RU2583341C1 - Slotted waveguide antenna array - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: invention relates to radio engineering, particularly, to waveguide-slot antennas. Slotted waveguide antenna array consists of forming grid lines. Each line ends with lateral waveguide-coaxial junction, which excites a half-wave transverse slot in narrow wall of line, for this purpose on rod of waveguide-coaxial junction before slot there is pin. At that, waveguide is made rectangular. Rectangular transverse slot is made at end of waveguide. During operation waveguide divides fed power on branched passing and reflected, and phase of terminal wave emitted by radiator is determined by length of path of waveguide wave from penultimate slot to radiator with due allowance for wave length in waveguide-coaxial junction.

EFFECT: technical result is increased efficiency, and antenna gain.

1 cl, 3 dwg

Description

Волноводно-щелевая антенная решетка относится к радиотехнике сверхвысоких частот, а именно к волноводно-щелевым линейным антеннам и решеткам из них со сканированием луча в поперечной к линейкам плоскости. Волноводно-щелевая антенная решетка используется в радиотехнических системах, например в радиолокационных системах, системах управления воздушным движением, связи, радионавигации.The waveguide-slot antenna array relates to microwave technology, namely to the waveguide-slot linear antennas and arrays thereof with scanning the beam in a plane transverse to the rulers. The waveguide-slot antenna array is used in radio engineering systems, for example, in radar systems, air traffic control systems, communications, and radio navigation.

Известно, что в антеннах бегущей волны, нерезонансных антеннах, в антеннах частотного сканирования в конце антенны устанавливается оконечная поглощающая нагрузка (см. Справочник по радиолокации, под редакцией Мерилла И. Сколника, перевод с английского К.Н. Трофимова, Том 2, Радиолокационные антенные устройства, Москва, «Советское радио», 1977 г., стр. 287, рис. 16 «а» [1]; Антенны УКВ, под редакцией Г.З. Айзенберга, в двух частях, ч. 2. М., «Связь», 1977 г., стр. 182, рис. 6.10а, б, рис. 6.11 [2]), являющаяся обязательной принадлежностью данных антенн, в которую при проектировании закладывают 1-10% мощности. Это приводит к прямым потерям мощности, снижающим коэффициент усиления (КУ) антенны, что является главным недостатком данных конструкций.It is known that in traveling wave antennas, non-resonant antennas, in frequency scanning antennas, the terminal absorbing load is installed at the end of the antenna (see the Radar Reference, edited by Merill I. Skolnik, translated from English by K. N. Trofimov, Volume 2, Radar Antennas devices, Moscow, Sovetskoe Radio, 1977, p. 287, Fig. 16 “a” [1]; VHF antennas, edited by G.Z. Aisenberg, in two parts, part 2. M., “ Communication ”, 1977, p. 182, Fig. 6.10a, b, Fig. 6.11 [2]), which is an obligatory accessory of these antennas, into which when while laying lay 1-10% of power. This leads to direct power losses, reducing the gain (KU) of the antenna, which is the main disadvantage of these structures.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является волноводно-щелевая антенна Бородина (патент №2476963 РФ [3]), которая включает в себя образующие решетку линейки, имеющие прямоугольный волновод с оконечной нагрузкой. Целью данного изобретения является снижение, т.е. ослабление кроссполяризационного излучения.The closest analogue (prototype) of the claimed device is a waveguide-slot antenna Borodin (patent No. 2476963 of the Russian Federation [3]), which includes the array forming a ruler having a rectangular waveguide with an end load. The aim of this invention is to reduce, i.e. attenuation of cross-polarization radiation.

Однако наличие оконечных нагрузок в конце антенны приводит к потерям мощности до 10%, что, следовательно, снижает коэффициент полезного действия (КПД) антенны.However, the presence of terminal loads at the end of the antenna leads to power losses of up to 10%, which, therefore, reduces the antenna's efficiency (efficiency).

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является существенное повышение коэффициента полезного действия (КПД), КУ антенны, соответственно, потенциала радиолокационных систем (РЛС), дальности действия РЛС, в том числе по малоразмерным целям.The problem to which the claimed invention is directed, is to significantly increase the efficiency (KP), KU of the antenna, respectively, the potential of radar systems (radar), the range of the radar, including small targets.

Для решения поставленных задач, в волноводно-щелевой антенной решетке, состоящей из образующих решетку волноводно-щелевых линеек (далее линеек), каждая линейка заканчивается боковым волноводно-коаксиальным переходом (далее ВКП), который возбуждает полуволновую поперечную щель в узкой стенке линейки, для чего на стержне ВКП перед щелью установлен штырь.To solve the problems posed, in a waveguide-slot antenna array, consisting of a waveguide-slotted ruler forming a grid (hereinafter referred to as rulers), each ruler ends with a lateral waveguide-coaxial junction (hereinafter VKP), which excites a half-wave transverse gap in a narrow ruler wall, for which a pin is installed on the VKP rod in front of the slit.

Техническим результатом является замена оконечной поглощающей нагрузки на оконечный излучатель.The technical result is the replacement of the terminal absorbing load on the terminal emitter.

Сущность предлагаемого изобретения подробно иллюстрируется рисунками, на которых изображено:The essence of the invention is illustrated in detail in the drawings, which depict:

На фиг. 1 - оконечный излучатель в виде щели, запитываемой ВКП со штырем, вид спереди;In FIG. 1 - terminal emitter in the form of a gap fed by the CPSU with a pin, front view;

На фиг. 2 - разрез А-А (см. фиг. 1);In FIG. 2 - section AA (see Fig. 1);

На фиг. 3 - разрез Б-Б (см. фиг. 1).In FIG. 3 - section BB (see Fig. 1).

Волноводно-щелевая антенная решетка включает в себя образующие решетку линейки, имеющие прямоугольный волновод 1, на узкой стенке которого выполнены щели 2.The waveguide-slot antenna array includes arrays forming a grid having a rectangular waveguide 1, on the narrow wall of which slots 2 are made.

На конце прямоугольного волновода 1 на узкой стенке расположена прямая поперечная щель 3. Возбуждение поперечной щели 3 осуществляется с помощью того, что стержень 4 бокового ВКП, вместо соединения с центральным проводником коаксиальной линии, соединен с узкой стенкой волновода 1, в которой прорезана поперечная щель 3. Кроме того, для возбуждения поперечной щели 3 на стержне 4 бокового ВКП установлен штырь 5.At the end of the rectangular waveguide 1, a straight transverse slit 3 is located on the narrow wall 3. The transverse slit 3 is excited by the fact that the rod 4 of the lateral VKP, instead of connecting to the central conductor of the coaxial line, is connected to the narrow wall of the waveguide 1, in which the transverse slit 3 is cut . In addition, to excite the transverse slit 3 on the rod 4 of the lateral VKP installed pin 5.

Сущность работы линейки с заявленным изобретением заключается в разделении мощности подошедшей волны на ответвленную, проходящую и отраженную в соответствии с расчетом под заложенное амплитудное распределение с определением геометрических параметров щелей по всей длине линеек. При замене нагрузки оконечным излучателем изменяется распределение мощности по длине линейки. Под измененное распределение поля изменяются требуемые геометрические параметры щелей на линейках. Фаза излученной оконечным излучателем волны определяется длиной пути волноводной волны от предпоследней щели до оконечного излучателя с учетом длины волны в ВКП.The essence of the work of the line with the claimed invention is to divide the power of the approaching wave into a branch, passing and reflected in accordance with the calculation for the built-in amplitude distribution with determining the geometric parameters of the slots along the entire length of the rulers. When replacing the load with a terminal emitter, the power distribution along the length of the ruler changes. Under the changed field distribution, the required geometric parameters of the slots on the rulers are changed. The phase of the wave emitted by the terminal emitter is determined by the path length of the waveguide wave from the penultimate slit to the terminal radiator, taking into account the wavelength in the CPSU.

Таким образом, применение оконечного излучателя на линейке позволяет сфазировать и направить в луч мощность, уходящую ранее в оконечную нагрузку, повысить КПД, КУ антенны и увеличить потенциал РЛС, что способствует повышению дальности обнаружения малоразмерных целей и решению возрастающих задач перед РЛС. Благодаря замене оконечных поглощающих нагрузок на оконечные излучатели снижается стоимость, а кроме того, повышается надежность РЛС.Thus, the use of a terminal emitter on a ruler makes it possible to phase and direct into a beam the power that goes earlier to the final load, increase the efficiency, antenna gain and increase the radar potential, which helps to increase the detection range of small targets and solve increasing tasks in front of the radar. By replacing the terminal absorbing loads with terminal emitters, the cost is reduced, and in addition, the reliability of the radar is increased.

Claims (1)

Волноводно-щелевая антенная решетка, состоящая из образующих решетку линеек, отличающаяся тем, что каждая линейка заканчивается боковым волноводно-коаксиальным переходом, который возбуждает полуволновую поперечную щель в узкой стенке линейки, для чего на стержне волноводно-коаксиального перехода перед щелью установлен штырь. A waveguide-slot antenna array consisting of array-forming rulers, characterized in that each ruler ends with a lateral waveguide-coaxial transition, which excites a half-wave transverse gap in the narrow wall of the ruler, for which a pin is installed on the waveguide-coaxial transition rod in front of the gap.

Images