RU106040U1

RU106040U1 - WAVE-ROD ANTENNA ELEMENT WITH COAXIAL EXCITATION

Info

Publication number: RU106040U1
Application number: RU2010125423/07U
Authority: RU
Inventors: Павел Леонидович Батов; Евгений Николаевич Гуркин; Алексей Петрович Сафонов; Андрей Александрович Семенов; Алла Ефимовна Туманская
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-06-27

Abstract

Волноводно-стержневой антенный элемент для фазированных антенных решеток (ФАР) и активных фазированных антенных решеток (АФАР), отличающийся тем, что возбуждение волноводно-стержневого антенного элемента осуществляется с помощью одного штыря для линейной поляризации или с помощью двух взаимно перпендикулярных штырей для круговой поляризации, установленных в отверстия в стержне, где каждый из штырей представляет собой продолжение центральной жилы с диэлектрической изоляцией запитывающего коаксиального кабеля. A waveguide-rod antenna element for phased array antennas (PAR) and active phased array antennas (AFAR), characterized in that the excitation of the waveguide-rod antenna element is carried out using one pin for linear polarization or using two mutually perpendicular pins for circular polarization, installed in the holes in the rod, where each of the pins is a continuation of the central core with dielectric insulation of the supply coaxial cable.

Description

Полезная модель относится к антенным элементам волноводно-стержневого типа и может быть использована в фазированных антенных решетках (ФАР) и активных фазированных антенных решетках (АФАР).The utility model relates to antenna elements of a waveguide-rod type and can be used in phased antenna arrays (PAR) and active phased antenna arrays (AFAR).

Известен волноводно-стержневой антенный элемент проходной ФАР, характеризующийся тем, что он содержит фазовращатель с намагничивающей обмоткой, цилиндрический ферритовый стержень, первый и второй круглые двухступенчатые волноводы, при этом цилиндрический ферритовый стержень состоит из трех частей - центрального, первого и второго боковых ферритовых стержней, причем центральный стержень выполнен из феррита с высокой намагниченностью и установлен внутри намагничивающей обмотки, а первый и второй боковые стержни - из феррита с низкой намагниченностью, поверхность центрального и большая часть поверхности первого и второго боковых ферритовых стержней металлизированы и образуют круглый волновод; первым излучателем является обращенный в сторону пространства свободный от металлизации конец первого бокового ферритового стержня цилиндрической формы с фаской, который помещен соосно в первый отрезок первого круглого двухступенчатого волновода большего диаметра, выполненного в соответствии с периодом решетки в металлической плите, образующей конструктивную основу ФАР, при этом торец первого излучателя имеет воздушный зазор с поверхностью первой диэлектрической вставки, установленной во втором отрезке первого двухступенчатого волновода, который имеет несколько больший диаметр по сравнению с первым отрезком и сообщается с пространством; вторым излучателем является свободный от металлизации конец второго бокового ферритового стержня цилиндрической формы с фаской, который помещен соосно в первый отрезок второго круглого двухступенчатого волновода большего диаметра, выполненного в соответствии с периодом решетки в съемной электропроводящей панели, причем торец второго излучателя имеет воздушный зазор с поверхностью второй диэлектрической вставки, установленной во втором отрезке второго двухступенчатого волновода, который имеет несколько больший диаметр по сравнению с первым отрезком и сообщается с пространством со стороны облучателя антенны [1].Known waveguide-rod antenna element of the pass-through headlamp, characterized in that it contains a phase shifter with a magnetizing winding, a cylindrical ferrite rod, the first and second round two-stage waveguides, while the cylindrical ferrite rod consists of three parts - the central, first and second side ferrite rods, moreover, the central rod is made of ferrite with high magnetization and installed inside the magnetizing winding, and the first and second side rods of ferrite with low n magnetization, and a large surface of the central portion of the surface of the first and second lateral rods metallized ferrite to form a circular waveguide; the first emitter is the space-free end of the first cylindrical side ferrite rod with a chamfer that is free of metallization, which is placed coaxially in the first segment of the first round two-stage waveguide of a larger diameter, made in accordance with the lattice period in a metal plate forming the PAR headlamp, the end face of the first emitter has an air gap with the surface of the first dielectric insert installed in the second segment of the first two-stage a conductor who has a slightly larger diameter compared to the first segment and communicates with space; the second emitter is the metallization-free end of the second side ferrite rod of a cylindrical shape with a chamfer, which is placed coaxially in the first segment of the second round two-stage waveguide of larger diameter, made in accordance with the grating period in a removable conductive panel, the end of the second emitter has an air gap with the surface of the second dielectric insert installed in the second segment of the second two-stage waveguide, which has a slightly larger diameter compared nd to the first segment and communicates with the space from the antenna feed [1].

По установившейся терминологии АФАР называется многоканальная антенна, у которой к каждому излучателю подключен передатчик (усилитель мощности) или приемник. Типичная структурная схема АФАР имеет три составные части, выполняющие различные функции: решетку излучателей, делители мощности и систему формирования и управления луча антенны. Система формирования и управления луча антенны создает необходимое распределение амплитуд и фаз сигнала в излучателях решетки. Эта система содержит набор усилителей мощности, набор фазовращателей, а также набор согласующих цепей. Каждый излучатель соединяется последовательно с согласующей цепью, усилителем мощности и фазовращателем, образуя один канал АФАР.According to established AFAR terminology, a multichannel antenna is called, in which a transmitter (power amplifier) or receiver is connected to each emitter. A typical AFAR block diagram has three components that perform various functions: a radiator array, power dividers, and an antenna beam forming and control system. The system for generating and controlling the antenna beam creates the necessary distribution of amplitudes and phases of the signal in the emitters of the array. This system contains a set of power amplifiers, a set of phase shifters, and a set of matching circuits. Each emitter is connected in series with a matching circuit, a power amplifier and a phase shifter, forming one channel AFAR.

Причины, препятствующие применению известного волноводно-стержневого антенного элемента в АФАР, заключаются в следующем. Необходимость включения в приемо-передающий канал дополнительных радиоэлектронных элементов (усилители мощности, приемник и т.д.) приводит к тому, что в волноводно-стержневом элементе не может быть использован цельный ферритовый стержень, а каждый из излучателей АФАР представляет собой короткозамкнутую структуру, возбуждаемую коаксиально-волноводным переходом. При построении АФАР с фидерным возбуждением можно использовать только одну короткозамкнутую структуру.The reasons that impede the use of the known waveguide-rod antenna element in the AFAR are as follows. The need to include additional radio-electronic elements (power amplifiers, receiver, etc.) in the transmitter-receiver channel leads to the fact that a solid ferrite rod cannot be used in the waveguide-rod element, and each of the AFAR emitters is a short-circuited structure excited by coaxial waveguide transition. When constructing an AFAR with feeder excitation, only one short-circuited structure can be used.

Сущность полезной модели состоит в следующем. Ее задачей является возможность применения ее в качестве излучателя АФАР при сохранении высоких технико-эксплуатационных характеристик. Технический результат при осуществлении полезной модели выражается в снижении потерь мощности СВЧ на излучение и прием в антенном элементе АФАР.The essence of the utility model is as follows. Its task is the possibility of using it as an AFAR emitter while maintaining high technical and operational characteristics. The technical result in the implementation of the utility model is expressed in the reduction of microwave power losses due to radiation and reception in the antenna element AFAR.

Указанный технический результат достигается тем, что возбуждение волноводно-стержневого антенного элемента осуществляется с помощью одного штыря для линейной поляризации или с помощью двух взаимоперпендикулярных штырей для круговой поляризации, установленных в отверстия в стержне, где каждый из штырей представляет собой продолжение центральной жилы с диэлектрической изоляцией запитывающего коаксиального кабеля.The specified technical result is achieved by the fact that the excitation of the waveguide-rod antenna element is carried out using one pin for linear polarization or using two mutually perpendicular pins for circular polarization installed in the holes in the rod, where each of the pins is a continuation of the central core with dielectric insulation coaxial cable.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображено: фиг.1 - конструкция волноводно-стержневого антенного элемента с коаксиальным возбуждением.The utility model is illustrated by the drawing, which shows: figure 1 - design of a waveguide-rod antenna element with coaxial excitation.

В состав волноводно-стержневого антенного элемента, выполненного в металлической плите (1), образующей конструктивную основу АФАР, входят диэлектрический стержень (2), n-ступенчатый волновод (3) и диэлектрическая вставка (4). При этом излучатель АФАР представляет собой короткозамкнутый волновод (5), возбуждаемый коаксиально-волноводным переходом, где (6) - плоскость короткого замыкания. Для установки элементов возбуждения (одного штыря или двух взаимоперпендикулярных штырей) (7) в диэлектрическом стержне должны быть просверлены два радиальных взаимоперпендикулярных «глухих» отверстия (для создания линейной поляризации - одно отверстие) диаметром порядка 1 мм, разнесенных вдоль оси стержня на расстояние порядка 1 мм. Глубина отверстий равна половине диаметра стержня. Компенсация фазовых сдвигов в возбудителях осуществляется за счет разницы в длинах коаксиальных линий. Должно быть обеспечено надежное электроконтактное соединение экрана кабеля с корпусом волновода.The composition of the waveguide-rod antenna element made in a metal plate (1), which forms the AFAR structural basis, includes a dielectric rod (2), an n-step waveguide (3) and a dielectric insert (4). In this case, the AFAR emitter is a short-circuited waveguide (5), excited by a coaxial waveguide transition, where (6) is the plane of the short circuit. To install the excitation elements (one pin or two mutually perpendicular pins) (7), two radial mutually perpendicular “blind” holes must be drilled in the dielectric rod (to create linear polarization, one hole) with a diameter of the order of 1 mm, spaced along the axis of the rod by a distance of the order of 1 mm The depth of the holes is equal to half the diameter of the rod. Compensation of phase shifts in pathogens is due to the difference in the lengths of coaxial lines. A reliable electrical contact connection of the cable shield to the waveguide housing must be ensured.

Литература:Literature:

1. RU №30215 Н01Р 1/16, Н01Q 21/00, 2002.1. RU No. 30215 Н01Р 1/16, Н01Q 21/00, 2002.

Claims

A waveguide-rod antenna element for phased array antennas (PAR) and active phased array antennas (AFAR), characterized in that the excitation of the waveguide-rod antenna element is carried out using one pin for linear polarization or using two mutually perpendicular pins for circular polarization, installed in the holes in the rod, where each of the pins is a continuation of the central core with dielectric insulation of the supply coaxial cable.