RU124516U1 - Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE - Google Patents

Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE Download PDF

Info

Publication number
RU124516U1
RU124516U1 RU2012141983/08U RU2012141983U RU124516U1 RU 124516 U1 RU124516 U1 RU 124516U1 RU 2012141983/08 U RU2012141983/08 U RU 2012141983/08U RU 2012141983 U RU2012141983 U RU 2012141983U RU 124516 U1 RU124516 U1 RU 124516U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrator
shoulders
short
passive reflector
cable
Prior art date
Application number
RU2012141983/08U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Шабалин
Василий Егорович Вдовин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники"
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 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" filed Critical Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники"
Priority to RU2012141983/08U priority Critical patent/RU124516U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU124516U1 publication Critical patent/RU124516U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Фрагмент многоэлементной управляемой полосковой фазированной антенной решетки (ФАР) L диапазона, содержащий общий пассивный отражатель и симметричные полуволновые вибраторы, расположенные в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя, каждый из которых включает два плеча вибратора, которые имеют по середине оси симметрии зазор связи и запитаны через высокочастотный (ВЧ) кабель в противофазе по схеме верхнего питания, а также симметрирующее устройство и короткозамыкатель, которые образуют короткозамкнутое U колено длиной λср/4, при этом расстояние от середины плеча вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4, отличающийся тем, что конструкция симметричного полуволнового вибратора выполнена на одной печатной плате на базе двухстороннего текстолита, в которой на уровне общего пассивного отражателя размещен по оси симметрии вибратора кабельный ВЧ разъем, в связи с чем топология короткозамкнутого U колена выполнена криволинейной в сторону одного из плеч вибратора, а ВЧ кабель от ВЧ разъема к плечам вибратора проложен по криволинейной траектории в виде полукольца в сторону другого плеча вибратора, кроме того, для расширения полосы пропускания частот на одной из сторон печатной платы перпендикулярно и симметрично к зазору связи между печатными плечами вибратора размещен разомкнутый реактивный шлейф с окном связи в сторону вибратора, гальванически соединенный с плечами вибратора.A fragment of a L-band multi-element controlled strip phased array antenna (PAR) containing a common passive reflector and symmetrical half-wave vibrators located in accordance with the PAR scheme perpendicular to the plane of the common passive reflector, each of which includes two vibrator arms that have a gap in the middle of the symmetry axis communications and are fed through a high-frequency (HF) cable in antiphase according to the top power circuit, as well as a balancing device and a short circuit, which form a short a short-circuited U elbow of length λav / 4, the distance from the middle of the vibrator arm to the common passive reflector is λav / 4, characterized in that the design of the symmetrical half-wave vibrator is made on one printed circuit board based on a double-sided PCB, in which at the level of the general passive reflector is placed on the axis of symmetry of the vibrator cable RF connector, in connection with which the topology of the short-circuited U elbow is made curved towards one of the shoulders of the vibrator, and the RF cable from the RF connector to the shoulders of the vibrator is laid n along a curved path in the form of a semicircle in the direction of the other arm of the vibrator, in addition, to expand the frequency bandwidth on one side of the printed circuit board, an open reactive loop with a communication window towards the vibrator is galvanically connected to the communication gap between the printed arms of the vibrator, perpendicular and symmetrical to the communication gap with the shoulders of a vibrator.

Description

Полезная модель относится к антенной технике, в частности, к многоэлементным полосковым сверхвысокочастотным (СВЧ) антеннам и может быть использована в качестве фрагмента фазированной антенной решетки (ФАР), как самостоятельно, так и в составе сложных приемопередающих систем.The utility model relates to antenna technology, in particular, to multi-element strip microwave (UHF) antennas and can be used as a fragment of a phased antenna array (PAR), either independently or as part of complex transceiver systems.

Существует большое разнообразие многоэлементных СВЧ антенн, содержащих упорядочение размещенные, в соответствии с геометрией гексагональной или прямоугольной сетки ФАР, те или иные излучатели (вибраторные, волноводные и др.). Поэтому техника антенн идет по пути создания принципиально новых типов антенн и по пути улучшения и совершенствования их конструкции и технологии производства.There is a wide variety of multi-element microwave antennas containing ordering placed, in accordance with the geometry of the hexagonal or rectangular grid of PAR, certain emitters (vibrator, waveguide, etc.). Therefore, the technique of antennas follows the path of creating fundamentally new types of antennas and the path of improving and perfecting their design and production technology.

В радиопромышленности для ФАР достаточно широко применяются следующие вибраторы:The following vibrators are widely used in the radio industry for headlights:

- с использованием схем с U коленом для симметрирования полей на плечах вибраторов и их возбуждения; возбуждение может быть верхним или нижним относительно пассивного отражателя;- using circuits with a U-bend for balancing the fields on the shoulders of the vibrators and their excitation; the excitation may be upper or lower relative to the passive reflector;

- с использованием связанных линий длиной четверть средней длины волны рабочего диапазона (λср/4), для симметрирования полей; возбуждение связанных линий и вибраторов - нижнее относительно пассивного отражателя;- using coupled lines with a length of a quarter of the average wavelength of the operating range (λav / 4), to balance the fields; excitation of coupled lines and vibrators - lower relative to the passive reflector;

- с возбуждением плеч вибраторов и симметрированием полей специальными конструктивными схемами, например, в высокочастотных (ВЧ) переходах от трехпроводной высокодобротной полосковой линии к двухпроводной, возбуждающей плечи вибраторов; возбуждение - только нижнее относительно пассивного отражателя;- with excitation of the shoulders of the vibrators and the balancing of the fields with special structural schemes, for example, in high-frequency (HF) transitions from a three-wire high-quality strip line to a two-wire, exciting the shoulders of the vibrators; excitation is only lower relative to the passive reflector;

- с использованием для возбуждения и симметрирования полей планарных щелевых полосковых волноводов на одной плате с плечами вибраторов; возбуждение - нижнее относительно пассивного отражателя.- using planar slotted strip waveguides on the same board as the shoulders of the vibrators to excite and symmetry the fields; excitation - lower relative to the passive reflector.

Известна многоэлементная полосковая СВЧ антенна [1] содержащая упорядоченно размещенные к плоскости общего пассивного отражателя симметричные полосковые печатные вибраторы, плечи которых запитаны в противофазе симметрично-полосковыми линиями, снабженными симметрирующе-согласующими устройствами. Симметричные полосковые вибраторы выполнены в виде сборных трехслойных полосковых конструкций на трех платах.Known multi-element strip microwave antenna [1] containing symmetrically arranged strip printed vibrators, arranged in order to the plane of the common passive reflector, whose shoulders are powered in antiphase by symmetrical strip lines equipped with balancing-matching devices. Symmetrical strip vibrators are made in the form of prefabricated three-layer strip designs on three boards.

Наряду с положительными качествами вибраторов этого типа (технологичность, широкая полоса пропускаемых частот), недостатком является высокая стоимость изготовления одного вибратора из-за использования ВЧ разъемов собственного производства и нерационального использования материалов при изготовлении.Along with the positive qualities of this type of vibrators (manufacturability, a wide band of transmitted frequencies), the disadvantage is the high cost of manufacturing one vibrator due to the use of RF connectors of own production and the irrational use of materials in the manufacture.

Известна линейная вибраторная ФАР [2], состоящая из симметричных полуволновых вибраторов на одной печатной плате, расположенных в одной плоскости над проводящим экраном на расстоянии λср/4 и синфазно запитанных с помощью элементов фидерного тракта.Known linear vibratory phased array [2], consisting of symmetrical half-wave vibrators on a single printed circuit board, located in the same plane above the conductive screen at a distance of λav / 4 and in-phase powered by elements of the feeder path.

В данной ФАР печатные плечи вибраторов имеют точку запитки от фидерного тракта через ВЧ разъем, размещенную на уровне плоскости проводящего экрана в основании вертикальных связанных печатных линий, переходящих на длине λср/4 в плечи вибраторов под углом 90°, а печатные проводники, смежные с точкой запитки вибраторов, гальванически закорочены на корпус в местах соединения с проводящим экраном. При этом вертикальные печатные участки возбуждения одноименных и противоположных плеч вибраторов снабжены установленными параллельно плоскости расположения участков согласующими емкостными плоскими проводящими элементами.In this headlamp, the printed arms of the vibrators have a feeding point from the feeder path through the RF connector located at the level of the plane of the conductive screen at the base of the vertical coupled printed lines passing over the length λcr / 4 into the arms of the vibrators at an angle of 90 °, and the printed conductors adjacent to the dot powering the vibrators, galvanically shorted to the housing at the junction with the conductive screen. In this case, the vertical printed sections of the excitation of the same and opposite shoulders of the vibrators are equipped with parallel matching plane planes matching capacitive flat conductive elements.

Недостатком данного технического решения является то, что конструктивная схема требует подстройки за счет емкостного настроечного элемента, располагаемого с обратной стороны платы, или за счет внесения в область связи дополнительного емкостного сопротивления. Схема узкополосная, имеет ВЧ потери из-за размещения печати с одной стороны платы.The disadvantage of this technical solution is that the structural circuit requires tuning due to the capacitive tuning element located on the back side of the board, or due to the introduction of additional capacitive resistance into the communication area. The narrowband circuit has RF losses due to the placement of print on one side of the board.

Известна ФАР [3], в которой вибратор выполнен на одной печатной плате. Возбуждение и симметрирование полей на плечах печатного вибратора осуществляется двухщелевым планарным волноводом (или тремя полосковыми связанными линиями, образуемыми за счет двух щелей длиной λср/4). Центральная полоска подключается к жиле ВЧ разъема, левая полоска и правая полоска закорачиваются на корпус ВЧ разъема. Возбуждение плеч печатного вибратора осуществляется за счет гальванического соединения с ними левой и центральной полосок; правая полоска совместно с центральной полоской образуют разомкнутый реактивный шлейф. Влияние разомкнутого реактивного шлейфа на плечо вибратора должно быть минимальным. Эта конструктивная схема легко настраивается емкостным элементом с обратной стороны платы на широкую полосу. Возбуждение в этой конструктивной схеме - нижнее относительно пассивного отражателя, полоса пропускания частот - 31% по уровню коэффициента стоячей волны (КСВ)=1,3.Known PAR [3], in which the vibrator is made on one printed circuit board. Excitation and symmetrization of the fields on the shoulders of the printed vibrator is carried out by a double-slit planar waveguide (or by three stripe connected lines formed by two slits of length cav / 4). The central strip is connected to the core of the RF connector, the left strip and the right strip are shorted to the housing of the RF connector. Excitation of the shoulders of the printed vibrator is carried out by galvanic connection with them of the left and central strips; the right strip together with the central strip form an open reactive loop. The effect of an open reactive loop on the vibrator arm should be minimal. This design scheme is easily adjusted by a capacitive element from the back of the board to a wide strip. The excitation in this design scheme is lower relative to the passive reflector, the passband is 31% in terms of the standing wave coefficient (SWR) = 1.3.

К недостаткам этой схемы следует отнести дополнительные ВЧ потери в диэлектрике за счет размещения печати с одной стороны платы, а также удорожание конструкции вибратора из-за отсутствия серийно выпускаемых ВЧ разъемов необходимых габаритов.The disadvantages of this scheme include additional RF losses in the dielectric due to the printing on one side of the board, as well as the cost of the vibrator design due to the lack of commercially available RF connectors of the required dimensions.

Известна ФАР [4], которая содержит общий пассивный отражатель и симметричные коаксиальные полуволновые вибраторы (см. фиг.1), расположенные в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя. В состав вибраторов входят: два плеча вибратора 1, которые имеют посередине оси симметрии зазор связи и запитаны через ВЧ кабели в противофазе по схеме верхнего питания, а также симметрирующее устройство 5 на симметричных связанных трубчатых линиях с короткозамыкателем 3, образующее короткозамкнутое U колено длинной λср/4, при этом расстояние от середины плеча вибратора 1 до общего пассивного отражателя 2 составляет λср/4. Запитывающий ВЧ кабель 4 проходит в одной из трубок симметрирующего устройства 5.Known PAR [4], which contains a common passive reflector and symmetric coaxial half-wave vibrators (see figure 1), located in accordance with the PAR scheme, perpendicular to the plane of the common passive reflector. The structure of the vibrators includes: two arms of the vibrator 1, which have a coupling gap in the middle of the axis of symmetry and are fed through the RF cables in antiphase according to the top supply circuit, as well as a balancing device 5 on symmetrical connected tubular lines with short circuit 3, forming a short-circuited U elbow of long λav / 4, while the distance from the middle of the shoulder of the vibrator 1 to the total passive reflector 2 is λav / 4. The feeding RF cable 4 passes in one of the tubes of the balancing device 5.

Применение в конструктивной схеме короткозамкнутого U колена позволяет уменьшить ВЧ токи, затекающие на броню кабеля за счет бесконечно большого входного сопротивления U колена.The use of a short-circuited U elbow in the design allows to reduce the RF currents flowing to the cable armor due to the infinitely large input resistance of the U elbow.

Трубчатые конструкции вибраторов для ФАР имеют ряд существенных недостатков: большой вес, не технологичны, изготовление требует больших трудовых и финансовых затрат. По источникам [5] известно, что конструктивные схемы с использованием U колена узкополосны, для расширения полосы пропускаемых частот требуется применение специальных мер, например, включения цепей связи в вибраторы [6].Tubular designs of vibrators for HEADLIGHTS have a number of significant disadvantages: high weight, low-tech, manufacturing requires large labor and financial costs. According to sources [5], structural schemes using the U elbow are narrow-band; special measures are required to expand the band of transmitted frequencies, for example, the inclusion of communication circuits in vibrators [6].

Как правило, подобные конструктивные решения используются при создании высокопотенциальных стратегических ФАР, работающих в узкой полосе частот. В печатном исполнении эта конструктивная схема может быть реализована на одной печатной плате, возбуждение вибраторов - верхнее или нижнее относительно пассивного отражателя. Для многих других применений в ФАР чаще используются печатно-полосковые вибраторы, но с меньшими уровнями излучаемой мощности.As a rule, such constructive solutions are used to create high-potential strategic headlights operating in a narrow frequency band. In the printed version, this design can be implemented on a single printed circuit board, the excitation of the vibrators is upper or lower relative to the passive reflector. For many other applications, headlamps are more commonly used with headlamps, but with lower radiated power levels.

Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является фрагмент ФАР с полу волновыми коаксиальными вибраторами [4].The closest in technical essence, i.e. The prototype is a fragment of a phased array with half-wave coaxial vibrators [4].

Технический результат предполагаемой полезной модели - улучшение характеристик ФАР, в части расширения полосы пропуская частот, повышения ее технологичности и снижения стоимости изготовления, модернизируемости конструктивного исполнения за счет расширения возможностей подбора материалов и комплектующих (металлизированный стеклотекстолит, ВЧ кабель, ВЧ разъемы).The technical result of the proposed utility model is to improve the characteristics of the headlamp, in terms of expanding the frequency bandwidth, increasing its manufacturability and reducing the cost of manufacturing, modernization of the design by expanding the selection of materials and components (metallized fiberglass, RF cable, RF connectors).

Указанный технический результат достигается тем, что во фрагменте полосковой ФАР содержащем общий пассивный отражатель и симметричные полуволновые вибраторы, расположенные в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя, каждый из которых включает два плеча вибраторов, которые имеют по середине оси симметрии зазор связи и запитаны через ВЧ кабели в противофазе по схеме верхнего питания, а также симметрирующее устройство и короткозамыкатель, которые образуют короткозамкнутое U колено длиной λср/4, при этом расстояние от середины плеча вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4, конструкция симметричного полуволнового вибратора выполнена на одной печатной плате на базе двухстороннего текстолита, в которой на уровне общего пассивного отражателя размещен по оси симметрии вибратора кабельный ВЧ разъем, в связи с чем топология короткозамкнутого U колена выполнена криволинейно в сторону одного из плеч вибраторов, а ВЧ кабель от ВЧ разъема к плечам вибраторов проложен по криволинейной траектории в виде полукольца в сторону другого плеча вибраторов, кроме того, для расширения полосы пропускания частот, на одной из сторон печатной платы перпендикулярно и симметрично к зазору связи между печатными плечами вибраторов введен разомкнутый реактивный шлейф, гальванически соединенный с плечами вибраторов и имеющий по центру окно связи, расположенное напротив зазора связи плеч вибраторов.The specified technical result is achieved in that in a fragment of a strip headlamp containing a common passive reflector and symmetric half-wave vibrators located in accordance with the scheme of the headlamp perpendicular to the plane of the common passive reflector, each of which includes two arms of vibrators that have a coupling gap in the middle of the axis of symmetry and are fed through the RF cables in antiphase according to the top supply circuit, as well as a balancing device and a short-circuiting device, which form a short-circuited U elbow with a length of λav / 4, the distance from the middle of the vibrator arm to the common passive reflector is λav / 4, the design of the symmetrical half-wave vibrator is made on one printed circuit board based on a double-sided PCB, in which a cable RF connector is placed along the axis of symmetry of the vibrator, therefore the topology of the short-circuited U knee is curved towards one of the arms of the vibrators, and the RF cable from the RF connector to the arms of the vibrators is laid along a curved path in the form of a half ring in a hundred to the side of the other arm of the vibrators, in addition, to expand the bandwidth of the frequencies, on one side of the printed circuit board an open reactive loop is introduced perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the printed shoulders of the vibrators, galvanically connected to the shoulders of the vibrators and having a communication window in the center located opposite the gap connection of the shoulders of the vibrators.

Как уже указывалось выше эта конструктивная схема по сравнению с [2], [3] может быть реализована с верхним возбуждением при условии расширения полосы пропускаемых частот в 2-3 раза. Это возможно за счет введения в конструктивную схему полуволновых вибраторов разомкнутых реактивных шлейфов, например, на печатном материале типа "АРЛАН". Данный материал имеет следующие характеристики: толщина t=0,76 мм и диэлектрическая проницаемость ε=3,0, необходимые и достаточные для уменьшения потерь по СВЧ в диэлектрике. Разомкнутые реактивные шлейфы размещаются на одной из сторон печатных вибраторов, перпендикулярно и симметрично к зазору связи между плечами вибраторов. Разомкнутые реактивные шлейфы гальванически соединяются с плечами вибраторов, например, методом пайки, по центру они имеют окна связи направленные в сторону вибратора напротив зазора связи плеч вибраторов. Разомкнутые реактивные шлейфы не требуют дополнительной регулировки в составе ФАР.As already mentioned above, this constructive scheme can be implemented with upper excitation in comparison with [2], [3] provided the bandwidth of the transmitted frequencies is expanded by 2–3 times. This is possible due to the introduction of open-loop reactive loops into the constructive scheme of half-wave vibrators, for example, on printed material of the ARLAN type. This material has the following characteristics: thickness t = 0.76 mm and dielectric constant ε = 3.0, which are necessary and sufficient to reduce microwave losses in the dielectric. Open reactive loops are placed on one side of the printed vibrators, perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the shoulders of the vibrators. Open reactive loops are galvanically connected to the shoulders of the vibrators, for example, by soldering, in the center they have communication windows directed towards the vibrator opposite the communication gap of the shoulders of the vibrators. Open reactive loops do not require additional adjustment as part of the headlamp.

Для реализации этой схемы при расположении кабельного ВЧ разъема в центре платы требуется изменение топологии U колена - выполнить ее криволинейной с изгибом на некоторый угол в одну из сторон от оси симметрии вибратора, а соединяющий ВЧ кабель от ВЧ разъема к плечам вибраторов - с уклоном в виде полукольца в другую сторону.To implement this scheme, when the cable RF connector is located in the center of the board, a change in the topology of the U elbow is required - it must be curved with a bend at some angle to one side from the axis of symmetry of the vibrator, and the connecting RF cable from the RF connector to the shoulders of the vibrators with a slope in the form half rings to the other side.

На фиг.2 изображена конструктивная схема печатного полуволнового вибратора заявляемой полезной модели, выполненного на одной печатной плате на базе двухстороннего текстолита:Figure 2 shows a structural diagram of a printed half-wave vibrator of the claimed utility model, made on one printed circuit board based on a double-sided PCB:

1 - плечи вибратора;1 - the shoulders of the vibrator;

2 - пассивный отражатель;2 - passive reflector;

3 - короткозамыкатель;3 - short circuit;

4 - запитывающий ВЧ кабель;4 - power RF cable;

5 - симметрирующее устройство;5 - a balancing device;

6 - ВЧ разъем;6 - RF connector;

7 - разомкнутый реактивный шлейф (РРШ);7 - open reactive loop (RRS);

8 - печатная плата (на базе двухстороннего стеклотекстолита).8 - printed circuit board (based on double-sided fiberglass).

Плечи вибратора 1 представляют собой два прямоугольных полосковых проводника, расположенные с двух сторон печатной платы 8 гальванически соединенные на одной с выходными концами симметрирующего устройства 5, которое совместно с короткозамыкателем 3 образуют короткозамкнутое U колено и расположено на одной стороне печатной платы 8.The shoulders of the vibrator 1 are two rectangular strip conductors located on both sides of the printed circuit board 8 galvanically connected to the output ends of the balancing device 5, which together with the short circuit 3 form a short-circuited U elbow and located on one side of the printed circuit board 8.

Симметрирующее устройство 5 выполнено в виде двухпроводной полосковой линии с криволинейной топологией. ВЧ кабель 4 от ВЧ разъема 6 проложен к плечам вибратора 1 по криволинейной траектории в сторону одного из плеч вибратора в виде полукольца на той же стороне печатной платы 8, что и симметрирующее устройство 5. Криволинейная топология симметрирующего устройства 5 и запитывающего ВЧ кабеля 4 симметрична относительно оси симметрии вибратора, что позволяет выровнять поля на плечах вибратора 1 и сохранить положение фазового центра в центре вибратора.The balancing device 5 is made in the form of a two-wire strip line with a curved topology. The RF cable 4 from the RF connector 6 is laid to the shoulders of the vibrator 1 along a curved path towards one of the vibrator arms in the form of a half ring on the same side of the circuit board 8 as the balancing device 5. The curved topology of the balancing device 5 and the feeding RF cable 4 is symmetrical with respect to axis of symmetry of the vibrator, which allows you to align the field on the shoulders of the vibrator 1 and maintain the position of the phase center in the center of the vibrator.

ВЧ разъем 6 устанавливается на печатной плате 8 строго по оси симметрии вибратора в окне печатной платы, повторяющем очертания ВЧ разъема 6; крепление ВЧ разъема 6 к печатной плате 8 осуществляется механическим способом в двух местах (крепится к печатной плате корпус ВЧ разъема и гайка, стягивающая детали ВЧ разъема после установки ВЧ кабеля в разъем) (места крепления на фигуре не показаны).The RF connector 6 is installed on the printed circuit board 8 strictly along the axis of symmetry of the vibrator in the window of the printed circuit board, repeating the outlines of the RF connector 6; the RF connector 6 is attached to the circuit board 8 mechanically in two places (the RF connector housing and the nut tightening the RF connector parts after installing the RF cable into the connector are attached to the circuit board) (the attachment points are not shown in the figure).

На одной из сторон вибратора строго по центру на плечах вибратора 1, симметрично его оси устанавливается разомкнутый реактивный шлейф 7, перпендикулярно и симметрично к зазору связи между плечами вибраторов 1, для максимального расширения полосы пропускания частот. Реактивный разомкнутый шлейф по центру имеет окно связи, расположенное напротив зазора связи плеч вибраторов.On one side of the vibrator, strictly open in the center of the shoulders of the vibrator 1, symmetrically to its axis, an open jet loop 7 is installed, perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the shoulders of the vibrators 1, to maximize the frequency bandwidth. A reactive open loop in the center has a communication window located opposite the communication gap of the vibrator arms.

Заявляемый фрагмент многоэлементной управляемой полосковой фазированной антенной решетки L диапазона (фиг.3) содержит размещенные в прямоугольной сетке ФАР, на фиксированном расстоянии друг от друга dx и dy, и на высоте λср/4 над плоскостью общего пассивного отражателя 2, перпендикулярно к нему симметричные полосковые полуволновые вибраторы, выполненные с использованием покупного корпуса ВЧ разъема 6.The inventive fragment of a multi-element controlled strip phased array antenna array L range (figure 3) contains placed in a rectangular grid PAR, at a fixed distance from each other dx and dy, and at a height λav / 4 above the plane of the common passive reflector 2, symmetrical strip perpendicular to it half-wave vibrators made using the purchased housing of the RF connector 6.

Устройство (фрагмент ФАР) работает следующим образом:The device (fragment PAR) works as follows:

При работе на прием падающая на решетку плоская волна наводит, в том числе и благодаря пассивному отражателю 2, на плечах вибраторов 1 противофазные напряжения равной амплитуды и фазы. Через схемы симметрирования (5, 3) и возбуждения (4), при участии разомкнутых реактивных шлейфов 7 (для расширения полосы пропускания), сигнал поступает на ВЧ разъемы 6. Эти сигналы суммируются через системы суммирования и фазирования антенны (на фигурах не показаны).During reception, a plane wave incident on the grating induces, including due to the passive reflector 2, antiphase voltages of equal amplitude and phase on the shoulders of the vibrators 1. Through the balancing schemes (5, 3) and excitation (4), with the participation of open reactive loops 7 (to expand the passband), the signal is fed to the RF connectors 6. These signals are summed through the summation and phasing systems of the antenna (not shown in the figures).

При работе на передачу зондирующий ВЧ сигнал от входа ФАР через систему деления и фазирования антенны подается на кабельные ВЧ разъемы 6, ВЧ кабели 4, короткозамкнутые U колена (симметрирующие устройства 5 и короткозамыкатель 3), разомкнутые реактивные шлейфы 7, на плечи вибраторов 1, которые и формируют суммарную диаграмму направленности, обеспечивая одностороннее излучение СВЧ сигнала в пространство благодаря пассивному отражателю 2.When transmitting, the probing RF signal from the PAR input through the antenna division and phasing system is fed to the RF cable connectors 6, RF cables 4, short-circuited U elbows (balancing devices 5 and short-circuit 3), open reactive loops 7, on the shoulders of vibrators 1, which and form the total radiation pattern, providing one-way radiation of the microwave signal into space thanks to the passive reflector 2.

За счет введения в схемы вибраторов разомкнутого реактивного шлейфа 7, благодаря взаимной компенсации реактивных составляющих входного сопротивления, происходит расширение полосы пропускания не менее, чем в 2-3 раза по уровню КСВ 1,5-1,6, что обеспечивает качание луча на углы ±45° от нормали.Due to the introduction of an open reactive loop 7 into the vibrator circuits, due to the mutual compensation of the reactive components of the input resistance, the bandwidth is expanded no less than 2–3 times at the SWR level of 1.5–1.6, which ensures the beam sways at angles ± 45 ° from normal.

На фиг.4 изображены экспериментальные результаты по КСВ одиночного вибратора на одной плате заявляемого фрагмента ФАР.Figure 4 shows the experimental results on the SWR of a single vibrator on one board of the claimed fragment of the PAR.

Испытания фрагментов ФАР из 9 элементов с шагом в dx=dy=0,6λcp ФАР, показали, что в рабочей полосе 10% уровень КСВ при качании луча в Е и Н (ортогональных) плоскостях на углы ±45° не превышает 2,1-2,2, а для промежуточных углов качания 15°-30° эта величина существенно ниже.Tests of 9-element PAR fragments with a step of dx = dy = 0.6λcp PAR, showed that in the 10% working band the level of SWR during beam swing in E and H (orthogonal) planes at angles of ± 45 ° does not exceed 2.1- 2.2, and for intermediate swing angles 15 ° -30 ° this value is significantly lower.

Возбуждение фрагментов ФАР, при испытании, осуществлялось через развязанный делитель мощности, качание луча фрагмента ФАР на углы ±45° относительно нормального положения выполнялось за счет изменения длин запитываемых ВЧ кабелей.During testing, the PAR fragments were excited through an isolated power divider, and the beam of the PAR fragment was angled ± 45 ° from the normal position by changing the lengths of the RF cables fed.

Анализируя частотные характеристики в соответствии с фиг.4, можно сделать принципиальный вывод о том, что в полосе частот по уровню КСВ, равному двум (Δf≈500 МГц), КСВ в этой полосе мало изменяется и имеет линейный характер, что является необходимым условием обеспечения качания основного луча ФАР на углы ±45° в рабочей полосе частот.Analyzing the frequency characteristics in accordance with figure 4, we can make a fundamental conclusion that in the frequency band at the level of the SWR equal to two (Δf≈500 MHz), the SWR in this band changes little and has a linear character, which is a necessary condition for ensuring oscillations of the main beam of the HEADLIGHT at angles of ± 45 ° in the working frequency band.

В настоящее время на предприятии по заявленному устройству разработана конструкторская документация и выпускается серия полосковых вибраторов.Currently, the enterprise has developed design documentation for the claimed device and produces a series of strip vibrators.

Таким образом, введение во фрагмент многоэлементной управляемой полосковой ФАР L диапазона, содержащий общий пассивный отражатель и симметричные полуволновые вибраторы, расположенные в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя, каждый из которых включает два плеча вибратора, которые имеют по середине оси симметрии зазор связи и запитаны через высокочастотный (ВЧ) кабель в противофазе по схеме верхнего питания, а также симметрирующее устройство и короткозамыкатель, которые образуют короткозамкнутое U колено длиной λср/4, при этом расстояние от середины плеча вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4, конструкции симметричного полуволнового вибратора выполненной на одной печатной плате на базе двухстороннего текстолита, в которой на уровне общего пассивного отражателя размещен по оси симметрии вибратора кабельный ВЧ разъем, в связи с чем топология короткозамкнутого U колена выполнена криволинейно в сторону одного из плеч вибратора, а ВЧ кабель от ВЧ разъема к плечам вибратора проложен по криволинейной траектории в виде полукольца в сторону другого плеча вибратора, кроме того, для расширения полосы пропускания частот, на одной из сторон печатной платы перпендикулярно и симметрично к зазору связи между печатными плечами вибратора введен разомкнутый реактивный шлейф с окном связи в сторону вибратора, гальванически соединенный с плечами вибратора, позволяет улучшить технологичность изготовления вибратора и снизить его стоимость, увеличить модернизируемость конструктивного исполнения, при этом в рабочей полосе частот (~10%) обеспечивается качание луча на углы ±45° в E и H (ортогональных) плоскостях, так же как у прототипа.Thus, the introduction into the fragment of a multi-element controlled strip headlamp of the L range containing a common passive reflector and symmetric half-wave vibrators located in accordance with the PAR scheme is perpendicular to the plane of the common passive reflector, each of which includes two vibrator arms that have a gap in the middle of the axis of symmetry communication and are fed through a high-frequency (HF) cable in antiphase according to the upper power circuit, as well as a balancing device and a short circuit, which form a short-circuit a bent U elbow of length λav / 4, the distance from the middle of the vibrator arm to the common passive reflector is λav / 4, the design of a symmetrical half-wave vibrator made on one printed circuit board based on a double-sided PCB, in which at the level of the general passive reflector it is placed along the axis of symmetry of the vibrator RF cable connector, in connection with which the topology of the short-circuited U elbow is made curvilinearly towards one of the vibrator arms, and the RF cable from the RF connector to the vibrator arms is laid along a curved path In the form of a half-ring in the direction of the other arm of the vibrator, in addition, to expand the frequency bandwidth, an open reactive loop is introduced perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the printed shoulders of the vibrator on one side of the printed circuit board with the communication window towards the vibrator, galvanically connected to the shoulders vibrator, allows to improve the manufacturability of the vibrator and reduce its cost, increase the modernization of the design, while in the working frequency band (~ 10%) provides the beam at angles of ± 45 ° in the E and H (orthogonal) planes, as in the prototype.

Список используемой литературы:Bibliography:

1 Патент РФ №2256261 от 10.07.2005 г., заявка №2003126963 от 03.09.2003 г. «Многоэлементная полосковая СВЧ антенна», авторы Панфилов В.И., Шабалин А.В.1 Patent of the Russian Federation No. 2256261 dated July 10, 2005, application No. 2003126963 dated September 3, 2003, "Multi-element strip microwave antenna", authors Panfilov V.I., Shabalin A.V.

2 Патент РФ №2264009 от 10.11.2005 г., заявка №2004120214 от 01.07.2004 г. "Линейная вибраторная фазированная антенная решетка", авторы Анурин А.А., Шабалин А.В.2 RF Patent No. 2264009 dated November 10, 2005, application No. 2004120214 dated July 1, 2004, "Linear Vibrated Phased Antenna Array", authors A. Anurin, A. Shabalin.

3 Патент РФ №90265 от 27.12.2009 г., заявка №2009131919 от 24.08.2009 г "Широкополосная линейная многоэлементная вибраторная фазированная антенная решетка", авторы Шабалин А.В., Тузаев И.Н.3 RF patent No. 90265 dated 12/27/2009, application No. 2009131919 dated August 24, 2009 "Broadband linear multi-element vibrator phased antenna array", authors Shabalin A.V., Tuzaev I.N.

4 Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток. \ под ред. Д.И.Воскресенского. М.: Радио и Связь, 1981. стр.33 рис.210, 211.4 Antennas and microwave devices. Designing phased array antennas. \ ed. D.I. Voskresensky. M .: Radio and Communication, 1981. p. 33 fig. 210, 211.

5 Г.З.Айзенберг. - Антенны ультракоротких волн. - М.: "Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио", 1957. стр.262, 263, рис.13.1.XIII.5 G.Z. Eisenberg. - Antennas of ultrashort waves. - M.: "State Publishing House of Literature on Communications and Radio", 1957. p. 262, 263, Fig. 13.1.XIII.

6 Сканирующие системы СВЧ т II Перевод с английского \ под ред. Г.Т.Маркова и А.Ф.Чаплина, т II., Советское радио М.: 1969, стр.459-478.6 Scanning microwave systems t II Translation from English \ ed. G.T. Markov and A.F. Chaplin, vol. II., Soviet Radio M .: 1969, pp. 459-478.

Claims (1)

Фрагмент многоэлементной управляемой полосковой фазированной антенной решетки (ФАР) L диапазона, содержащий общий пассивный отражатель и симметричные полуволновые вибраторы, расположенные в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя, каждый из которых включает два плеча вибратора, которые имеют по середине оси симметрии зазор связи и запитаны через высокочастотный (ВЧ) кабель в противофазе по схеме верхнего питания, а также симметрирующее устройство и короткозамыкатель, которые образуют короткозамкнутое U колено длиной λср/4, при этом расстояние от середины плеча вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4, отличающийся тем, что конструкция симметричного полуволнового вибратора выполнена на одной печатной плате на базе двухстороннего текстолита, в которой на уровне общего пассивного отражателя размещен по оси симметрии вибратора кабельный ВЧ разъем, в связи с чем топология короткозамкнутого U колена выполнена криволинейной в сторону одного из плеч вибратора, а ВЧ кабель от ВЧ разъема к плечам вибратора проложен по криволинейной траектории в виде полукольца в сторону другого плеча вибратора, кроме того, для расширения полосы пропускания частот на одной из сторон печатной платы перпендикулярно и симметрично к зазору связи между печатными плечами вибратора размещен разомкнутый реактивный шлейф с окном связи в сторону вибратора, гальванически соединенный с плечами вибратора.
Figure 00000001
A fragment of a L-band multi-element controlled strip phased array antenna (PAR) containing a common passive reflector and symmetrical half-wave vibrators located in accordance with the PAR scheme perpendicular to the plane of the common passive reflector, each of which includes two vibrator arms that have a gap in the middle of the symmetry axis communications and are fed through a high-frequency (HF) cable in antiphase according to the top power circuit, as well as a balancing device and a short circuit, which form a short a short-circuited U elbow of length λav / 4, the distance from the middle of the vibrator arm to the common passive reflector is λav / 4, characterized in that the design of the symmetrical half-wave vibrator is made on one printed circuit board based on a double-sided PCB, in which at the level of the general passive reflector is placed on the axis of symmetry of the vibrator cable RF connector, in connection with which the topology of the short-circuited U elbow is made curved towards one of the shoulders of the vibrator, and the RF cable from the RF connector to the shoulders of the vibrator is laid n along a curved path in the form of a semicircle in the direction of the other arm of the vibrator, in addition, to expand the frequency bandwidth on one side of the printed circuit board, an open reactive loop with a communication window towards the vibrator is galvanically connected to the communication gap between the printed arms of the vibrator, perpendicular and symmetrical to the communication gap with the shoulders of a vibrator.
Figure 00000001
RU2012141983/08U 2012-10-02 2012-10-02 Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE RU124516U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012141983/08U RU124516U1 (en) 2012-10-02 2012-10-02 Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012141983/08U RU124516U1 (en) 2012-10-02 2012-10-02 Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU124516U1 true RU124516U1 (en) 2013-01-27

Family

ID=48808073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012141983/08U RU124516U1 (en) 2012-10-02 2012-10-02 Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU124516U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724963C1 (en) * 2020-02-05 2020-06-29 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Symmetrical dipole antenna with balancing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724963C1 (en) * 2020-02-05 2020-06-29 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Symmetrical dipole antenna with balancing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9793611B2 (en) Antenna
CN110649388B (en) Low loss feed network and high efficiency antenna device
US20170222326A1 (en) Slotted slot antenna
KR102018083B1 (en) Uwb patch array antenna device
ITRM20120003A1 (en) LOW NOISE OPENING ANTENNA
Merli et al. Analysis, design and realization of a novel directive ultrawideband antenna
RU124516U1 (en) Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE
RU118474U1 (en) BROADBAND STRIP ANTENNA WITH DOUBLE POLARIZATION
RU92745U1 (en) CONTROLLED POLARIZED ANTENNA Fragment of a PHASED ANTENNA ARRAY
CN114361779B (en) Antenna device and low-frequency wave-transparent oscillator
RU2620195C1 (en) Resonant antenna
Kumar et al. SIW resonator fed horn mounted compact DRA with enhanced gain for multiband applications
RU161594U1 (en) Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE
US20230010074A1 (en) Electromagnetic band-gap structure
RU150630U1 (en) Fragment of a Broadband Phased Antenna Array in Three Frequency Bands
Sharma et al. Microstrip E-shaped patch antenna for ISM band at 5.3 GHz frequency application
RU2335834C1 (en) Super wide band transceiver antenna
TWI559614B (en) Dual - frequency directional antenna device and its array
RU2552230C2 (en) Directional band antenna
RU148180U1 (en) Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE
RU90265U1 (en) BROADBAND LINEAR MULTI-ELEMENT VIBRATOR PHASED ANTENNA ARRAY
WO2011059364A1 (en) Planar antenna
RU2657091C1 (en) Flat broadband vibrator
JP2020115619A (en) Waveguide/transmission line converter, waveguide slot antenna and waveguide slot array antenna
RU131242U1 (en) CONTROLLED POLARIZED ANTENNA FRAGMENT OF PHASED ANTENNA ARRAY

Legal Events

Date Code Title Description
PD1K Correction of name of utility model owner