RU2713159C1 - Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view - Google Patents

Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view Download PDF

Info

Publication number
RU2713159C1
RU2713159C1 RU2019120105A RU2019120105A RU2713159C1 RU 2713159 C1 RU2713159 C1 RU 2713159C1 RU 2019120105 A RU2019120105 A RU 2019120105A RU 2019120105 A RU2019120105 A RU 2019120105A RU 2713159 C1 RU2713159 C1 RU 2713159C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sector
antenna array
sectors
emitters
phased antenna
Prior art date
Application number
RU2019120105A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Быков
Original Assignee
Андрей Викторович Быков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Викторович Быков filed Critical Андрей Викторович Быков
Priority to RU2019120105A priority Critical patent/RU2713159C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713159C1 publication Critical patent/RU2713159C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radar ranging.
SUBSTANCE: invention relates to radar ranging and can be used in radar stations with cylindrical (circular) phased antenna array. In a radar station with a cylindrical phased antenna array with radiators arranged equidistantly on its surface, which are combined into several sectors, wherein adjacent sectors operate at different frequencies, which form a common multilobe pattern, consisting of sector diagrams of directivity, number of which is equal to the number of sectors, scanning in cylindrical phased antenna array is carried out by simultaneous coordinated movement of all sector radiation patterns, wherein inside each angular sector there are radiators (emitter rows) passive for this sector, which are active for neighboring sectors, and inside the neighboring sectors there are radiators (emitter rows) which are active for this sector, which are passive for neighboring sectors.
EFFECT: technical result consists in reducing width of main lobes of sector diagrams without reducing the speed of scanning space, without complicating FAA and while maintaining its size.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях.The invention relates to radar and can be used in radar stations.

В настоящее время большое распространение получают РЛС с фазированной антенной решеткой (ФАР), которые позволяют осуществлять быстрый обзор пространства (малое время, затрачиваемое на обнаружение, захват и сопровождение целей), адаптацию к конкретной радиообстановке, обеспечение электромагнитной совместимости и т.д. Из РЛС с фазированной антенной решеткой особый интерес вызывают цилиндрическая и кольцевая (кольцевая - частный случай цилиндрических решеток) фазированная антенная решетка. Цилиндрическая фазированная антенная решетка обеспечивает возможность широкоугольного (до 360°) сканирования лучом неизменной ширины и формы в азимутальной плоскости (Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток: Учеб. пособие для вузов, B.C. Филиппов, Л.И. Пономарев, А.Ю. Гринев и др. под ред. Д.И. Воскресенского 2-е изд. М. Радио и связь, 1994, стр. 126) в отличие от плоских, в которых предельные значения угла сканирования составляют величины порядка 60-70° (Справочник по радиолокации, редактор М. Сколник пер. с английского, изд. «Советское Радио» МЛ 977 т. 2, стр. 135.). Кроме того, плоская фазированная антенная решетка обладает зависимостью характеристик измерения азимутальных угловых координат от частоты и от положения луча в пространстве (Антенны с электрическим сканированием, О.Г. Вендик, М.Д. Парнес под ред. Л.Д. Бахраха. - Москва: Сайнс-Пресс, 2002, c 154-155). Характеристики измерения азимутальных угловых координат в цилиндрической фазированной антенной решетке мало зависят от частоты и от положения луча в пространстве. Это вызвано в том числе и тем, что в цилиндрической фазированной антенной решетке слабая по сравнению с плоскими взаимная связь между излучателями (Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток: Учеб. пособие для вузов, B.C. Филиппов, Л.И. Пономарев, А.Ю. Гринев и др. под ред. Д.И. Воскресенского 2-е изд. М. Радио и связь, 1994, стр. 126).Currently, radar with a phased antenna array (PAR) is widely used, which allows a quick overview of the space (small time spent on the detection, capture and tracking of targets), adaptation to a specific radio environment, ensuring electromagnetic compatibility, etc. Of the radar with a phased antenna array, of particular interest are the cylindrical and annular (annular - a special case of cylindrical arrays) phased antenna array. A cylindrical phased antenna array provides the possibility of wide-angle (up to 360 °) scanning with a beam of constant width and shape in the azimuthal plane (Antennas and microwave devices. Designing phased antenna arrays: Textbook for universities, BC Filippov, LI Ponomarev, A.Yu. Grinev et al., Edited by D.I. Voskresensky, 2nd ed. M. Radio and Communications, 1994, p. 126), in contrast to planar ones, in which the limiting values of the scanning angle are of the order of 60-70 ° (Reference on radiolocation, editor M. Skolnik lane with English, ed . "Soviet Radio" ML 977 vol. 2, p. 135.). In addition, a flat phased antenna array has a dependence of the azimuthal angular coordinate measurement characteristics on the frequency and on the position of the beam in space (Antennas with electric scanning, O.G. Vendik, M.D. Parnes, edited by L.D. Bahrakh. - Moscow : Science Press, 2002, c 154-155). The measurement characteristics of azimuthal angular coordinates in a cylindrical phased antenna array depend little on frequency and on the position of the beam in space. This is also due to the fact that in a cylindrical phased antenna array there is weak interconnection between emitters compared to flat ones (Antennas and microwave devices. Designing phased antenna arrays: Textbook for universities, BC Filippov, LI Ponomarev, A . Yu. Grinev et al., Edited by D.I. Voskresensky, 2nd ed. M. Radio and Communications, 1994, p. 126).

Цилиндрическая фазированная антенная решетка представляет собой систему излучателей, расположенных по окружности. Пространственная ориентация излучателей такова, что направление максимума диаграммы направленности каждого из них совпадает с направлением радиуса соответствующей антенной решетки в месте расположения излучателя. Под излучателем следует понимать, как одиночный излучатель, так и систему из нескольких излучателей (Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток: Учеб. пособие для вузов, B.C. Филиппов, Л.И. Пономарев, А.Ю. Гринев и др. под ред. Д.И. Воскресенского 2-е изд. М. Радио и связь, 1994, стр. 126).A cylindrical phased antenna array is a system of emitters arranged around a circle. The spatial orientation of the emitters is such that the direction of the maximum radiation pattern of each of them coincides with the direction of the radius of the corresponding antenna array at the location of the emitter. Under the emitter should be understood as a single emitter, and a system of several emitters (Antennas and microwave devices. Designing phased antenna arrays: Textbook for universities, BC Filippov, L.I. Ponomarev, A.Yu. Grinev, etc. under Edited by D.I. Voskresensky 2nd ed. M. Radio and Communications, 1994, p. 126).

Известен способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00_, опубликовано 15.05.2017), взятый за отдаленный аналог заявляемого изобретения, основанный на размещении на ее поверхности излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей, излучении плоского поля путем электронного управления фазовым сдвигом сигналов, проходящих через излучатели, причем при любом направлении луча выделяют внутри углового сектора активные линейки излучателей, подводя к ним сигнал посредством электронного включения, а для синфазного сложения излученных полей в направлении луча антенны изменяют фазы сигналов, подводимых к активным линейкам излучателей, на величиныA known method of forming a circular zone of electronic scanning of a cylindrical phased antenna array (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21 / 00_, published 05/15/2017), taken as a distant analogue of the claimed invention, based on the placement on its surface of emitters, united along the generatrix of the cylinder in equidistant located lines of emitters forming the same radiation patterns, determining the dimensions of the angular sector of the location of the emitter lines, radiation of a flat field by electronic phase control by shifting the signals passing through the emitters, and for any direction of the beam, active lines of emitters are separated inside the angular sector by bringing the signal to them by electronic switching, and for the in-phase addition of the emitted fields in the direction of the antenna beam, the phases of the signals supplied to the active lines of emitters are changed to values

Figure 00000001
Figure 00000001

где:Where:

i - номера активных линеек излучателей (i>0);i - numbers of active lines of emitters (i> 0);

λ - длина волны в среде распространения излученного поля;λ is the wavelength in the propagation medium of the radiated field;

R - радиус цилиндра;R is the radius of the cylinder;

φ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;φ 0 - the direction of the antenna beam in the azimuthal plane;

φi - угловое положение i-ой активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;φ i - the angular position of the i-th active line of emitters in the azimuthal plane;

ψi - начальная фаза сигнала, подводимого к i-ой активной линейке излучателейψ i - the initial phase of the signal supplied to the i-th active line of emitters

Данный способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки позволяет управлять в азимутальной плоскости цилиндрической ФАР относительным (к максимуму ДН) уровнем максимальных боковых лепестков.This method of forming a circular zone of electronic scanning of a cylindrical phased antenna array allows you to control in the azimuthal plane of the cylindrical headlamp relative (to the maximum of the LH) level of maximum side lobes.

Однако данный способ имеет низкий темп обзора (большое время, затрачиваемое на обнаружение, захват и сопровождение целей). Низкий темп обзора вызван тем, что данная цилиндрическая фазированная антенная решетка имеет только один луч, формируемый излучателями, расположенными в ограниченном секторе;However, this method has a low rate of view (a lot of time spent on the detection, capture and tracking of targets). The low rate of view is caused by the fact that this cylindrical phased antenna array has only one beam formed by emitters located in a limited sector;

Другим способом формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки, выбранным в качестве прототипа в связи со сходством выполняемой технической задачи, является способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решеткой, основанный на размещении на ее поверхности излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, объединенные в (разделенные на) несколько секторов, образующие общую многолепестковую диаграмму направленности, состоящую из одинаковых секторных диаграмм направленности, число которых равно числу секторов. Сканирование осуществляется одновременным согласованным перемещением всех секторных диаграмм направленности. (Радиолокационная станция с цифровой осесимметричной активной антенной решеткой как перспективное направление развития радиолокационных станций кругового обзора, М.В. Инденбом, Р.П. Махлин, Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антеи» №3, 2017 г.).Another way of forming a circular zone of electronic scanning of a cylindrical phased antenna array, selected as a prototype in connection with the similarity of the technical task being performed, is a method of forming a circular zone of electronic scanning of a cylindrical phased antenna array based on the placement of emitters united along the cylinder generatrix in an equidistant manner on its surface located lines of emitters forming the same radiation patterns combined in (divided na) several sectors, forming a common multi-petal radiation pattern, consisting of the same sector radiation patterns, the number of which is equal to the number of sectors. Scanning is carried out by the simultaneous coordinated movement of all sector radiation patterns. (A radar station with a digital axisymmetric active antenna array as a promising direction for the development of all-round radar stations, M.V. Indenbom, R.P. Makhlin, Bulletin of the Concern East Kazakhstan Almaz-Antey No. 3, 2017).

Данный способ имеет высокую скорость обзора пространства.This method has a high speed view of the space.

Однако данный способ имеет следующие недостатки:However, this method has the following disadvantages:

- использование этого способа приводит к высокому уровню боковых лепестков в азимутальной плоскости цилиндрической ФАР (относительно максимума ДН).- the use of this method leads to a high level of side lobes in the azimuthal plane of the cylindrical PAR (relative to the maximum of the beam).

- необходимость в малой ширине главного лепестка при высокой скорости обзора пространства приводит к увеличению размеров и усложнению ФАР. Ширина главного лепестка определяется размером сектора, т.е. количеством секторов, так как число главных лепестков равно числу секторов. Уменьшение ширины главного лепестка ведет к увеличению размеров сектора, и как следствие к уменьшению числа секторов. Уменьшение числа секторов соответственно приводит к уменьшению скорости обзора пространства. Уменьшения ширины главных лепестков секторных диаграмм направленности без уменьшения скорости обзора пространства можно получить увеличением общего количества излучателей цилиндрической ФАР, что неизбежно приводит к увеличению размеров и усложнению ФАР.- the need for a small width of the main lobe at a high speed of viewing the space leads to an increase in size and complication of the PAR. The width of the main lobe is determined by the size of the sector, i.e. the number of sectors, since the number of main lobes is equal to the number of sectors. Reducing the width of the main lobe leads to an increase in the size of the sector, and as a result to a decrease in the number of sectors. A decrease in the number of sectors, respectively, leads to a decrease in the speed of viewing the space. Reducing the width of the main lobes of sector directional patterns without decreasing the speed of the space survey can be obtained by increasing the total number of emitters of the cylindrical headlamp, which inevitably leads to an increase in size and complication of the headlamp.

Технический результат предлагаемого изобретения - уменьшение ширины главных лепестков секторных диаграмм направленности без снижения скорости обзора пространства, без усложнения ФАР и при сохранении ее размеров.The technical result of the invention is to reduce the width of the main lobes of the sector radiation patterns without reducing the speed of the space survey, without complicating the HEADLIGHT and while maintaining its size.

Указанный технический результат достигается тем, что в радиолокационной станции с цилиндрической фазированной антенной решеткой с размещенными эквидистантно на ее поверхности излучателями, объединенными в (разделенные на) несколько секторов, причем смежные сектора работают на разных частотах, образующие общую многолепестковую диаграмму направленности, состоящую из одинаковых секторных диаграмм направленности, число которых равно числу секторов, сканирование в цилиндрической фазированной антенной решетке осуществляется одновременным согласованным перемещением всех секторных диаграмм направленности, причем внутри каждого углового сектора присутствуют пассивные для данного сектора излучатели (линейки излучателей), являющиеся активными для соседних секторов, а внутри соседних секторов присутствуют активные для данного сектора излучатели (линейки излучателей), являющиеся пассивными для соседних секторовThe indicated technical result is achieved in that in a radar station with a cylindrical phased antenna array with emitters placed equidistant on its surface, combined into (divided into) several sectors, and adjacent sectors operating at different frequencies, forming a common multi-lobe radiation pattern, consisting of the same sector radiation patterns, the number of which is equal to the number of sectors, scanning in a cylindrical phased antenna array is carried out simultaneously coordinated movement of all sector patterns, moreover, inside each angular sector there are passive emitters for this sector (emitter lines) that are active for neighboring sectors, and inside neighboring sectors there are emitters active for this sector (emitter lines) that are passive for neighboring sectors

В предложенном способе имеются существенные отличия от рассмотренных выше способов.In the proposed method, there are significant differences from the above methods.

В способе, взятом за аналог заявляемого изобретения (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00_, опубликовано 15.05.2017) круговую зону формируют путем электронного сканирования одним лучом, величина выделенного сектора (количество линеек излучателей) не является фиксированной величиной и может меняться, значительная часть излучателей фазированной антенной решетки, в том числе и входящих в выбранный сектор являются пассивными, то есть к ним не подводится сигнал.In the method taken as an analogue of the claimed invention (Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21 / 00_, published 05/15/2017) a circular zone is formed by electronic scanning with a single beam, the size of the selected sector (the number of lines of emitters) is not a fixed value and can vary, a significant part of the emitters of the phased array, including those entering the selected sector, are passive, that is, a signal is not supplied to them.

В предложенном способе цилиндрическая фазированная антенная решетка с размещенными эквидистантно на ее поверхности излучателями, объединенными по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, разделена на несколько секторов, работающие каждый на своей частоте, образующие общую многолепестковую диаграмму направленности, состоящую из одинаковых секторных диаграмм направленности, число которых равно числу секторов, сканирование в цилиндрической фазированной антенной решетке осуществляется одновременным согласованным перемещением всех секторных диаграмм направленности, следовательно, круговую зону формируют путем электронного сканирования нескольких (а не одной) секторных диаграмм направленности, при этом размеры каждого сектора фиксированы. При работе антенной решетки (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00_, опубликовано 15.05.2017) часть излучателей фазированной антенной решетки, в том числе и входящих в выбранный сектор, являются пассивными, и к ним не подводится сигнал. В предложенном способе ко всем излучателям фазированной антенной решетки подводится сигнал, все излучатели фазированной антенной решетки являются активными.In the proposed method, a cylindrical phased antenna array with emitters placed equidistantly on its surface, united along the generatrix of the cylinder into an equidistant array of emitters, is divided into several sectors, each operating at its own frequency, forming a common multi-lobe radiation pattern consisting of identical sector directivity patterns, number which is equal to the number of sectors, scanning in a cylindrical phased antenna array is carried out simultaneously with concerted movement of pie charts directivity, hence the circular zone is formed by electronic scanning of multiple (rather than single) directivity pie charts, the size of each sector is fixed. During operation of the antenna array (Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21 / 00_, published May 15, 2017), part of the emitters of the phased antenna array, including those entering the selected sector, are passive, and no signal is supplied to them. In the proposed method, a signal is supplied to all emitters of a phased array, all emitters of a phased array are active.

В способе, выбранном в качестве прототипа (Радиолокационная станция с цифровой осесимметричной активной антенной решеткой как перспективное направление развития радиолокационных станций кругового обзора, М.В. Инденбом, Р.П. Махлин, Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей» №3, 2017 г.) цилиндрическая фазированная антенной решеткой разделена на несколько секторов, образующих общую многолепестковую диаграмму направленности, состоящую из одинаковых секторных диаграмм направленности, число которых равно числу секторов, сканирование в цилиндрической фазированной антенной решетке осуществляется одновременным согласованным перемещением всех секторных диаграмм направленности, что и обеспечивает высокий темп обзора, при этом уровень боковых лепестков диаграммы направленности и ширина главного лепестка диаграммы направленности определяются количеством излучателей (размером апертуры) и амплитудным распределением в секторе антенной решетки с фиксированным числом излучателей. Прямое применение способа уменьшения уровня боковых лепестков, предложенного в изобретении (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00_, опубликовано 15.05.2017), приводит к снижению уровня боковых лепестков. Однако при этом происходит:In the method chosen as a prototype (Radar station with a digital axisymmetric active antenna array as a promising direction for the development of radar stations of circular visibility, M.V. Indenbom, R.P. Makhlin, Bulletin of the Concern East Kazakhstan Almaz-Antey No. 3, 2017 .) a cylindrical phased antenna array is divided into several sectors, forming a common multi-petal radiation pattern, consisting of the same sector radiation patterns, the number of which is equal to the number of sectors, scanning in a cylindrical phased antenna array is carried out by the simultaneous coordinated movement of all sector radiation patterns, which ensures a high viewing rate, while the level of the side lobes of the radiation pattern and the width of the main lobe of the radiation pattern are determined by the number of emitters (aperture size) and the amplitude distribution in the sector of the antenna array with a fixed number emitters. Direct application of the method for reducing the level of side lobes proposed in the invention (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21 / 00_, published 05/15/2017), leads to a decrease in the level of side lobes. However, this happens:

- расширение главного лепестка секторной диаграммы направленности;- expansion of the main lobe of the sector radiation pattern;

- уменьшение потенциала антенной решетки (из-за появления пассивных излучателей и, следовательно, за счет уменьшения излучаемой мощности) и соответственно либо к уменьшению дальности обнаружения цели, либо к увеличению времени обзора.- a decrease in the potential of the antenna array (due to the appearance of passive emitters and, therefore, due to a decrease in the radiated power) and, accordingly, either a decrease in the target detection range or an increase in the viewing time.

Для уменьшения ширины главного лепестка секторной диаграммы направленности необходимо увеличить апертуру (увеличение числа излучателей) и соответственно, что неизбежно вызывает увеличение размеров всей цилиндрической фазированной антенной решетки, увеличить количество аппаратуры (приемо-передающих модулей) и т.д.To reduce the width of the main lobe of the sector directional pattern, it is necessary to increase the aperture (increase in the number of emitters) and, accordingly, which inevitably causes an increase in the size of the entire cylindrical phased antenna array, to increase the number of equipment (transceiver modules), etc.

В предложенном способе размеры апертуры каждого сектора больше, чем размеры каждого сектора в антенной решетке, выбранной за прототип за счет использовании части апертуры соседних секторов. Это позволяет уменьшить уровень боковых лепестков (в том числе и по сравнению со способом уменьшения уровня боковых лепестков, предложенного в изобретении (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00., опубликовано 15.05.2017), уменьшить ширину главного лепестка диаграммы направленности, при сохранении размеров всей цилиндрической фазированной антенной решетки и без увеличения аппаратуры.In the proposed method, the size of the aperture of each sector is larger than the size of each sector in the antenna array selected for the prototype through the use of part of the aperture of neighboring sectors. This allows you to reduce the level of the side lobes (including in comparison with the method of reducing the level of side lobes proposed in the invention (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21/00., Published 05/15/2017), reduce the width of the main lobe of the radiation pattern, when maintaining the dimensions of the entire cylindrical phased antenna array and without increasing the equipment.

Таким образом, в рассмотренных способах формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки либо получается низкий темп обзора при малом уровне боковых лепестков и узком главном лепестке диаграммы направленности (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00., опубликовано 15.05.2017), либо высокий темп обзора при высоком уровне боковых лепестков и широком главном лепестке диаграммы направленности при фиксированных размерах антенной решетки, то есть не могут обеспечить высокий темп обзора при малом уровне боковых лепестков и узком главном лепестке диаграммы направленности при фиксированных размерах антенной решетки,Thus, in the considered methods of forming a circular electronic scanning zone of a cylindrical phased antenna array, either a low viewing rate is obtained with a low level of side lobes and a narrow main lobe of the radiation pattern (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21/00., Published 05/15/2017), or a high viewing rate with a high level of side lobes and a wide main lobe of the radiation pattern at a fixed size of the antenna array, that is, they cannot provide a high viewing rate with a low level of side ECTS and a narrow main lobe of the radiation pattern for fixed size array,

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».This allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability criterion of "inventive step".

Сущность изобретения будет более понятна из приведенного описания и прилагаемых к нему графических материалов.The invention will be more clear from the above description and the accompanying graphic materials.

На фиг. 1 изображен пример цилиндрической ФАР, реализующей предлагаемый способ.In FIG. 1 shows an example of a cylindrical HEADLIGHT realizing the proposed method.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:In the drawing and in the text, the following notation:

1 - активные излучатели, расположенные внутри углового сектора 1;1 - active emitters located inside the angular sector 1;

2 - излучатели, расположенные внутри углового сектора 1, являющиеся пассивными для сектора 1, и являющиеся активными для сектора 4;2 - emitters located inside the angular sector 1, which are passive for sector 1, and are active for sector 4;

3 - излучатели, расположенные внутри углового сектора 1, являющиеся пассивными для сектора 1, и являющиеся активными для сектора 2;3 - emitters located inside the angular sector 1, which are passive for sector 1, and are active for sector 2;

4 - излучатели, геометрически расположенные в секторе 4 являющиеся активными для сектора 1, и являющиеся пассивными для сектора 4;4 - emitters geometrically located in sector 4, which are active for sector 1, and are passive for sector 4;

5 - излучатели, геометрически расположенные в секторе 2 являющиеся активными для сектора 1, и являющиеся пассивными для сектора 2.5 - emitters geometrically located in sector 2, which are active for sector 1, and are passive for sector 2.

На фиг. 2 показаны:In FIG. 2 are shown:

6 - диаграмма направленности цилиндрической фазированной антенной решетки реализующей способ, выбранный в качестве прототипа;6 is a radiation pattern of a cylindrical phased antenna array that implements the method selected as a prototype;

7 - диаграмма направленности цилиндрической фазированной антенной решетки, реализующей заявленный способ;7 is a radiation pattern of a cylindrical phased antenna array that implements the claimed method;

8 - диаграмма направленности цилиндрической фазированной антенной решетки, реализующей способ, выбранный в качестве прототипа с использованием способа уменьшения уровня боковых лепестков, предложенного в изобретении (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00., опубликовано 15.05.2017).8 is a radiation pattern of a cylindrical phased antenna array that implements the method selected as a prototype using the method of reducing the level of side lobes proposed in the invention (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21/00., Published 05/15/2017).

На фиг. 3 показаны:In FIG. 3 are shown:

9 - фрагмент диаграммы направленности цилиндрической фазированной антенной решетки, реализующей заявленный способ;9 is a fragment of the radiation pattern of a cylindrical phased antenna array that implements the claimed method;

10 - фрагмент диаграммы направленности цилиндрической фазированной антенной решетки реализующей способ, выбранный в качестве прототипа;10 is a fragment of the radiation pattern of a cylindrical phased antenna array that implements the method selected as a prototype;

11 - фрагмент диаграммы направленности реализующей способ, выбранный в качестве прототипа с использованием способа уменьшения уровня боковых лепестков, предложенного в изобретении (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00., опубликовано 15.05.2017).11 is a fragment of the radiation pattern that implements the method selected as a prototype using the method of reducing the level of side lobes proposed in the invention (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21/00., Published 05/15/2017).

Поясним принцип работы заявленной цилиндрической фазированной антенной решетки.Let us explain the principle of operation of the claimed cylindrical phased antenna array.

Формирование круговой зоны электронного сканирования цилиндрической ФАР, у которой все линейки излучателей на цилиндрической поверхности расположены эквидистантно, по предлагаемому способу осуществляется следующим образом:The formation of a circular zone of electronic scanning of a cylindrical headlamp, in which all lines of emitters on a cylindrical surface are equidistant, by the proposed method is as follows:

Для формирования общей многолепестковой диаграммы направленности, состоящей из одинаковых секторных диаграмм направленности вся ФАР делится на сектора (сектора 1, 2, 3, 4). Сектора ограничены сплошными линиями (см. Фиг. 1).To form a common multi-petal radiation pattern consisting of the same sectorial radiation patterns, the entire headlamp is divided into sectors (sectors 1, 2, 3, 4). Sectors are bounded by solid lines (see Fig. 1).

В качестве примера рассмотрим сектор 1.As an example, consider sector 1.

Снижение уровня боковых лепестков и уменьшение ширины главного лепестка секторной диаграммы направленности сектора 1 производится за счет исключения из состава активных излучателей антенной решетки сектора 1 (см. Фиг. 1) части «краевых» излучателей, геометрически расположенных внутри данного сектора (см. Фиг. 1), излучатели 2 смежные сектору 4 являются при этом пассивными для сектора 1 (активными для сектора 4), излучатели 3 смежные сектору 2 являются пассивными для сектора 1 (активными для сектора 2).A decrease in the level of the side lobes and a decrease in the width of the main lobe of the sector beam pattern of sector 1 is made by eliminating from the composition of the active emitters of the antenna array sector 1 (see Fig. 1) part of the "edge" emitters geometrically located inside this sector (see Fig. 1 ), emitters 2 adjacent to sector 4 are passive for sector 1 (active for sector 4), emitters 3 adjacent to sector 2 are passive for sector 1 (active for sector 2).

Уменьшения ширины главного лепестка секторной диаграммы направленности происходит за счет расширения апертуры антенной решетки сектора 1. Расширение апертуры антенной решетки сектора 1 достигается использованием части излучателей, геометрически расположенных (входящих) в соседних секторах (см. Фиг. 1, излучатели 4 геометрически расположенные (входящие) в секторе 4, излучатели 5 геометрически расположенные (входящие) в секторе 2). В этом случае излучатели 4, 5, геометрически выходящие за пределы сектора 1 (геометрически расположенные в секторах 4, 5) являются активными излучателями сектора 1.Reducing the width of the main lobe of the sector beam pattern occurs due to the expansion of the aperture of the antenna array of sector 1. The expansion of the aperture of the antenna array of sector 1 is achieved by using a portion of emitters geometrically located (incoming) in neighboring sectors (see Fig. 1, emitters 4 geometrically located (incoming) in sector 4, emitters 5 geometrically located (incoming) in sector 2). In this case, emitters 4, 5, geometrically extending beyond sector 1 (geometrically located in sectors 4, 5) are active emitters of sector 1.

Получившаяся апертура сектора выделена пунктирной линией. Размеры апертуры сектора больше, чем 360/К, где К - кол-во секторов.The resulting sector aperture is indicated by a dashed line. The size of the sector aperture is greater than 360 / K, where K is the number of sectors.

Кроме того, за счет использования излучателей 4, 5 происходит дополнительное уменьшение уровня боковых лепестков секторной диаграммы направленности.In addition, through the use of emitters 4, 5 there is an additional decrease in the level of the side lobes of the sector radiation pattern.

Фазовые сдвиги для всех излучателей сектора определяются, исходя из фазового фронта, необходимого для построения заданной диаграммы направленности сектора (секторов).Phase shifts for all sector emitters are determined based on the phase front necessary to construct a given directional pattern of the sector (s).

Снижение уровня боковых лепестков и уменьшение ширины главного лепестка секторной диаграммы направленности происходит во всех секторах цилиндрической фазированной антенной решетки.A decrease in the level of the side lobes and a decrease in the width of the main lobe of the sector radiation pattern occurs in all sectors of the cylindrical phased antenna array.

Смежные сектора работают на разных частотах, либо при небольшом количестве секторов или при использовании широкого диапазона частот каждый из секторов работает на своей частоте.Adjacent sectors operate at different frequencies, either with a small number of sectors or using a wide range of frequencies, each of the sectors operates at its own frequency.

Как видно из приведенных секторных диаграмм направленности уровень боковых лепестков уменьшился на 4,8 дБ (с 10,6 дБ до 15,4 дБ) (см. Фиг. 2 диаграммы направленности 6, 7). Применение способа уменьшения уровня боковых лепестков, предложенного в изобретении (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00_, опубликовано 15.05.2017), приводит к уменьшению уровня боковых лепестков на 3,9 дБ (с 10,6 дБ до 14,5 дБ) (см. Фиг. 2 диаграммы направленности 8, 6).As can be seen from the given sector patterns, the level of the side lobes decreased by 4.8 dB (from 10.6 dB to 15.4 dB) (see Fig. 2 radiation patterns 6, 7). The application of the method for reducing the level of side lobes proposed in the invention (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21 / 00_, published May 15, 2017) leads to a decrease in the level of side lobes by 3.9 dB (from 10.6 dB to 14.5 dB ) (see. Fig. 2 radiation patterns 8, 6).

При этом ширина главного лепестка диаграммы направленности заявляемой антенной решетки по уровню 3 дБ составляет 3,6 град. (см. Фиг. 3 диаграмма направленности 9). Ширина главного лепестка диаграммы направленности антенной решетки прототипа составляет 4,0 град. (см. Фиг. 3 диаграмма направленности 10), ширина главного лепестка диаграммы направленности антенной решетки прототипа с применением способа уменьшения уровня боковых лепестков, предложенного в изобретении (пат. №2619445, МПК H01Q 21/00., опубликовано 15.05.2017) составляет 4,4 град) (см. Фиг. 3 диаграмма направленности 11),The width of the main lobe of the radiation pattern of the inventive antenna array at the level of 3 dB is 3.6 degrees. (see Fig. 3 radiation pattern 9). The width of the main lobe of the antenna array of the prototype is 4.0 degrees. (see Fig. 3 radiation pattern 10), the width of the main lobe of the radiation pattern of the antenna array of the prototype using the method of reducing the level of side lobes proposed in the invention (US Pat. No. 2619445, IPC H01Q 21/00., published 05/15/2017) is 4 , 4 deg) (see. Fig. 3 radiation pattern 11),

Величина уменьшения уровня боковых лепестков и снижения ширины главного лепестка диаграммы направленности зависит от количества излучателей в секторе, т.е. от количества секторов и от размеров всей цилиндрической фазированной антенной решетки.The magnitude of the decrease in the level of the side lobes and the decrease in the width of the main lobe of the radiation pattern depends on the number of emitters in the sector, i.e. on the number of sectors and on the size of the entire cylindrical phased antenna array.

Число исключенных из состава антенной решетки сектора части «краевых» излучателей, расположенных внутри данного сектора, как правило, равно числу излучателей, геометрически расположенных (входящих) в соседних секторах. Это позволяет сформировать одинаковые диаграммы направленности, имеющие уменьшенный уровень боковых лепестков и малую ширину главных лепестков секторных диаграмм направленности для всех секторов заявленной цилиндрической фазированной антенной решетки.The number of sectors of “edge” emitters excluded from the composition of the antenna array of a sector located inside a given sector is usually equal to the number of emitters geometrically located (incoming) in neighboring sectors. This allows you to create the same radiation patterns having a reduced level of side lobes and a small width of the main lobes of the sector radiation patterns for all sectors of the declared cylindrical phased antenna array.

Использование активной фазированной антенной решетки (АФАР) позволяет наиболее простым способом обеспечить получить высокий темп обзора пространства за счет использования многолепестковой диаграммы направленности. Кроме того, при использовании активной фазированной антенной решетки (АФАР) получается максимальная эффективная поверхность многолучевой ФАР (Радиолокационная станция с цифровой осесимметричной активной антенной решеткой как перспективное направление развития радиолокационных станций кругового обзора, М.В. Инденбом, Р.П. Махлин, Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей» №3, 2017 г.).The use of an active phased antenna array (AFAR) allows the easiest way to ensure a high rate of view of space through the use of a multi-lobe radiation pattern. In addition, when using an active phased antenna array (AFAR), the maximum effective surface of a multi-beam headlamp is obtained (Radar station with a digital axisymmetric active antenna array as a promising direction for the development of all-round radar stations, M.V. Indenbom, R.P. Makhlin, Bulletin of the Concern East Kazakhstan Almaz-Antey No. 3, 2017).

Использование данного изобретения позволяет создать РЛС с цилиндрической фазированной антенной решеткой, имеющей малый уровень боковых лепестков, малую ширину главных лепестков секторных диаграмм направленности без снижения скорости обзора пространства, без усложнения ФАР и при сохранении ее размеров.Using this invention, it is possible to create a radar with a cylindrical phased antenna array having a low level of side lobes, a small width of the main lobes of the sector radiation patterns without reducing the speed of the space survey, without complicating the PAR and maintaining its size.

Claims (1)

Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки с увеличенным темпом обзора радиолокационной станцией с цилиндрической фазированной антенной решеткой, с размещенными эквидистантно на ее поверхности излучателями, объединенными в несколько секторов, образующих общую многолепестковую диаграмму направленности, состоящую из секторных диаграмм направленности, число которых равно числу секторов, сканирование в цилиндрической фазированной антенной решетке осуществляется одновременным согласованным перемещением всех секторных диаграмм направленности, отличающийся тем, что внутри каждого углового сектора присутствуют пассивные для данного сектора излучатели (линейки излучателей), являющиеся активными для соседних секторов, а внутри соседних секторов присутствуют активные для данного сектора излучатели (линейки излучателей), являющиеся пассивными для соседних секторов.The method of forming a circular electronic scanning zone of a cylindrical phased antenna array with an increased viewing rate of a radar station with a cylindrical phased antenna array, with emitters placed equidistantly on its surface, combined in several sectors, forming a common multi-lobe radiation pattern consisting of sector radiation patterns, the number of which is equal to number of sectors, scanning in a cylindrical phased array is carried out simultaneously by coordinated movement of all sector radiation patterns, characterized in that within each angular sector there are emitters passive for a given sector (emitter lines) that are active for neighboring sectors, and within adjacent sectors there are emitters active (active emitters for this sector) (emitter lines) for neighboring sectors.
RU2019120105A 2019-06-26 2019-06-26 Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view RU2713159C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120105A RU2713159C1 (en) 2019-06-26 2019-06-26 Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120105A RU2713159C1 (en) 2019-06-26 2019-06-26 Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713159C1 true RU2713159C1 (en) 2020-02-04

Family

ID=69625409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120105A RU2713159C1 (en) 2019-06-26 2019-06-26 Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713159C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610609A (en) * 1995-11-08 1997-03-11 Litton Systems, Inc. Passive doppler emitter classification and ranging system utilizing a time-frequency constant
RU2287879C2 (en) * 2005-02-16 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод Method for increasing the radar resolving power in range and azimuth
RU2379801C1 (en) * 2008-12-10 2010-01-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of forming viewing fields in radar station with electronically controlled beam
RU2619445C1 (en) * 2016-02-15 2017-05-15 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for forming the circular zone of cylindrical phase antenna array electron scanning

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610609A (en) * 1995-11-08 1997-03-11 Litton Systems, Inc. Passive doppler emitter classification and ranging system utilizing a time-frequency constant
RU2287879C2 (en) * 2005-02-16 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод Method for increasing the radar resolving power in range and azimuth
RU2379801C1 (en) * 2008-12-10 2010-01-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of forming viewing fields in radar station with electronically controlled beam
RU2619445C1 (en) * 2016-02-15 2017-05-15 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for forming the circular zone of cylindrical phase antenna array electron scanning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7053272B2 (en) Broadband beam expansion for phased array antenna systems
US5874915A (en) Wideband cylindrical UHF array
US10566698B2 (en) Multifocal phased array fed reflector antenna
CN114357767B (en) Sum and difference beam sparse array synthesis method for wide-bandwidth angular beam scanning
JP4724862B2 (en) Array antenna
US3553692A (en) Antenna arrays having phase and amplitude control
US3273144A (en) Narrow beam antenna system
RU2713159C1 (en) Method of forming circular area of electronic scanning of cylindrical phased antenna array with increased rate of view
WO2018096307A1 (en) A frequency scanned array antenna
Assaly et al. A theoretical study of a mulit-element scanning feed system for a parabolic cylinder
US5142290A (en) Wideband shaped beam antenna
RU2541888C1 (en) Multibeam microwave linear antenna array and two-dimensional antenna array based thereon
US10473776B2 (en) Transmit-array antenna for a monopulse radar system
AU2020406407B2 (en) Multibeam antenna
KR102394771B1 (en) Antenna apparatus and identification of friend or foe system with the same
RU2680732C1 (en) Method of forming differential direction diagrams in antennas of circular electronic scanning
RU2406193C1 (en) Fixed quasiconformal phased array with hemispherical working zone
Bianchi et al. Design of linear arrays by employing randomly-overlapped subarrays
RU2716262C1 (en) Method of measuring elevation angle of radar targets by cylindrical phased antenna array
RU2711736C1 (en) Method of measuring elevation angle of radar targets by a flat phased antenna array with one-dimensional beam movement
RU2300833C1 (en) Antenna assembly
KR102394992B1 (en) Antenna apparatus and identification of friend or foe system with the same
RU2183891C2 (en) Shaping method and device for small-size phased- array radar antenna with width-controlled directivity pattern
RU2532724C1 (en) Transmitting antenna
KR102215647B1 (en) Phased Array Antenna with Limited Beam Steering and Monopulse