RU92745U1 - CONTROLLED POLARIZED ANTENNA Fragment of a PHASED ANTENNA ARRAY - Google Patents

Abstract

1. Антенный фрагмент ФАР с управляемой поляризацией, представляющий собой линейную решетку, содержащую N турникетных печатных излучателей, каждый из которых состоит из двух ортогонально объединенных в объемную конструкцию симметричных печатных вибраторов, расположенных с определенным периодом в строке над общим проводящим экраном на высоте, равной четверти средней длины волны рабочего диапазона, при этом каждый печатный вибратор выполнен на диэлектрической подложке по классической схеме верхнего питания и содержит полосковые проводники, образующие плечи вибратора, конструктивно объединенные с симметрирующим устройством, и питающую полосковую линию, нижний конец которой соединен с коаксиально-полосковым переходом, отличающийся тем, что симметрирование и возбуждение каждого вибратора, входящего в антенный фрагмент, осуществляется тремя связанными полосковыми проводниками длиной λcp/4, два из которых, средний и левый крайний, образуют щелевой волновод, верхние концы которого подключены к плечам вибратора, а нижние - короткозамкнуты, а третий крайний правый проводник, являющийся запитывающей связанной линией и имеющий настроечный элемент, выполненный в виде ступеньки, нижним концом соединен с ВЧ разъемом, расположенным на диэлектрической подложке (плате), а верхним - с плечом вибратора, который подключен к левому крайнему полосковому проводнику. ! 2. Антенный фрагмент по п.1, отличающийся тем, что роль проводящего экрана выполняет стенка корпуса приемопередающего модуля с установленными на ней ВЧ разъемами. ! 3. Антенный фрагмент по п.1, отличающийся тем, что подключение его к ВЧ разъемам приемопередающего1. Antenna fragment of a phased array with controlled polarization, which is a linear array containing N turnstile printed emitters, each of which consists of two symmetrical printed vibrators orthogonally integrated into the three-dimensional structure, located with a certain period in a row above a common conductive screen at a height equal to a quarter medium wavelength of the operating range, with each printed vibrator is made on a dielectric substrate according to the classic top power circuit and contains strip wires They form the shoulders of the vibrator, structurally combined with a balancing device, and supply a strip line, the lower end of which is connected to a coaxial-strip transition, characterized in that the balancing and excitation of each vibrator included in the antenna fragment is carried out by three connected strip conductors of length λcp / 4, two of which, the middle and leftmost, form a slotted waveguide, the upper ends of which are connected to the shoulders of the vibrator, and the lower ones are short-circuited, and the third extreme right conductor, which is a feeding connected line and having a tuning element made in the form of a step, the lower end is connected to the RF connector located on the dielectric substrate (circuit board), and the upper end is connected to the vibrator arm, which is connected to the left extreme stripe conductor. ! 2. The antenna fragment according to claim 1, characterized in that the role of the conductive screen is played by the wall of the housing of the transceiver module with RF connectors installed on it. ! 3. The antenna fragment according to claim 1, characterized in that its connection to the RF connectors of the transceiver

Description

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в качестве самостоятельной антенны, а так же в качестве элемента многоэлементной фазированной антенной решетки и позволяет принимать или излучать высокочастотные (ВЧ) сигналы произвольной поляризации.The utility model relates to antenna technology and can be used as a standalone antenna, as well as as an element of a multi-element phased array antenna and allows you to receive or emit high-frequency (HF) signals of arbitrary polarization.

Антенны с качанием луча, как правило, должны обладать широкой полосой пропускания рабочих частот. Особенно это важно для фазированных антенных решеток (ФАР) при больших углах качания луча ±45° и большой апертуре антенны. Это вызвано тем, что входное сопротивление полуволновых вибраторов в составе ФАР в достаточно широких пределах изменяется в зависимости от изменения частоты и от угла сканирования. Поэтому согласование входного сопротивления вибраторов, используемых в ФАР с большими углами качания луча, является одной из важнейших задач при их проектировании и реализации.Beam antennas, as a rule, should have a wide passband of operating frequencies. This is especially important for phased array antennas (PAR) at large beam angles of ± 45 ° and a large aperture of the antenna. This is due to the fact that the input impedance of half-wave vibrators in the headlamp assembly varies over a fairly wide range depending on the frequency change and the scanning angle. Therefore, matching the input impedance of the vibrators used in the headlamp with large beam angles is one of the most important tasks in their design and implementation.

Примером фазированных антенных решеток с хорошим согласованием служат антенны, где каждый излучатель представляет собой систему взаимно ортогональных вибраторов с раздельным возбуждением [Антенны и устройства СВЧ. (Проектирование фазированных антенных решеток) /Под ред. Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1981. с.33].An example of phased antenna arrays with good agreement are antennas, where each emitter is a system of mutually orthogonal vibrators with separate excitation [Antennas and microwave devices. (Designing Phased Array Antennas) / Ed. D.I. Voskresensky. - M .: Radio and communication, 1981. p. 33].

Систему из двух перпендикулярных вибраторов с совмещенными центрами принято называть турникетной антенной или турникетным излучателем (ТИ). Очевидно, что подбором соотношения амплитуд и фаз токов на входах скрещенных вибраторов в направлении максимального излучения может быть обеспечена любая желаемая поляризация поля.A system of two perpendicular vibrators with combined centers is usually called a turnstile antenna or turnstile emitter (TI). Obviously, by selecting the ratio of the amplitudes and phases of the currents at the inputs of crossed vibrators in the direction of maximum radiation, any desired field polarization can be provided.

Известна двухлучевая антенная решетка, построенная на турникетных излучателях [Прилуцкий А.А. Интеллектуальная антенна для сотовых сетей 3-го поколения. - Антенны, 2005, вып.10(101), с.52], состоящих из двух ортогонально объединенных в объемную конструкцию печатных вибраторов, расположенных над общим экраном на высоте λ/4. Каждый вибратор состоит из двух пластин фольгированного диэлектрика, которые в дальнейшем, при сборке, механически соединяются с помощью винтов и гаек. На внешних сторонах пластин методом травления выполнены конфигурации вибраторов со щелями, представляющими часть симметрирующего устройства. На внутренней стороне одной из пластин напечатана полосковая линия, пересекающая щель либо на высоте плеч вибратора, либо несколько ниже. Излучающая система со стороны ТИ закрыта радиопрозрачным обтекателем.Known double-beam antenna array, built on turnstile emitters [Prilutsky A.A. Intelligent antenna for 3rd generation cellular networks. - Antennas, 2005, issue 10 (101), p.52], consisting of two printed vibrators orthogonally integrated into the three-dimensional structure, located above the common screen at a height of λ / 4. Each vibrator consists of two foil dielectric plates, which later, during assembly, are mechanically connected with screws and nuts. On the outer sides of the plates by the etching method, vibrator configurations were made with slots representing part of the balancing device. A strip line is printed on the inside of one of the plates, crossing the slit either at the height of the vibrator’s shoulders or slightly lower. The radiating system on the TI side is covered by a radiolucent fairing.

Бесконтактная схема возбуждения и симметрирующее устройство, выполненное в виде щелевого волновода, приводят к сужению полосы пропускаемых частот. Кроме того, каждый вибратор турникетного излучателя состоит из двух пластин фольгированного диэлектрика, что усложняет конструкцию вибратора, да и ФАР в целом.The contactless excitation circuit and the balancing device, made in the form of a slotted waveguide, lead to a narrowing of the band of transmitted frequencies. In addition, each turnstile emitter vibrator consists of two foil dielectric plates, which complicates the design of the vibrator, and the PAR in general.

Наиболее близкой по технической сущности, т.е. прототипом, является двухдиапазонная многолучевая приемопередающая ФАР [Бей Н.А., Прилуцкий А.А. Двухдиапазонные многолучевые приемопередающие ФАР для систем сотовой связи 3-го поколения. - Антенны, 2005, вып.10(101), с.48], состоящая из антенных фрагментов, представляющих собой линейную решетку из двух рядов по три турникетных излучателя в строке, образующих гексагональную сетку. Излучатели расположены с определенным периодом в строке и между строк над общим экраном. Каждый ТИ состоит из двух ортогонально объединенных в объемную конструкцию печатных вибраторов, выполненных на диэлектрических подложках совместно с симметрирующими устройствами в виде щели замкнутой на одном конце. Щель разделяет вибратор на два плеча, образуя тем самым щелевой волновод, к которому подсоединены плечи вибратора. Возбуждение плеч вибраторов осуществляется полосковой линией с коаксиально-полосковым переходом на конце.Closest to the technical nature, i.e. the prototype is a dual-band multipath transceiver phased array [Bey N.A., Prilutsky A.A. Dual-band multipath transceiver headlights for 3rd generation cellular communication systems. - Antennas, 2005, issue 10 (101), p. 48], consisting of antenna fragments representing a linear array of two rows of three turnstile emitters per line, forming a hexagonal grid. The emitters are located with a certain period in the line and between the lines above the common screen. Each TI consists of two printing vibrators orthogonally integrated into the three-dimensional structure, made on dielectric substrates together with balancing devices in the form of a gap closed at one end. The slot divides the vibrator into two arms, thereby forming a slotted waveguide to which the arms of the vibrator are connected. Excitation of the shoulders of the vibrators is carried out by a strip line with a coaxial-strip transition at the end.

В прототипе, так же как и в аналоге, используются симметрирующее устройство в виде щелевого волновода и бесконтактная схема возбуждения, что приводит к сужению полосы пропускаемых частот отдельного вибратора и существенно сказывается на согласовании при качании луча в пределах ±45° в составе решетки. Не случайно, в статье описываемой прототип, рассмотренные реальные конструкции антенных устройств на турникетных излучателях, работающие в диапазонах частот: 800…900 МГц и 1830…1990 МГц, реализованы лишь для полос пропускания 11,8% и 8,3%, соответственно. А приведенная в статье полоса пропускаемых частот 20-40% для одиночного вибратора не может быть реализована в составе больших антенных решеток. Для расширения полосы пропускания потребуется применение специальных мер по согласованию.In the prototype, as well as in the analogue, a balancing device in the form of a slotted waveguide and a non-contact excitation circuit are used, which leads to a narrowing of the passband of the individual vibrator and significantly affects the matching when the beam sways within ± 45 ° in the grating. It is no coincidence that in the article the prototype described, the real designs of antenna devices on turnstile emitters considered, operating in the frequency ranges: 800 ... 900 MHz and 1830 ... 1990 MHz, are implemented only for the bandwidths of 11.8% and 8.3%, respectively. And the bandwidth of frequencies of 20-40% given in the article for a single vibrator cannot be implemented as part of large antenna arrays. To expand the bandwidth, special coordination measures will be required.

Технический результат предлагаемой полезной модели - расширение полосы пропускаемых частот ФАР с управляемой поляризацией.The technical result of the proposed utility model is the expansion of the passband frequency band of the headlamp with controlled polarization.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в антенном фрагменте ФАР с управляемой поляризацией, представляющим собой линейную решетку, содержащую четыре турникетных печатных излучателя, каждый из которых состоит из двух ортогонально объединенных в объемную конструкцию симметричных печатных вибраторов, расположенных с определенным периодом в строке над общим проводящим экраном на высоте, равной четверти средней длины волны рабочего диапазона, при этом каждый печатный вибратор выполнен на диэлектрической подложке по классической схеме верхнего питания и содержит полосковые проводники, образующие плечи вибратора, конструктивно объединенные с симметрирующим устройством, симметрирование и возбуждение каждого вибратора, входящего в антенный фрагмент, осуществляется тремя связанными полосковыми проводниками длиной λср/4, два из которых, средний и левый крайний, образуют щелевой волновод, верхние концы которого подключены к плечам вибратора, а нижние - короткозамкнуты, третий крайний правый проводник, являющийся запитывающей линией и имеющий настроечный элемент, выполненный в виде ступеньки, нижним концом соединен с ВЧ разъемом, расположенным на плате, а верхним - с плечом вибратора, который подключен к левому крайнему полосковому проводнику.The specified technical result is achieved due to the fact that in the antenna fragment of the headlamp with controlled polarization, which is a linear array containing four turnstile printed emitters, each of which consists of two symmetrical printed vibrators orthogonally integrated in a three-dimensional structure, located with a certain period in a row above a common conductive screen at a height equal to a quarter of the average wavelength of the working range, with each printed vibrator is made on a dielectric substrate about the classical upper supply circuit and contains strip conductors forming the arms of the vibrator, structurally combined with a balancing device, the balancing and excitation of each vibrator included in the antenna fragment is carried out by three connected strip conductors of length cav / 4, two of which, the middle and leftmost, form a slotted waveguide, the upper ends of which are connected to the shoulders of the vibrator, and the lower ones are short-circuited, the third extreme right conductor, which is the feeding line and has the mood -screw element in the form of a step, the lower end connected to the RF connector arranged on the board, and upper - shoulder vibrator which is connected to the extreme left of the strip conductor.

Для пояснения конструкции предлагаемой полезной модели представлены:To explain the design of the proposed utility model are presented:

на фиг.1 - конструктивная схема антенного фрагмента ФАР с управляемой поляризацией;figure 1 is a structural diagram of an antenna fragment of a phased array with controlled polarization;

на фиг.2 - диэлектрические подложки с топологией печатных вибраторов турникетного излучателя;figure 2 - dielectric substrate with the topology of the printed vibrators of the turnstile emitter;

на фиг.3-печатные вибраторы турникетного излучателя;figure 3-printed vibrators of the turnstile emitter;

на фиг.4 - турникетный излучатель в сборке;figure 4 - turnstile emitter in the assembly;

на фиг.5 - эквивалентная схема полуволнового вибратора со связанной запитывающей линией;figure 5 is an equivalent diagram of a half-wave vibrator with a connected supply line;

на фиг.6 - результаты моделирования полуволнового вибратора возбуждаемого связанной линией;figure 6 - simulation results of a half-wave vibrator excited by a connected line;

на фиг.7 - экспериментальные данные, подтверждающие технический результат предлагаемой конструкции турникетного излучателя.Fig.7 - experimental data confirming the technical result of the proposed design of the turnstile emitter.

Предлагаемый антенный фрагмент 1 (АФ1) ФАР с управляемой поляризацией представляет собой линейную решетку, содержащую четыре турникетных печатных излучателя 2. Каждый ТИ 2 состоит из двух ортогонально объединенных в объемную конструкцию симметричных печатных вибраторов 3, 3а. Турникетные излучатели 2 упорядоченно размещены на одной линии на расстоянии, равном 0,64λ друг от друга, и на высоте, равной четверти средней длины волны рабочего диапазона над общим проводящим экраном 4 (фиг.1).The proposed antenna fragment 1 (AF1) of the PAR with controlled polarization is a linear array containing four turnstile printed emitters 2. Each TI 2 consists of two symmetrical printed vibrators 3, 3a, orthogonally integrated into the three-dimensional structure. Turnstile emitters 2 are arranged orderly on one line at a distance equal to 0.64λ from each other, and at a height equal to a quarter of the average wavelength of the operating range above the common conductive screen 4 (Fig. 1).

Каждый из вибраторов 3, 3а выполнен на диэлектрической подложке 5 (фиг.2) по классической схеме верхнего питания.Each of the vibrators 3, 3a is made on a dielectric substrate 5 (Fig. 2) according to the classical top power circuit.

Симметрирование и возбуждение вибраторов 3, 3а каждого турникетного излучателя 2, входящих в антенный фрагмент 1, осуществляется тремя связанными полосковыми проводниками 6, 7, 8 длиной λср/4. Средний проводник 6 и левый крайний проводник 7 образуют щелевой волновод, верхние 'концы которого подключены к плечам 9, 9а, например, вибратора 3, а нижние его концы - короткозамкнуты (фиг.3). Правый крайний проводник 8 является запитывающей линией, которая имеет настроечный элемент 10, выполненный в виде ступеньки. Причем ширина «Ш1» настроечного элемента 10 должна быть больше ширины «Ш» запитывающей линии 8. Ступенька 10 может быть реализована и на средней полоске 6, или на средней 6 и запитывающей 8 полосках, важно лишь то, чтобы эти настроечные элементы были напротив друг друга, и между ними был зазор «S» (фиг.4).Symmetrization and excitation of the vibrators 3, 3a of each turnstile emitter 2 included in the antenna fragment 1, is carried out by three connected strip conductors 6, 7, 8 of length λav / 4. The middle conductor 6 and the left extreme conductor 7 form a slotted waveguide, the upper 'ends of which are connected to the shoulders 9, 9a, for example, of the vibrator 3, and its lower ends are short-circuited (Fig. 3). The rightmost conductor 8 is a power line, which has a tuning element 10, made in the form of a step. Moreover, the width "Ш1" of the adjusting element 10 should be greater than the width "Ш" of the supply line 8. The step 10 can be implemented on the middle strip 6, or on the middle 6 and feeding 8 strips, it is only important that these adjustment elements are opposite each other friend, and between them there was a gap "S" (figure 4).

Запитывающая линия 8 комбинированно связана с элементами вибратора 3, а именно, электромагнитно со щелевым волноводом (наличие зазора S=4 мм на длине λ/4) и контактным способом с плечом 9 вибратора 3. Плечо 9 подключено к свободной левой крайней полоске 7. Нижний конец запитывающей линии 8 присоединен к ВЧ разъему 11 (фиг.4).The supply line 8 is combined with the elements of the vibrator 3, namely, electromagnetically with a slotted waveguide (presence of a gap S = 4 mm along the length λ / 4) and a contact method with the shoulder 9 of the vibrator 3. The shoulder 9 is connected to the free left extreme strip 7. The bottom the end of the supply line 8 is connected to the RF connector 11 (figure 4).

Для того чтобы реализовать турникетный излучатель 2, необходимо изготовить систему из двух пересекающихся вибраторов 3, 3а с совмещенными фазовыми центрами (фиг.4).In order to realize a turnstile emitter 2, it is necessary to make a system of two intersecting vibrators 3, 3a with combined phase centers (Fig. 4).

В предлагаемой конструкции турникетного излучателя 2, для совмещения вибраторов, по осям симметрии выполняются пропилы 12, для одного вибратора - сверху вниз, для другого - снизу вверх на половину высоты платы (фиг.3), при этом перерезаемый проводник после сборки вибраторов восстанавливается с помощью металлических перемычек методом пайки (фиг.4).In the proposed design of the turnstile emitter 2, for cutting vibrators along the symmetry axes, cuts 12 are made, for one vibrator - from top to bottom, for another - from bottom to top half the height of the board (Fig. 3), while the cut conductor after assembling the vibrators is restored using metal jumpers by soldering (figure 4).

Показанные на фиг.4 заклепки 13 используются для крепления корпуса ВЧ разъема 11 к корпусу диэлектрической подложки (платы) 5. После крепления заклепки 13 опаиваются к фольгированному элементу платы.The rivets 13 shown in FIG. 4 are used to fasten the casing of the RF connector 11 to the casing of the dielectric substrate (board) 5. After fastening the rivets 13, they are brazed to the foil element of the board.

Предлагаемая конструкция АФ 1 для ФАР с управляемой поляризацией снабжена металлическим отражателем 4 (экраном), роль которого выполняет корпус приемопередающего модуля (ППМ). Один антенный фрагмент 1 объединяет в единую конструкцию четыре турникетных излучателя 2, которые расположены на корпусе ППМ и закрыты общим радиопрозрачным укрытием 14 (РПУ) (фиг.1).The proposed AF 1 design for controlled polarized headlamps is equipped with a metal reflector 4 (screen), the role of which is played by the transceiver module housing (PPM). One antenna fragment 1 combines in a single design four turnstile emitters 2, which are located on the PPM case and covered by a common radiotransparent shelter 14 (RPU) (Fig. 1).

Подключение ТИ к разъемам ППМ выполняется без промежуточных ВЧ кабелей за счет некоторого перемещения плат вибраторов в прорезанных щелях в вертикальной и горизонтальной плоскостях, в пределах допусков на точность установки центров ВЧ разъемов на корпусах ППМ.The TI is connected to the PPM connectors without intermediate RF cables due to some movement of the vibrator boards in the cut-out slots in the vertical and horizontal planes, within the tolerance limits for the exact installation of the centers of the RF connectors on the PPM cases.

Фиксацию плат печатных вибраторов 3, 3а относительно друг друга под углом 90° (необходимую -для обеспечения требуемой развязки между входами вибраторов XW1 и XW2) обеспечивает диэлектрический фиксатор 15. Кроме этого, фиксатор 15 обеспечивает также фиксацию плат печатных вибраторов вдоль оси симметрии, т.к. в АФ он, в свою очередь, поджимается корпусом РПУ 14. Фиксатор 15 представляет собой пенопластовый невысокий цилиндр, в котором ортогонально друг другу прорезаны пазы (фиг.1).The fixation of the printed circuit boards 3, 3a relative to each other at an angle of 90 ° (necessary to ensure the required isolation between the inputs of the vibrators XW1 and XW2) is ensured by the dielectric latch 15. In addition, the lock 15 also fixes the printed circuit boards along the axis of symmetry, i.e. to. in AF, it, in turn, is tightened by the body of the RPU 14. The latch 15 is a low-foam plastic cylinder in which grooves are cut orthogonally to each other (Fig. 1).

Четыре антенных фрагмента образуют подрешетку ФАР. Подрешетки являются составными частями большой ФАР и строятся по гексагональной (треугольной) схеме, что позволяет сократить число элементов ФАР на 16% и избежать дифракционных «боковиков». В частности, общее количество подрешеток, входящих в ФАР с большой апертурой и большим углом качания луча, может составлять более одной тысячи штук.Four antenna fragments form the PAR sublattice. Sublattices are components of a large PAR and are constructed according to a hexagonal (triangular) pattern, which allows to reduce the number of PAR elements by 16% and to avoid diffraction “side walls”. In particular, the total number of sublattices included in the headlamp with a large aperture and a large beam angle can be more than one thousand pieces.

Принцип работы антенного фрагмента заключается в том, что находясь в поле плоской падающей волны, он, являясь пассивным устройством, при приеме своими турникетными излучателями в соответствии с известными и присущими им характеристиками, принимает ВЧ сигналы двух линейных поляризаций для дальнейшей их обработки в ППМ. При передаче с помощью турникетных излучателей излучаются ВЧ сигналы произвольной управляемой поляризации, сформированные в ППМ.The principle of operation of the antenna fragment is that, being in the field of a plane incident wave, it, being a passive device, when receiving its turnstile emitters in accordance with the known and inherent characteristics, receives high-frequency signals of two linear polarizations for their further processing in the PMD. When transmitting using turnstile emitters, RF signals of arbitrary controlled polarization generated in the PMD are emitted.

Суммарное поле ВЧ сигналов от всех ППМ образует ВЧ поле всей антенны и, следовательно, в дальней зоне, в соответствии с формулой R=2D²/λ, сформирует управляемую диаграмму направленности антенной решетки, гдеThe total field of RF signals from all the RFM forms the RF field of the entire antenna and, therefore, in the far zone, in accordance with the formula R = 2D ² / λ, will form a controlled radiation pattern of the antenna array, where

D - апертура АФАР;D - aperture of AFAR;

λ - длина рабочей волны;λ is the length of the working wave;

R - расстояние до точки наблюдения дальней зоны.R is the distance to the observation point of the far zone.

Из всех известных способов согласования входного сопротивления вибраторов в полосе частот [Сканирующие антенные системы СВЧ. Ч.2. - /перевод с англ. под ред. Г.Т.Маркова, А.Ф.Чаплина. - М.: Советское радио, 1969, с.459-460, 474-490], наиболее приемлемым, является способ применения дополнительных цепей связи между фидерными линиями в схеме симметрирования и возбуждения. Введение третьей полосковой линии длиной λ/4, электромагнитно связанной со щелевым волноводом и гальванически с плечом вибратора, подключенным к другой крайней полоске, позволило получить широкополосное симметрирующее устройство. Кроме того, емкостные элементы настройки, выполненные в виде ступенек, ширина которых больше ширины запитывающих полосковых линий, также расширяют полосу пропускаемых частот ФАР.Of all the known methods for matching the input impedance of vibrators in the frequency band [Scanning microwave antenna systems. Part 2. - / translation from English. under the editorship of G.T. Markova, A.F. Chaplin. - M .: Soviet Radio, 1969, p.459-460, 474-490], the most acceptable is the method of using additional communication circuits between feeder lines in the symmetry and excitation circuit. The introduction of the third strip line with a length of λ / 4, electromagnetically connected with the slot waveguide and galvanically with the vibrator arm connected to the other extreme strip, made it possible to obtain a broadband balancing device. In addition, capacitive tuning elements made in the form of steps, the width of which is greater than the width of the feeding strip lines, also expand the passband frequency band of the PAR.

На фиг.5 показана эквивалентная схема полуволнового вибратора со связанной линией (схема составлена из соображений симметрии плеч вибратора относительно фазового центра, т.е. рассматривается одна половина вибратора), гдеFigure 5 shows the equivalent circuit of a half-wave vibrator with a connected line (the circuit is composed for reasons of symmetry of the vibrator arms relative to the phase center, i.e., one half of the vibrator is considered),

R - сопротивление вибратора (половины);R is the resistance of the vibrator (half);

L₁, C₁- индуктивность и емкость запитывающей линии;L ₁ , C ₁ - inductance and capacitance of the supply line;

L₂, С₂ - индуктивность и емкость плеча вибратора;L ₂ , C ₂ - inductance and capacitance of the vibrator arm;

С₀ - емкость настроечного элемента.With ₀ - the capacity of the tuning element.

А на фиг.6 приведены результаты моделирования этого полуволнового вибратора со связанной запитывающей линией и с одним емкостным настроечным элементом (сплошная линия). Сравнивая с традиционно применяемым полуволновым вибратором (пунктирная кривая), в полосе частот 30%, предлагаемый излучатель имеет преимущество, а именно, снижение КСВ с 3,0 до 1,5.And Fig. 6 shows the simulation results of this half-wave vibrator with a connected supply line and with one capacitive tuning element (solid line). Comparing with the traditionally used half-wave vibrator (dashed curve), in the frequency band of 30%, the proposed emitter has the advantage, namely, reducing the SWR from 3.0 to 1.5.

Заявителем была изготовлена партия печатных ТИ в соответствии с заявляемой формулой на полезную модель.The applicant has made a batch of printed TI in accordance with the claimed formula for a utility model.

Прогнозируемые рабочие характеристики ТИ подтверждены результатами испытаний при макетировании (фиг.7). В полосе 15,4% без подстройки были получены следующие результаты:The predicted performance characteristics of the TI are confirmed by the test results during prototyping (Fig.7). The following results were obtained in the 15.4% band without adjustment:

- развязка между входами каналов - isolation between channel inputs - 20-32 дб;- 20-32 db; - КСВ - SWR - 2,17-2,39.- 2.17-2.39.

Предложенная схема АФ перспективна для антенн с большой апертурой и большим углом качания луча. АФ технологичен, регулировку можно осуществлять в составе ФАР, за счет настроечных элементов.The proposed AF scheme is promising for antennas with a large aperture and a large beam angle. AF is technologically advanced, adjustment can be carried out as a part of the PAR, due to the tuning elements.

Claims (3)

1. Антенный фрагмент ФАР с управляемой поляризацией, представляющий собой линейную решетку, содержащую N турникетных печатных излучателей, каждый из которых состоит из двух ортогонально объединенных в объемную конструкцию симметричных печатных вибраторов, расположенных с определенным периодом в строке над общим проводящим экраном на высоте, равной четверти средней длины волны рабочего диапазона, при этом каждый печатный вибратор выполнен на диэлектрической подложке по классической схеме верхнего питания и содержит полосковые проводники, образующие плечи вибратора, конструктивно объединенные с симметрирующим устройством, и питающую полосковую линию, нижний конец которой соединен с коаксиально-полосковым переходом, отличающийся тем, что симметрирование и возбуждение каждого вибратора, входящего в антенный фрагмент, осуществляется тремя связанными полосковыми проводниками длиной λcp/4, два из которых, средний и левый крайний, образуют щелевой волновод, верхние концы которого подключены к плечам вибратора, а нижние - короткозамкнуты, а третий крайний правый проводник, являющийся запитывающей связанной линией и имеющий настроечный элемент, выполненный в виде ступеньки, нижним концом соединен с ВЧ разъемом, расположенным на диэлектрической подложке (плате), а верхним - с плечом вибратора, который подключен к левому крайнему полосковому проводнику.1. Antenna fragment of a phased array with controlled polarization, which is a linear array containing N turnstile printed emitters, each of which consists of two symmetrical printed vibrators orthogonally integrated into the three-dimensional structure, located with a certain period in a row above a common conductive screen at a height equal to a quarter medium wavelength of the operating range, with each printed vibrator is made on a dielectric substrate according to the classic top power circuit and contains strip wires They form the shoulders of the vibrator, structurally combined with a balancing device, and supply a strip line, the lower end of which is connected to a coaxial-strip transition, characterized in that the balancing and excitation of each vibrator included in the antenna fragment is carried out by three connected strip conductors of length λcp / 4, two of which, the middle and leftmost, form a slotted waveguide, the upper ends of which are connected to the shoulders of the vibrator, and the lower ones are short-circuited, and the third extreme right conductor, which is a feeding connected line and having a tuning element made in the form of a step, the lower end is connected to the RF connector located on the dielectric substrate (circuit board), and the upper end is connected to the vibrator arm, which is connected to the left extreme stripe conductor. 2. Антенный фрагмент по п.1, отличающийся тем, что роль проводящего экрана выполняет стенка корпуса приемопередающего модуля с установленными на ней ВЧ разъемами.2. The antenna fragment according to claim 1, characterized in that the role of the conductive screen is played by the wall of the housing of the transceiver module with RF connectors installed on it. 3. Антенный фрагмент по п.1, отличающийся тем, что подключение его к ВЧ разъемам приемопередающего модуля выполняется без промежуточных ВЧ кабелей, точность установки центров данных разъемов достигается путем некоторого перемещения плат вибраторов в прорезанных щелях в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

3. The antenna fragment according to claim 1, characterized in that it is connected to the RF connectors of the transceiver module without intermediate RF cables, the accuracy of the installation of the centers of these connectors is achieved by some movement of the vibrator boards in the slotted slots in the vertical and horizontal planes.