE TWO-FREQUENCY SPHERICAL ANTENNA WITH POLARIZED SELECTION OF SIGNALS | |
| TWI710785B (en) | High resolution spatial angle scanning radar system and its design method | |
| CN112350073B (en) | Ultra-large-diameter reflecting antenna based on secondary mirror array | |
| RU2815004C2 (en) | Method for beam control in hybrid two-mirror antenna system and device for its implementation | |
| RU2530281C2 (en) | Broadband antenna system | |
| Bianchi et al. | Design of linear arrays by employing randomly-overlapped subarrays | |
| KR102391795B1 (en) | Antenna apparatus and identification of friend or foe system with the same |