PL94571B1 - Uklad antenowy z zastosowaniem syntezy zmiany fazy wiazek - Google Patents

Uklad antenowy z zastosowaniem syntezy zmiany fazy wiazek Download PDF

Info

Publication number
PL94571B1
PL94571B1 PL1974171299A PL17129974A PL94571B1 PL 94571 B1 PL94571 B1 PL 94571B1 PL 1974171299 A PL1974171299 A PL 1974171299A PL 17129974 A PL17129974 A PL 17129974A PL 94571 B1 PL94571 B1 PL 94571B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
excitation
antenna
aperture
wave energy
elements
Prior art date
Application number
PL1974171299A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Hazeltine Corporation
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 Hazeltine Corporation filed Critical Hazeltine Corporation
Publication of PL94571B1 publication Critical patent/PL94571B1/pl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/22Antenna units of the array energised non-uniformly in amplitude or phase, e.g. tapered array or binomial array

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad antenowy z zastosowaniem syntezy zmiany fazy wiazek, do wypromieniowywania energii falowej w zadanym rozkladzie promieniowania.Okreslenie aparatura wziete jest ze wzorów teoretycznych z dziedziny optyki, gdzie soczewki, a czasami tez zwierciadla, byly tradycyjnie otaczane rurami lub innymi konstrukcjami, podczas gdy anteny sa zwykle zamkniete. W technice antenowej apertura nie oznacza otworu w pewnej konstrukcji, ale oznacza przestrzen, w której fale sa gromadzone przez antene, przy czym przestrzen ta ma zewnetrzne wymiary pola antenowego reflektora anteny.Zastosowanie fazowanych liniowych matryc elementów anteny, aby uzyskac rozklad kierunkowy systemu antenowego z wieloma wiazkami, jest znane na przyklad z publikacji K.E. Harris'a „Niekotoryje woprosy postrojenia obzornych radiolokacijonnych sistem s aktiwnym otwietom", wyd. „Sowietskoje radio" Moskwa 1957, str. 35-38.Jest równiez znane zastosowanie matrycy elementów antenowych, z których kazdy jest polaczony z falowodem, do którego energia jest wprowadzana przez kilka szeregów sprzegaczy kierunkowych, przy czym kazdy szereg sprzegaczy dostarcza sygnalu wejsciowego dla róznie skierowanych wiazek (tzw. system antenowy „wlot wiazki"). Taki system jest przedstawiony np. na str. 160, 161, 162 pracy zbiorowej pod redakcja J.Kroszczynskiego „Metody wspólczesnej radiolokacji", WKiL, Warszawa 1966.Liniowe matryce zródel promieniowania moga byc utworzone jako rzad szczelin w jednej z waskich scian falowodu prostokatnego, jak to opisano na str. 130 pracy zbiorowej pod redakcja J. Kroszczynskiego „Technika urzadzen radiolokacyjnych", WKiL, Warszawa, 1966.Do wypromieniowania i do odbierania z calosci sektora rozpatrywanej przestrzeni bez podstawowej wymiany energii z przestrzenia na zewnatrz tego sektora, istnieje znana technika wykorzystania matryc2 94571 elementów antenowych z siecia zasilajaca energia zaprojektowana, tak, by dostarczyc z pojedynczego zródla zespól skladowych pobudzenia apertury wytwarzajacy odpowiednio promienie antenowe prostopadle do anteny w sposób przedstawiony w publikacji H. Jasik'a pt.„Methods of Shaping Patterns" (McGraw-Hill, New York 1961),str. 2-41 do 2-46.Wiadomo, ze kazdy pozadany rozklad promieniowania mozna uzyskac stosujac kombinacje wiazek promieniowania, których parametry wynikaja z uprzednio wyznaczonej zlozonej fali pobudzajacej aperture.Superpozycja wektorów fal pochodzacych od poszczególnych wiazek daje w przestrzeni wymagany rozklad promieniowania, a odpowiadajaca jej zlozona fala pobudzajaca aperture jest uzyskana dzieki superpozycji wiazek skladowych.W praktyce korzystnie jest wybrac takie pobudzenie apertury, które jest wynikiem promieniowania ortogonalnego zestawu skladowych wiazek. W ortogonalnym zestawie wiazek kazda wiazka ma swój kierunek maksymalnego promieniowania, który pokrywa sie z kierunkiem zerowego promieniowania wszystkich pozostalych wiazek. Stosowanie ortogonalnego zestawu wiazek skladowych pobudzajacych aperture daje w wyniku istnienie odpowiedniego zestawu kierunków w przestrzeni, w których amplituda promieniowania jest okreslona przez amplitude tylko jednej wiazki skladowej fali pobudzajacej.Metody syntezy rozkladu promieniowania mozna stosowac do okreslania takich parametrów fali pobudzajacej aperture, aby uzyskac zadany rozklad promieniowania.Stosowana ogólnie technika syntezy rozkladu daje w wyniku pewna przestrzen apertury antenyze wszystkimi falami pobudzajacymi w jednej f zie. Na skutek tego w tym obszarze apertury anteny wystepuje skupienie energii skladowych pól elektromagnetycznych co powoduje trudnosci zwiazane z wystepowaniem -x duzych gestosci energii.Ponadto, gdy aperture anteny stanowi zestaw elementów promieniujacych, wystepuje dodatkowa niedogodnosc zwiazanaz koniecznoscia silniejszego sprzegania elementów o zgodnie fazowym zasilaniu, które promieniuja wieksza gestosc mocy, podczas gdy inne elementy musza byc sprzezone slabiej. Takie silne sprzezenie stwarza istotna trudnosc wtedy, gdy dla doprowadzania energii falowej do poszczególnych elementów stosuje sie uklad zasilania szeregowego.Na fig. 3a i 3b rysunku przedstawiono skladowe i zlozone fale pobudzajace aperture anteny stosowane w metodzie syntezy wedlug znanego stanu techniki. Aby wytworzyc pozadany zlozony rozklad promieniowania z matrycy liniowej stosujac znana technike, taka jak opisano w rozdziale 2.13 publikacji Henry Jasik'a „Antenna Engineering Handbook", nalezy wykorzystac pobudzenie apertury, bedace superpozycja ortogonalnie sfazowanych pobudzen skladowych apertury odpowiadajacych skladowym wiazkom anteny. Wszystkie ze skladowych wiazek anteny maja te sama amplitude tak, ze ortogonalne wiazki wszystkich ze skladowych pobudzen apertury maja te sama amplitude. Rozklady fazy 17a do 17e skladowych pobudzen apertury, które daja w wyniku skladowe wiazki anteny, sa przedstawione na fig. 3a. W celu uzyskania pozadanych pobudzen fazowych i amplitudowych elementów 10a do 10h nalezy dokonac wektorowego dodawania skladowych pobudzen apertury w miejscach na aperturze, w których sa umieszczone wszystkie elementy antenowe 10a do 10h. Poniewaz wszystkie skladowe pobudzajace maja jednakowy rozklad amplitudy na aperturze i kazda mate sama amplitude, to amplituda i faza pozadanego wzbudzenia kazdego elementu jest okreslona przez dodawanie wektorowe pieciu wektorów (po jednym na kazde skladowe pobudzenie apertury) f o równej amplitudzie, przy czym kazdy ma faze okreslona przez rozklady fazy pokazane na fig. 3a.Na przyklad pobudzenie elementu 10a jest okreslone przez dodanie pieciu wektorów majacych równe amplitudy, a fazy ich wynosza ~]f , ~q* , O, + q" , + 4*. Tefazy sa okreslone przez wartosc rozkladu fazy 17a do 17e w miejscu elementu 10a na aperturze, które to miejsce znajduje sie w odleglosci 1/8 drogi od krawedzi do srodka apertury. Podobnie np. pobudzenie dla elementu 10d jest okreslone przez dodanie pieciu wektorów majacych równe amplitudy, a których fazy wynoszaAn§ "qw, O, + § * i + 4 odpowiednio.Poniewaz dla przykladu z fig. 3a wektory maja równe amplitudy wektorów imniezerowe fazy, wiec wektory sa ulozone w pary o fazach równych, lecz przeciwnych, w wyniku czego faza wynikowa bedzie dla wszystkich równa zero.Na fig. 3b przedstawiono pobudzenie amplitudowe, które jest wypadkowe na kazdym z elementów 10a do 10h, aby uzyskac w znany sposób zlozony rozklad promieniowania. Zmiany fazy wypadkowej w dotychczas znanej technice syntezy zmierzaja do wspomagania amplitudy pobudzen elementów w poszczególnych obszarach apertury. W zespole pobudzen amplitudowych przedstawionym na fig. 3b, elementy 10d i 10e maja znacznie wieksze pobudzenie amplitudowe niz pozostale elementy. W przedstawionym przypadku róznice pobudzen amplitudowych moga wynosic jak 10 :1 napieciowo, co powoduje róznice jak 100 :1 w mocy, która jest dostarczona do elementów matrycy.Uklad antenowy zawierajacy matryce elementów antenowych, których calosc stanowi aperture anteny do wypromieniowania rozkladów energii falowej w odpowiedzi na pobudzenia energetyczne odpowiednich94 571 3 elementów anteny oraz siec zasilania energia falowa do podawania energii falowej na elementy anteny z uprzednio okreslonymi wzglednymi fazami i amplitudami, aby wytworzyc zlozone pobudzenie energii falowej na aperturze, przy czym wzglednie faza i amplituda energii falowej podawanej do kazdego z elementów sa suma wektorowa wielu skladowych pobudzen apertury, mierzona w miejscu polozenia elementu na aperturze wylaczajac w to pobudzenie odniesienia oraz inne skladowe pobudzenia majace zarówno dodatnie, jak i ujemne przesuniecia fazy na aperturze wzgledem pobudzenia odniesienia, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze pobudzenia skladowe majace dodatnie zmiany fazy wzgledem pobudzenia odniesienia maja srednie przesuniecie fazowe, które jest pierwsza funkcja monotoniczna zmian fazy, a pobudzenia skladowe majace ujemne zmiany fazy wzgledem pobudzenia odniesienia maja srednie przesuniecie fazowe, które jest druga funkcja monotoniczna zmian fazy. Wszystkie pobudzenia inne niz pobudzenia odniesienia maja te sama wielkosc sredniego przesuniecia fazy wzgledem pobudzenia odniesienia.Daje to w wyniku zespól pobudzen elementów bez zasadniczego wspomagania amplitudowego pobudzen skladowych w dowolnie wybranym jednym z elementów anteny przy umiarkowanym koszcie wytworzenia wzglednie malego przesuniecia fazy pomiedzy sasiednimi wiazkami rozkladu zlozonego i w konsekwencji male „zafalowania" w rozkladzie.W rozwiazaniu wedlug wynalazku apertura zawiera liniowa matryce elementów antenowych, lub planarna matryce elementów antenowych, lub cylindryczna matryce elementów antenowych.Siec zasilana energia falowa zawiera wejscie do przyjmowania dostarczanej energii falowej i wiele linii transmisyjnych oraz sprzegacze kierunkowe do sprzegania dostarczanej energii falowej ze wspomnianego wejscia do kazdego z elementów anteny z uprzednio okreslonymi wzglednymi fazami i amplitudami.Liniowa matryca elementów antenowych korzystnie zawiera liniowa matryce szczelin falowodowych, a siec zasilajaca energie falowa zawiera falowód. Orientacja i polozenie szczelin na falowodzie sa tak dobrane, aby dostarczyc skladowe energii falowej do tych elementów szczelinowych z uprzednio okreslonymi wzglednymi fazami i amplitudami, aby uzyskac skladowe energii falowej pobudzenia.Korzystnie wymieniony falowód jest falowodem prostokatnym, a szczeliny sa wykonane w jednej z wezszych scianek falowodu, lub w jednej z szerszych scianek falowodu.Przesuniecie fazy galezi i wspólczynniki sprzezenia galezi z odpowiednimi elementami antenowymi sieci zasilajacej energia falowa, sa wyznaczone przez wybór zespolu skladowych pobudzajacych o jednakowej amplitudzie.Przedmiot wynalazku jest dokladniej objasniony w przykladach wykonania, na rysunku, na którym fig. la i 1b przedstawiaja w widoku z boku i w widoku z przodu liniowy uklad antenowy, fig. 2a, 2b i 2c —technike syntezy rozkladu, fig. 4a i 4b — skladowe i zlozone fale pobudzajace aperture stosowane w metodzie syntezy rozkladu promieniowania, a fig. 5a i 5b — przedstawiaja inny przyklad wykonania ukladu antenowego w widoku z przodu i z boku.Rozwiazanie wedlug wynalazku stanowi uklad antenowy do wypromieniowania pozadanego rozkladu promieniowania bez zasadniczego wspomagania pobudzenia na dowolnym z elementów na aperturze. Antena skonstruowana wedlug wynalazku jest identyczna co do topologii ukladu i okreslonych etapów techniki projektowania jak anteny dotychczasowe, lecz jest stosowany inny zespól wartosci wspólczynników, aby uzyskac pozadane pobudzenia amplitudowe i fazowe elementów.Uklad antenowy przedstawiony na fig. 1. zawiera liniowy zestaw dipoli oznaczonych 10a do 10h zmontowany na przewodzacej konstrukcji uziemionej, przedstawionej schematycznie jako element 11. Linie przesylowe oznaczone numerami 12a do 12h lacza dipole 10 z odpowiednimi sprzegaczami kierunkowymi oznaczonymi 13a do 13h. Sprzegacze kierunkowe sa polaczone ze soba szeregowo i dolaczone do wspólnego zlacza wejsciowego linii przesylowej 14. Obciazenia rezystancyjne 15 sa zastosowane, w celu dopasowania linii przesylowej 14 i galezi izolowanych sprzegaczy kierunkowych 13.Dipole 10 montowane na konstrukcji 11 tworza aperture anteny, która promieniuje kierunkowo energie fali o charakterystyce narzuconej przez fale pobudzajace aperture. W obszarze apertury uzyskuje sie fale pobudzajaca, zasilajaca poszczególne dipole 10 sygnalami posiadajacymi wybrane odpowiednio amplitudy i fazy.Rozmieszczenie dipoli 10 wzdluz anteny liniowej, dlugosc anteny i ilosc dipoli 10 jest dobierana zgodnie z zasadami stosowanymi dotychczas w technice antenowej. Jest oczywiste, ze do konstrukcji anteny liniowej z fig. 1 mozna stosowac inne elementy promieniujace zamiast dipoli. Moga nimi byc tuby promieniujace, szczeliny falowodowe i spirale.W antenie przedstawionej na fig. 1, energia fali jest doprowadzana do dipoli 10 przy pomocy linii przesylowej 14, sprzegaczy kierunkowych 13 i linii przesylowych 12a do 12h.Amplituda fali sprzezonej z kazdym z dipoli 10 jest regulowana droga dobierania róznych wspólczynników sprzezenia zastosowanych sprzegaczy kierunkowych 13a do 13h. Faza fali sprzezonej z kazdym z dipoli 10 jest4 94 571 okreslona dlugoscia fazowa linii przesylowej 14, sprzegaczy kierunkowych 13 i linii transmisyjnych 12.Konstrukcja pozwala na indywidualne strojenie amplitudy i fazy fal kazdego z dipoli 10 wlaczonego do ukladu.Linia przesylowa 14 pokazana w rozwiazaniu z fig. 1 moze byc kazdego typu, stosownie do czestotliwosci pracy anteny. Typowymi liniami pzesylowymi. które sa zastosowane sa: falowody, linie koncentryczne oraz linie paskowe. Sprzegacze kierunkowe 13 moga byc kazdego typu stosownie do uzytej linii przesylowej. Zamiast sprzegaczy kierunkowych moga byc zastosowane do zasilania dipoli 10, inne urzadzenia, na przyklad bierne dzielniki mocy lub linie przesylowe wielomodowe.Na fig. 2a pokazano przykladowo rozklad promieniowania, który jest uzyskany z anteny przedstawionej na fig. 1. Aplituda fali przykladowej charakterystyki promieniowania jest stala w zakresie pewnego wycinka kata A zaznaczonego na fig. 1. Spelnione jest przy tym wymaganie, aby poza interesujacym wycinkiem zaznaczonego katanie wystepowalo promieniowanie energii.Na fig. 2b pokazano rozklad podstawowych listków zespolu skladowych wiazek ortogonalnych, z których kazdy jest wypromieniowany z anteny przedstawionej na fig. 1, gdy jest ona zasilana zespolem sygnalów, których amplitudy i fazy sa wybrane zgodnie z metodami syntezy dotychczas stosowanymi. Wiazki *al skladowych oznaczone 16a do 16e wypromieniowuja fale skladowe posiadajace jednakowe amplitudy w polu apertury i ortogonalny rozklad fal w stosunku do siebie. Ortogonalny rozklad fal charakteryzuje sie przesunieciami bedacymi calkowita wielokrotnoscia kata 2tt wzdluz apertury anteny.Na fig. 2b wiazka oznaczona 16c jest wiazka wypromieniowywana dzieki skladowej fali pobudzajacej wiazke odniesienia uzyskiwanej z anteny posiadajacej równe amplitudy i fazy napiec na kazdym z elementów.Wiazki oznaczone 16b i 16c sa promieniowane przez inne skladowe fale pobudzajace apenure posiadajace fazy przesuniete odpowiednio o plus 2n i minus 2tt. Wiazki oznaczone 16a i 16e sa promieniowane przez skladowe pobudzajace aperture posiadajace fazy przesuniete odpowiednio o plus 4tt i minus 47T w stosunku do wiazki odniesienia 16c.Fig. 2c przedstawia zlozony rozklad promieniowania, który jest wynikiem superpozycji pieciu wiazek pokazanych na fig. 2b. Ten rozklad promieniowania osiaga sie gdy apertura jest pobudzana zlozona fala posiadajaca rozklad fazy i amplitudy, bedacy superpozycja fal skladowych, wystepujacych w wiazkach z fig. 2b Majac okreslone wymagana amplitude [faze fali pobudzajacej dla kazdego z elementów 10a do 10h matrycy z fig. 1 pozadane wzbudzenie uzyskuje sie poprzez wlasciwy wybór wartosci sprzezen dla sprzegaczy 13a i 13h i linii transmisyjnych 12a i 12h. Uzyskuje sie to przeliczajac procent calkowitej mocy dostarczanej do wszystkich elementów anteny, który musi byc dostarczony do kazdego z poszczególnych elementów. Nastepnie wartosc sprzezenia dla kazdego ze sprzegaczy 13a do 13h oblicza sie na podstawie ulamka mocy, która ma byc dostarczona do kazdego elementu, wzgledem mocy pozostajacej w linii transmisyjnej 14, 14a, 14b,....14g, na wejsciu konkretnego sprzegacza, przepuszczonej przez poprzednie sprzezenia. W zaleznosci od typu stosowanej linii transmisyjnej jest potrzebne umozliwienie strat mocy w linii transmisyjnej 14, 14a, 14b, 14g. Faza energii falowej dostarczonej do kazdego z elementów 10ado 10h jest dobierana poprzez zmiane dlugosci odpowiednich linii transmisyjnych 12a do 12h.Fig. 4a przedstawia rozklad fazy 17'a do 17'e skladowych fal pobudzajacych aperture, które sa dobrane zgodnie z rozwiazaniem wedlug wynalazku. Istnieje tu fala pobudzania odniesienia 17'c oraz inne fale skladowe pobudzajace, posiadajace zarówno dodatnie i ujemne przesuniecia fazowe w stosunku do fali odniesienia.Skladowe fale pobudzajace 17'a i 17'b które posiadaja dodatnie przesuniecia fazowe, posiadaja w stosunku do fali odniesienia 17'c srednie przesuniecia fazy odpowiednio x' i x, i te srednie przesuniecia fazowe sa monotonicznie uzaleznione do przesuiec fazowych ich odpowiednich skladowych fal pobudzajacych 17'a i 17'b.Tak wiec skladowa fala pobudzajaca 17'a posiadajaca przesuniecie fazy An w stosunku do fali odniesienia 17'e posiada wieksze srednie przesuniecie fazowe x', niz skladowa fala pobudzajaca 17'b, która ma przesuniecie fazy 2n w stosunku do odniesienia i srednie przesuniecie fazowe x. Podobnie skladowe fal pobudzajacych 17'd i 17e, które maja ujemne przesuniecia fazowe, równiez maja srednie przesuniecia fazowe x i x' odpowiednio w stosunku do fali odniesienia 17'c i te przesuniecia fazowe maja monotniczny charakter zmian w stosunku do odpowiadajacych im skladowych fal 17'd i 17'e. Srednie przesuniecia fazowe wszystkich fal wzbudzajacych maja te sama zaleznosc zmian monofonicznych w stosunku do fali odniesienia. Zastosowanie przesuniec fazowych o takim charakterze zabezpiecza przed powiekszeniem sie amplitudy fali pobudzajacej inny punkt apertury.Na przykladzie przesuniec fazowych przedstawionych na fig.4a, fale pobudzajace 17'a maja te same srednie przesuniecia fazowe x' jak fale 17'e. Podobnie fale 17'b maja te same srednie przesuniecia fazowe x jak pobudzenia 17'd. Srednie przesuniecia fazowe fal pobudzajacych, posiadajacych dodatnie przesuniecia fazowe moga zmieniac sie wedlug innej funkcji monofonicznej, niz srednie przesuniecia fazowe fal pobudzajacych o ujemnej zmianie fazy.94 571 5 Efektem wprowadzenia srednich przesuniec fazowych skladowych fal pobudzajacych aperture jest wyeliminowanie punktu nakladania sie faz tych fak Fig.4b ilustruje amplitude zlozonego pobudzania fali, bedacego wynikiem amplitud fal pobudzania wprowadzanych przez poszczególne elementy 10a do 10e antenyz fig. 1, które wynika z superpozycji skladowych fal pobudzajacych 17'a do 17'e. Porównujac fig. 3b i 4b mozna zauwazyc, ze odpowiednie amplitudy pobudzen, elementów 10d i,10e zostaly zredukowane w przyblizeniu o 60%. Amplitudy pobudzen pozostalych elementów, a wiec równiez ich sprzezenia, zostaly odpowiednio zwiekszone, dzieki czemu uzyskano bardziej jednolity rozklad amplitud w zlozonym pobudzaniu apertury.Rzeczywiste fale pobudzajace amplitudowe i fazowe matrycy antenowej wedlug wynalazku sa okreslone w sposób podobny do dotychczasowego za wyjatkiem tego, ze pobudzenia skladowych apertury majacych przesuniecia fazowe podobne do przedstawionych na fig. 4a sa stosowane do okreslenia pobudzen amplitudowych i fazowych dla róznych elementów w matrycy.Na przyklad w przypadku przedstawionym na fig. 4af widac z przeciecia pobudzen skladowych z osia odcietych, ze x = \, a x' = —ir; stad latwo oblicza sie, ze wypadkowa faza pobudzenia wzgledem fazy pobudzenia odniesienia wynosi —0,875 rad iana na elementach fOa i 10h, —0,625 radianana elementach 10b i 10g, +0,875 radiana na elementach 10d i 10e. Odpowiadajace wartosci w stopniach wynosza odpowiednio -92,5°, —30,8°, +30,8° i +92,5°. Te wartosci fazy sa zapewnione w tworzeniu fizycznego systemu antenowego poprzez odpowiednie dlugosci wzgledne linii odgaleznych 12a, 12b,... 12h sieci zasilania energia anteny w przypadku, w którym dlugosci linii pomiedzy sprzegaczami 13a, 13b,....13h, sa zaprojektowane dla wyjsciowych faz odniesienia w kierunku linii 12a, 12b,...12h. Sprzegacze 13a, 13b,.... 13h maja oczywiscie wspólczynniki sprzezenia odpowiednie do wytworzenia prawie jednakowych pobudzen elementów anteny danych na fig. 4b.Efektem srednich przesuniec fazowych skladowych fal pobudzajacych aperture jest odpowiadajaca im zmiana fazy skladowych wiazek promieniowania. Tak wiec, jesli stosuje sie skladowe fale zfig_4a, wiazka antenowa 16b z fig. 2b powstaje od pobudzenia 17'b zfig.4a. Skladowa wiazka antenowa 16b posiada róznice* fazy w stosunku do skladowej wiazki 16c równa sredniemu przesunieciu fazowemu x skladowej pobudzania 17'b. Efekt róznic faz miedzy wiazkami, na zlozony rozklad promieniowaniajest maly, jesli róznice faz miedzy sasiednimi wiazkami sa male. Na przykladzie fig. 4a, sasiadujace ze soba wiazki maja przesuniecie fazowyw przyblizeniu tt/2. Te róznice faz miedzy sasiadujacymi wiazkami powiekszaja efekt poszarpania charakterystyki promieniowania jak pokazano na fig. 2c. Wielkosc nierównomiernosci wzrasta ze wzrostem róznic fazowych miedzy saisadujacymi wiazkami.Wymagany ksztalt charakterystyki promieniowania moze byc inny niz pokazana równomiernie rozlozona amplituda w przykladzie z fig. 2. W specjalnych zastosowaniach moga byc pozadane rozklady promieniowania z obszarami zaników lub wielolistne. W tych przypadkach synteze pozadanego rozkladu promieniowania uzyskuje sie stosujac fale skladowe pobudzajace o róznych amplitudach. W pewnych przypadkach skladowe fale pobudzajace posiadaja nawet przeciwne polaryzacje.Dokladne szczególy rozkladu promieniowania oraz dokladniejsza odpowiedniosc miedzy wymaganym rozkladem promieniowania, a uzyskanym ze zlozonego pobudzania, osiaga sie stosujac wieksza aperture anteny, pobudzana wezszymi w stosunku do niej wiazkami skladowymi. Wybór wymiarów apertury oraz dokladnosc pokrywania jej charakterystyki promieniowania z wymaganym rozkladem jest oczywiscie kompromisem pomiedzy nizsza cena malej apertury, a dokladniejszym pokryciem obszaru zgodnie z zalozonym rozkladem promieniowania przy wiekszej aperturze.Uklad antenowy wedlug wynalazku, mozna zastosowac do konstrukcji systemów antenowych o róznych formach. Na przyklad, liniowa antena pokazanna fig. 1 moze pracowac w zestawie innych anten liniowych w celu formowania plaskiego lub cylindrycznego zestawu anten. Technika formowania zlozonego pobudzania apertury moze byc zastosowana w plaszczyznie prostopadlej do systemu antenowego zlozonego z szeregu anten liniowych przedstawionych n fig. 1. Apertura antenynie musi sie skladac z zespolu elementów. Raz uformowane wymagane zlozone pobudzanie apertury z zastosowaniem metod syntezy jest mozliwe do osiagniecia przez oswietlenie apertury elementami transmisyjnymi lub skupiajacymi, wzbudzanymi droga konwencjonalna, jak na przyklad szeregiem elementów zasilajacych. W takim zastosowaniu kazdy element zasilajacy formuje skladowa fale pobudzajaca na elemencie skupiajacym, a zlozone pobudzanie apertury uzyskuje sie z jednoczesnego pobudzania wszystkich elementów zasilajacych.Fig. 5 przedstawia inny przyklad wykonania liniowego ukladu antenowego skonstruowanego zgodnie z niniejszym wynalazkiem. System antenowy z fig. 5 sklada sie z elementów stanowiacych szczeliny 20a..201 rozmieszczone w sciance bocznej falowodu prostokatnego 19. W tym wypadku energia fali doprowadzanej do kazdej szczeliny 20 jest okreslona czescia energii fali w falowodzie sprzegnieta ze szczelina 20. Wielkosc sprzezenia jest funkcja kata jaki tworzy szczelina 20 ze scianka falowodu 19. Faza fali sprzegnietej z kazda ze6 94 571 szczelin 20 jest okreslana przez faze fali w falowodzie 19 w punkcie umieszczenia szczeliny 20. Faza kazdej ze szczelin moze byc zmieniona o 180° przez odwrócenie kata nachylenia szczeliny. Dla raz okreslonych amplitud i faz, okreslonych wedlug powyzej podanego opisu, dajacych wymagane zlozone pobudzanie apertury, jest mozliwe uzyskanie rozmieszczenia szczelin 20 wzdluz falowodu 19 tak, ze doprowadzana energia fali do falowodu 19 zostaje sprzezona ze szczelinami 20 z zadana faza. Kat nachylenia kazdej ze szczelin 20 jest tak dobrany, ze szczeliny promieniuja wymagana wielkosc energii sprzezonej z nimi.Rozwiazanie wedlug wynalazku jest szczególnie korzystne w przykladzie wykonania z fig. 5 gdyz tu wystepuje ograniczenie wielkosci energii, która moze byc sprzezona ze szczelina 20 w stosunku do calej energii doprowadzanej do falowodu 19. Niniejszy wynalazek ulatwia zasilanie ukladu antenowego z fig. 5, pozwalajac zastosowac bardziej jednolity rozklad amplitud fal pobudzajacych aperture, co pociaga za soba zastosowanie bardziej jednolitych wielkosci sprzezen z kazdym z elementów promieniujacych.Powyzszy opis róznych ukladów antenowych odnosi sie do anten nadawczych, lecz zasady niniejszego wynalazku odnosza sie równiez do anten odbiorczych. PL

Claims (10)

  1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad antenowy z zastosowaniem syntezy zmiany fazy wiazek, do wypromieniowywania energii falowej w zadanym rozkladzie promieniowania, obejmujacy aperture anteny zawierajaca matryce elementów antenowych do promieniowania rozkladów energii falowej w odpowiedzi na pobudzenie energia falowa oraz siec zasilajaca energia falowa do sprzegania dostarczanej energii falowej ze wspomnianymi elementami z uprzednio okreslonymi zaleznosciami fazowymi i amplitudowymi, aby uzyskac zlozone pobudzenie enegia falowa na aperturze, przy czym wzgledne faza i amplituda energii falowej sprzezonej z kazdym ze wspomnianych elementów zawieraja sume wektorowa wielu skladowych pobudzen apertury mierzonych w miejscach polozenia danych elementów na aperturze, zawierajacy pobudzenie skladowe odniesienia i inne skladowe pobudzenia, majace zarówno dodatnie jak i ujemne przesuniecia fazowe na aperturze wzgledem pobudzenia odniesienia, znamienny tym, ze przesuniecia fazy galezi i wspólczynniki sprzezen galezi dla odpowiednich elementów anteny (10a, 10b..., 10h, 20a, 20b..., 20I) sieci zasilajacej energia falowa sa okreslone przez wybór pobudzen skladowych z dodatnimi zmianami fazy majacych wzgledem pobudzenia odniesienia srednie przesuniecia fazy, które jest pierwsza funkcja monotoniczna wspomnianej zmiany fazy i pobudzen skladowych z ujemna zmiana fazy majacych wzgledem pobudzenia odniesienia srednie przesuniecie fazy, które jest druga funkcja monotoniczna wspomnianej zmiany fazy, przy czym wszystkie pobudzenia maja zmiane fazy wzgledem pobudzenia odniesienia o tej samej wartosci sredniego przesuniecia fazy wzgledem tego pobudzenia odniesienia, a ponadto pobudzenia skladowe sa dobrane tak, ze maja przynajmniej jedno miejsce wzglednego maksimum wzajemnego wspomagania amplitudy w miejscu pomiedzy najblizszymi elementami anteny (10a, 10b,... 10h), co daje w wyniku zestaw pobudzen elementów bez zasadniczego wspomagania pobudzen tych elementów w dowolnie wybranym ze wspomnianych elementów antenowych (10a. 10b,...,10h, 20a, 20b,...,20l).
  2. 2. Uklad antenowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze apertura zawiera liniowa matryce elementów antenowych.
  3. 3. Uklad antenowy wedlug zastrz.. 1 znamienny tym, ze apertura zawiera planarna matryce elementów antenowych.
  4. 4. Uklad antenowy wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze apertura zawiera cylindryczna matryce elementów antenowych.
  5. 5. Uklad antenowy wedlug zastrz. 1, z n a m i s n n y tym, ze siec zasilania energia falowa (12a, 12b,..., 12h, 14a, 14b,...14g,15) zawiera wejscie (14) do przyjmowania dostarczanej energii falowej i wiele linii transmisyjnych (12a,12b,...,12h,14a,14b,....14g) oraz sprzegacze kierunkowe (13a,13b,.... 13h) do sprzegania dostarczanej energii falowej ze wspomnianego wejscia do kazdego z elementów anteny z uprzednio okreslonymi wzglednymi fazami i amplitudami.
  6. 6. Uklad antenowy wedlug zastrz. 2,zn zawiera liniowa matryce szczelin (20a,20b,..., 20I) na falowodzie (19), a siec zasilajaca energie falowa zawiera falowód (19), przyczym orientacja i polozenie szczelin (20a, 20b,...,20l) na falowodzie sa tak wybrane, aby dostarczyc skladowe energii falowej do tych elementów szczelinowych z uprzednio okreslonymi wzglednymi fazami i amplitudami, aby uzyskac skladowe falowej energii pobudzenia.
  7. 7. Uklad antenowy wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze wymieniony falowód jest falowodem prostokatnym.
  8. 8. Uklad antenowy wedlug zastrz. 6, znar lenny tym, ze wymienione szczeliny sa wykonane w jednej z wezszych scianek falowodu.94 571 7
  9. 9. Uklad antenowy wedlug zastrz.6, znamienny tym, ze szczeliny sa wykonane w jednej z szerszych scianek falowodu.
  10. 10. Uklad antenowy wedlug zastrz. 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, znamienny tym, ze przesuniecie fazy galezi i wspólczynniki sprzezenia galezi z odpowiednimi elementami antenowymi (10a, 10b,...,10h, 20a, 20b,.... 201) sieci zasilajacej energia falowa (12a, 12b,...,12h, 13a, 13b,...,13h, 14a,14b,...,14g, 15, 19) sa wyznaczone przez wybór zespolu skladowych pobudzajacych o jednakowej amplitudzie. ~K)b lOo lOb lOc K)d lOt lOf lOg lOh ftCMCNTY FIG. 30 FIG. la FIG. Ib IOa lOb Kk lOd IO« lOf Kg lOh fLPMFWTY FIG. 3b * i 0 •* iinA FIG. 2a l€o I6b I6c 164 16* \ o i/o A FIG. 2b lOo lOb lOc lOd K« K)f lOg lOh ELEMENTY FIG. 4a 20o- 20b-" 19 l" FIG. 2c liflA IOa lOb lOc KM K# lOf K« K* ftfriewTy 4 FIG. 4b FIG. 5a FIG. 5b PL
PL1974171299A 1973-05-25 1974-05-21 Uklad antenowy z zastosowaniem syntezy zmiany fazy wiazek PL94571B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US364182A US3903524A (en) 1973-05-25 1973-05-25 Antenna system using variable phase pattern synthesis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL94571B1 true PL94571B1 (pl) 1977-08-31

Family

ID=23433406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1974171299A PL94571B1 (pl) 1973-05-25 1974-05-21 Uklad antenowy z zastosowaniem syntezy zmiany fazy wiazek

Country Status (14)

Country Link
US (1) US3903524A (pl)
JP (1) JPS5542526B2 (pl)
BR (1) BR7404223D0 (pl)
CA (1) CA1021055A (pl)
CS (1) CS229603B2 (pl)
DD (1) DD113134A5 (pl)
DE (1) DE2423899C2 (pl)
FR (1) FR2231126B1 (pl)
GB (1) GB1412569A (pl)
IL (1) IL44560A (pl)
IT (1) IT1010297B (pl)
NL (1) NL177869C (pl)
PL (1) PL94571B1 (pl)
SE (1) SE389770B (pl)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4270129A (en) * 1979-01-30 1981-05-26 Sperry Corporation Apparatus and method for realizing preselected free space antenna patterns
DE3102110A1 (de) * 1981-01-23 1982-08-19 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Phasengesteuerte gruppenantenne
GB2111310B (en) * 1981-11-27 1985-07-03 Marconi Co Ltd Antenna array
GB2212984B (en) * 1987-11-30 1991-09-04 Plessey Telecomm Distributed antenna system
US5546095A (en) * 1994-06-02 1996-08-13 Lopez; Alfred R. Non-imaging glideslope antenna systems
JP3332329B2 (ja) * 1997-06-02 2002-10-07 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ アダプティブアレーアンテナ装置
US6512934B2 (en) 1997-06-02 2003-01-28 Ntt Mobile Communications Network, Inc. Adaptive array antenna
GB0005979D0 (en) * 2000-03-14 2001-03-07 Bae Sys Defence Sys Ltd An active phased array antenna assembly

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2730717A (en) * 1951-04-18 1956-01-10 Katchky Max Directional wave antenna for marine radar use
US2878472A (en) * 1954-12-14 1959-03-17 Hughes Aircraft Co High efficiency broadband antenna array
US3182325A (en) * 1960-09-21 1965-05-04 Gen Electric Array pattern modification
US2981944A (en) * 1960-12-06 1961-04-25 Gen Precision Inc Microwave navigation system
US3259902A (en) * 1961-10-04 1966-07-05 Dorne And Margolin Inc Antenna with electrically variable reflector
US3258774A (en) * 1963-12-30 1966-06-28 Gen Electric Series-fed phased array
US3526898A (en) * 1967-04-03 1970-09-01 Raytheon Co Antenna with translational and rotational compensation
US3604010A (en) * 1969-01-30 1971-09-07 Singer General Precision Antenna array system for generating shaped beams for guidance during aircraft landing
JPS524812Y2 (pl) * 1971-01-26 1977-02-01

Also Published As

Publication number Publication date
SE389770B (sv) 1976-11-15
IL44560A0 (en) 1974-06-30
DD113134A5 (de) 1975-05-12
CA1021055A (en) 1977-11-15
FR2231126A1 (pl) 1974-12-20
NL177869C (nl) 1985-12-02
FR2231126B1 (pl) 1980-05-30
US3903524A (en) 1975-09-02
CS229603B2 (en) 1984-06-18
BR7404223D0 (pt) 1975-01-21
IL44560A (en) 1976-09-30
NL7407043A (pl) 1974-11-27
DE2423899A1 (de) 1974-12-12
JPS5542526B2 (pl) 1980-10-31
DE2423899C2 (de) 1986-10-09
JPS5049965A (pl) 1975-05-06
IT1010297B (it) 1977-01-10
GB1412569A (en) 1975-11-05
NL177869B (nl) 1985-07-01
AU6580574A (en) 1975-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kummer Basic array theory
Petrolati et al. A lossless beam-forming network for linear arrays based on overlapped sub-arrays
US3997900A (en) Four beam printed antenna for Doopler application
JPS6137807B2 (pl)
Cao et al. Highly integrated beam scanning groove gap waveguide leaky wave antenna array
PL94571B1 (pl) Uklad antenowy z zastosowaniem syntezy zmiany fazy wiazek
Ren et al. A novel planar Nolen matrix phased array for MIMO applications
Sharifi et al. RETRACTED: Minimizing cosecant-squared pattern side lobe level of linear array antenna by genetic algorithm and optimizing feed network
Battaglia et al. Synthesis of orbital angular momentum antennas for target localization
US10700444B2 (en) Multi-beam phased antenna structure and controlling method thereof
US11502418B2 (en) Network for forming multiple beams from a planar array
Vani et al. Design approach of multibeam using phased array antenna aided with butler matrix for a fixed coverage area
WO1988001106A1 (en) Low sidelobe solid state array antenna apparatus and process for configuring an array antenna aperture
US3100300A (en) Antenna array synthesis method
Al-Husseini et al. Rectangular and circular arrays with independently controlled beamwidth and sidelobe level
RU2156525C2 (ru) Микрополосковая антенная решетка
RU2156524C2 (ru) Микрополосковая антенная решетка
Maximidis et al. Reactively loaded dielectric-based antenna arrays with enhanced bandwidth and flat-top radiation pattern characteristics
JP3947613B2 (ja) アンテナのビーム合成方法およびアンテナ
Kechagias et al. On the RLSA antenna optimum design for DBS reception
Maximidis et al. Reactively loaded arrays based on overlapping sub-arrays with flat-top radiation pattern
Ravindra et al. A parallel plate slot-pair array dual polarization antenna for small satellite SAR
Cai et al. Optimal Design of Multi-beam Antenna Array by the Method of Maximum Power Transmission Efficiency
Smith Phased array fundamentals
RU2236728C1 (ru) Моноимпульсный облучатель