RU148180U1 - 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
RU148180U1
RU148180U1 RU2014132279/08U RU2014132279U RU148180U1 RU 148180 U1 RU148180 U1 RU 148180U1 RU 2014132279/08 U RU2014132279/08 U RU 2014132279/08U RU 2014132279 U RU2014132279 U RU 2014132279U RU 148180 U1 RU148180 U1 RU 148180U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrator
vibrators
printed
passive reflector
cable
Prior art date
Application number
RU2014132279/08U
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 RU2014132279/08U priority Critical patent/RU148180U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU148180U1 publication Critical patent/RU148180U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

1. Фрагмент многоэлементной управляемой полосковой фазированной антенной решетки (ФАР) L диапазона, содержащий общий пассивный отражатель, симметричные полуволновые вибраторы и кабельные ВЧ разъемы, размещенные по оси симметрии вибраторов на уровне общего пассивного отражателя, которые служат конструктивными элементами для механического крепления печатных плат, вибраторы выполнены на одной двухсторонней печатной плате и расположены в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя, каждый вибратор включает два плеча, которые имеют по середине по оси симметрии зазор связи и запитаны через высокочастотный (ВЧ) кабель, проложенный от ВЧ разъема, в противофазе по схеме верхнего питания; 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, а также размещено короткозамкнутое симметрирующее устройство в виде U колена на связанных полосковых линиях, при этом расстояние от середины плеча печатного вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4, отличающийся тем, что топология короткозамкнутого симметрирующего устройства в виде U колена выполнена симметричной относительно оси симметрии вибратора и горизонтально расположена, а запитывающий ВЧ кабель расположен в центре с обратной стороны печатного вибратора перпендикулярно к печатным полосковым проводникам видоизмененного U колена на уровне общего пассивного отражателя, кроме того, для расширения полосы пропускания частот и ув�1. A fragment of a multi-element controlled strip phased array antenna (PAR) of the L range, containing a common passive reflector, symmetrical half-wave vibrators and cable RF connectors located along the axis of symmetry of the vibrators at the level of the common passive reflector, which serve as structural elements for mechanical mounting of printed circuit boards, vibrators made on one double-sided printed circuit board and arranged in accordance with the PAR scheme perpendicular to the plane of the common passive reflector, each vibrat p includes two arms that are in the middle of the symmetry axis due gap and energized by radio frequency (RF) cable extending from the RF connector in antiphase upper supply circuit; on one side of the printed circuit board perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the printed shoulders of the vibrator there is an open reactive loop with a communication window towards the vibrator, galvanically connected to the shoulders of the vibrator, and also a short-circuited balancing device in the form of a U elbow on connected strip lines, while the distance from the middle of the shoulder of the printed vibrator to the common passive reflector is λav / 4, characterized in that the topology of the short-circuited balancing device in the form of U count The pair is made symmetrical with respect to the axis of symmetry of the vibrator and horizontally located, and the RF supply cable is located in the center on the back of the printed vibrator perpendicular to the printed strip conductors of the modified U elbow at the level of the common passive reflector, in addition, to expand the frequency bandwidth and

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.

В настоящее время существует большое разнообразие многоэлементных СВЧ антенн, содержащих упорядоченно размещенные, в соответствии с геометрией гексагональной или прямоугольной сетки ФАР, полосковые вибраторы над общим отражателем.Currently, there is a wide variety of multi-element microwave antennas, containing strip vibrators above a common reflector arranged in order, in accordance with the geometry of the hexagonal or rectangular grid of the PAR.

Наиболее целесообразным является использование существующих антенн и вибраторов с целью их модернизации, улучшения их параметров, конструкции, технологичности, качества аппаратуры антенных систем и их составляющих.The most appropriate is the use of existing antennas and vibrators in order to modernize them, improve their parameters, design, manufacturability, quality of equipment of antenna systems and their components.

В радиопромышленности, в телевизионных системах, системах сотовой связи широко применяются антенны с использованием вибраторов с верхним возбуждением (с U коленом) для обеспечения симметрирования полей на плечах полуволновых вибраторов; возбуждение также может быть и нижним относительно плоскости пассивного отражателя. Возможны и другие схемы возбуждения.In the radio industry, in television systems, and cellular communication systems, antennas are widely used using vibrators with an upper excitation (with a U-elbow) to ensure symmetrical fields on the shoulders of half-wave vibrators; excitation can also be lower relative to the plane of the passive reflector. Other excitation schemes are possible.

Известно классическое устройство [1], близкое по технической сущности - фрагмент ФАР, содержащий полуволновые коаксиальные вибраторы, расположенные в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя. В состав каждого вибратора входят: два плеча вибратора, которые имеют по середине зазор связи, расположенный по оси симметрии вибратора, и запитаны через ВЧ кабель в противофазе по схеме верхнего питания и симметрирующее устройство на симметричных связанных трубчатых линиях с короткозамыкателем, образующее U колено длиной λср/4, расстояние от середины плеча вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4. Запитывающий ВЧ кабель проходит в одной из трубок симметрирующего устройства.A classical device [1] is known that is close in technical essence — a fragment of a phased array containing half-wave coaxial vibrators located in accordance with the phased array scheme perpendicular to the plane of a common passive reflector. The composition of each vibrator includes: two arms of the vibrator, which have a coupling gap in the middle located along the axis of symmetry of the vibrator, and are fed through the RF cable in antiphase according to the upper supply circuit and a balancing device on symmetrical connected tubular lines with a short circuit, forming a U elbow of length λ / 4, the distance from the middle of the vibrator arm to the common passive reflector is λav / 4. The power RF cable runs in one of the tubes of the balancing device.

Применение в конструктивной схеме короткозамкнутого U колена позволяет уменьшить ВЧ токи, затекающие на броню ВЧ кабеля за счет 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 armor of the RF cable due to the large input resistance of the U elbow.

Недостатком данного аналога является его трубчатая конструкция, которая не технологична, ее изготовление требует больших затрат и подобная конструкция ФАР имеет большой вес,The disadvantage of this analogue is its tubular design, which is not technologically advanced, its manufacture is expensive and a similar design of HEADLIGHTS has a large weight,

По источнику [2] известно, что конструктивные схемы с использованием U колена узкополосны, для расширения полосы пропускания частот требуется применение специальных мер, например, включение цепей связи в состав вибратора [3].According to the source [2], structural schemes using the U elbow are narrow-band; special measures are required to expand the frequency bandwidth, for example, the inclusion of communication circuits in the vibrator [3].

Как правило, описанную выше конструкцию трубчатого вибратора используют в высокопотенциальных стратегических ФАР, работающих в узкой полосе частот. В печатном исполнении на меньшие уровни мощности эта конструктивная схема может быть реализована на одной печатной плате.As a rule, the above-described design of a tubular vibrator is used in high-potential strategic headlights operating in a narrow frequency band. In a printed version at lower power levels, this design can be implemented on a single printed circuit board.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели, т.е. прототипом (см. фиг. 1), является фрагмент ФАР [4], который 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 1 с верхним возбуждением, выполненные с использованием покупного ВЧ разъема 6. Плечи каждого вибратора 1 представляют собой два прямоугольных полосковых проводника с зазором связи по середине по оси симметрии. Плечи вибратора 1 расположены с двух сторон печатной платы 5 и гальванически соединены с выходными концами короткозамкнутого симметрирующего устройства 3, выполненного в виде U колена и расположенного на одной стороне печатной платы 5.The closest in technical essence to the claimed utility model, i.e. the prototype (see Fig. 1) is a fragment of the PAR [4], which contains the PAR located in a rectangular grid, at a fixed distance from each other dx and dy, and at a height of cav / 4 above the plane of the common passive reflector 2, perpendicular to it symmetrical strip half-wave vibrators 1 with upper excitation, made using a purchased RF connector 6. The shoulders of each vibrator 1 are two rectangular strip conductors with a coupling gap in the middle along the axis of symmetry. The shoulders of the vibrator 1 are located on both sides of the printed circuit board 5 and are galvanically connected to the output ends of the short-circuited balancing device 3, made in the form of a U elbow and located on one side of the printed circuit board 5.

Симметрирующее устройство 3 выполнено в виде двухпроводной полосковой линии с криволинейной топологией в сторону одного из плеч вибратора 1 в виде U колена. ВЧ кабель 4 от ВЧ разъема 6 проложен к плечам вибратора 1 по криволинейной траектории в сторону другого плеча вибратора в виде полукольца, причем ВЧ кабель 4 расположен на той же стороне печатной платы 5, что и симметрирующее устройство 3.The balancing device 3 is made in the form of a two-wire strip line with a curved topology in the direction of one of the shoulders of the vibrator 1 in the form of a U elbow. The RF cable 4 from the RF connector 6 is laid to the shoulders of the vibrator 1 along a curved path towards the other arm of the vibrator in the form of a half ring, with the RF cable 4 located on the same side of the circuit board 5 as the balancing device 3.

ВЧ разъем 6 устанавливают на печатной плате 5 строго по оси симметрии вибратора в окне печатной платы, повторяющем очертания ВЧ разъема 6. Крепление ВЧ разъема 6 к печатной плате 5 осуществляют механическим способом в двух местах (места крепления на фигуре не показаны).The RF connector 6 is installed on the printed circuit board 5 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 printed circuit board 5 mechanically in two places (the attachment points are not shown in the figure).

На противоположной стороне вибратора относительно симметрирующего устройства 3 и ВЧ кабеля 4 строго по центру на плечах вибратора 1 симметрично его оси устанавливают 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. Реактивный разомкнутый шлейф выполняет функции настроечного элемента и обеспечивает при соответствующей настройке расширение полосы пропускания вибратора в 2-3 раза.On the opposite side of the vibrator relative to the balancing device 3 and the RF cable 4, an open reactive cable 7 is installed perpendicularly and symmetrically to the coupling gap between the shoulders of the vibrators 1 to maximize the frequency bandwidth on the shoulders of the vibrator 1 symmetrically to its axis. A reactive open loop in the center has a communication window located opposite the communication gap of the vibrator arms. A reactive open loop performs the functions of a tuning element and provides, with appropriate settings, an increase in the passband of the vibrator by a factor of 2–3.

В частности, на предприятии - заявителе прототип используется в ФАР L диапазона с общим количеством вибраторов 1824 шт.In particular, at the applicant enterprise, the prototype is used in the PAR L range with a total number of 1824 vibrators.

В процессе производства был выявлен ряд недостатков: некоторое смещение фазового центра вибраторов; сложность изготовления запитывающего устройства - ВЧ кабеля в виде полукольца; некоторое взаимовлияние криволинейного U колена и металлических скоб, обеспечивающих крепление печатной платы к разъему ВЧ кабеля.In the production process, a number of shortcomings were revealed: a certain shift in the phase center of the vibrators; the complexity of manufacturing a feeding device - a HF cable in the form of a half ring; some mutual influence of the curved U-bend and metal staples that secure the printed circuit board to the RF cable connector.

В составе большой ФАР смещение фазового центра вибраторов мало влияет на суммарную диаграмму направленности, но при использовании одиночного вибратора или в составе небольшого фрагмента ФАР целесообразно его устранение.As part of a large PAR, the shift of the phase center of the vibrators has little effect on the overall radiation pattern, but when using a single vibrator or as part of a small fragment of the PAR, it is advisable to eliminate it.

Технический результат полезной модели - улучшение технико-экономических характеристик в части технологичности, снижения стоимости изготовления и расширения полосы пропускаемых частот.The technical result of the utility model is the improvement of technical and economic characteristics in terms of manufacturability, reducing the cost of manufacture and expanding the bandwidth of transmitted frequencies.

Указанный технический результат достигается тем, что во фрагменте полосковой ФАР, содержащем общий пассивный отражатель, симметричные полуволновые вибраторы и кабельные ВЧ разъемы, размещенные по оси симметрии вибраторов на уровне общего пассивного отражателя, которые служат конструктивным элементом для механического крепления печатных плат, каждый вибратор выполнен на одной двухсторонней печатной плате с двумя плечами, связанными между собой через зазор связи, расположенный вдоль оси симметрии вибраторов, которые запитаны через ВЧ кабель в противофазе по схеме верхнего питания; 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 и гальванически соединен с плечами вибратора, а также на печатной плате размещено короткозамкнутое симметрирующее устройство, выполненное на связанных полосковых линиях в виде U колена, при этом расстояние от середины плеча печатного вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4, причем запитывающий ВЧ кабель располагают с одной стороны печатной платы по оси симметрии вибратора, а на обратной стороне печатной платы располагают короткозамкнутое симметрирующее устройство, которое выполнено на связанных полосковых линиях в виде U колена с видоизмененной топологией из наклонной в горизонтально ориентированную симметричную относительно оси симметрии вибратора; ВЧ кабель для снижения взаимовлияния на симметрирующее устройство (U колено) пересекает его под прямым углом и расположен на обратной стороне печатной платы; U колено выведено к входным клеммам и образованно из двух Π образных секций из связанных полосковых линий длиной λср/8; полосковые линии последовательно соединяют друг с другом, при этом суммарно длина U колена составит λср/2, кроме того для расширения полосы пропускания частот, и увеличения резонансной длины вибраторов топология плеч вибраторов выполнена с изгибами на 90° в сторону пассивного отражателя и в местах сгиба введены согласующие скосы под углом 45°.The specified technical result is achieved by the fact that in the fragment of the strip headlamp containing a common passive reflector, symmetrical half-wave vibrators and cable RF connectors located along the symmetry axis of the vibrators at the level of the general passive reflector, which serve as a structural element for mechanical mounting of printed circuit boards, each vibrator is made on one double-sided printed circuit board with two shoulders connected to each other through a communication gap located along the axis of symmetry of the vibrators, which are powered through the RF cable in antiphase according to the top power circuit; on one side of the printed circuit board perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the printed arms of the vibrator there is an open reactive loop with a communication window towards the vibrator and galvanically connected to the arms of the vibrator, and also on the printed circuit board there is a short-circuited balancing device made on connected strip lines in the form of U of the knee, while the distance from the middle of the shoulder of the printed vibrator to the common passive reflector is λav / 4, and the RF supply cable is placed on one side of the ne atnoy board along the symmetry axis of the vibrator, and on the reverse side of the printed circuit board has a short-circuited balun which is formed on the coupled strip lines to a knee with a modified U topology of the inclined horizontally disposed in symmetrical relative to the symmetry axis of the vibrator; An RF cable to reduce mutual influence on the balancing device (U elbow) crosses it at right angles and is located on the back of the printed circuit board; U elbow brought to the input terminals and formed of two Π-shaped sections from connected strip lines with a length of λav / 8; the strip lines are connected in series with each other, with the total length of the knee U being λav / 2, in addition to extending the frequency bandwidth and increasing the resonant length of the vibrators, the topology of the vibrator arms is made with 90 ° bends towards the passive reflector and at the bend points matching bevels at an angle of 45 °.

Заявляемый фрагмент многоэлементной управляемой полосковой ФАР L диапазона (см. фиг. 2) 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 1, выполненные с использованием покупного ВЧ разъема сечением 7×3.The inventive fragment of a multi-element controlled strip headlamp L range (see Fig. 2) contains placed in a rectangular grid, 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 1, made using a purchased RF connector with a cross section of 7 × 3.

Для реализации представленной конструктивной схемы кабельный ВЧ разъем установлен в центре платы, что в свою очередь повлекло изменение топологии короткозамкнутого симметрирующего устройства в виде U колена, кроме того ВЧ кабель и короткозамкнутое устройство располагают на противоположных сторонах печатной платы. Схема выполнена симметричной относительно оси симметрии вибратора с расположением связанных проводников U колена в горизонтальной плоскости, причем входные концы U колена совпадают с точками возбуждения плеч вибратора ВЧ кабелем. Для обеспечения одинакового потенциала 2-х стороннего печатного вибратора точки возбуждения вибратора гальванически замыкают с помощью пустотелых заклепок и для гарантии замыкания дополнительно соединяют методом пайки. Таким образом, каждая половина U колена составляет длину λср/8 и припаяна в точке короткого замыкания, т.е. справа и слева от этой точки короткого замыкания расположены две горизонтально-ориентированные полупетли на связанных проводниках, соединенные последовательно.To implement the presented design scheme, the RF cable connector is installed in the center of the board, which in turn led to a change in the topology of the short-circuited balancing device in the form of a U elbow, in addition, the RF cable and the short-circuited device are located on opposite sides of the printed circuit board. The circuit is symmetrical about the axis of symmetry of the vibrator with the location of the connected conductors of the U elbow in the horizontal plane, and the input ends of the U elbow coincide with the excitation points of the arm of the vibrator RF cable. To ensure the same potential of the 2-sided printed vibrator, the excitation points of the vibrator are galvanically closed using hollow rivets and, to guarantee a short circuit, are additionally connected by soldering. Thus, each half of the U of the knee is λsr / 8 and soldered at the point of short circuit, i.e. To the right and left of this short circuit point are two horizontally oriented half loops on connected conductors connected in series.

Данная схема существенно уменьшает вертикальный размер U колена, позволяет установить кабельный ВЧ разъем высотой 32 мм в центре печатной платы и позволяет разместить запитывающий ВЧ кабель строго по оси симметрии вибратора, т.е. обеспечить центральное возбуждение.This scheme significantly reduces the vertical size of the U elbow, allows you to install the cable RF connector with a height of 32 mm in the center of the printed circuit board and allows you to place the feeding RF cable strictly along the axis of symmetry of the vibrator, i.e. provide central excitement.

Конструктивно печатная плата с помощью кабельного ВЧ разъема жестко крепится к ВЧ разъему, возбуждение плеч вибратора производится ВЧ кабелем марки РК-50-2-25 с металлической полужесткой броней.Structurally, the printed circuit board with the help of a cable RF connector is rigidly attached to the RF connector, the vibrator shoulders are excited by an RF cable of the brand RK-50-2-25 with metal semi-rigid armor.

На фиг. 3 показана конструктивная схема полуволнового вибратора заявленного фрагмента ФАР, где:In FIG. 3 shows a structural diagram of a half-wave vibrator of the claimed fragment of the PAR, where:

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

2. пассивный отражатель;2. passive reflector;

3. симметрирующее устройство (U колено);3. balancing device (U elbow);

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

5. печатная плата (на базе 2-х стороннего стеклотекстолита);5. printed circuit board (based on 2-sided fiberglass);

6. ВЧ разъем;6. RF connector;

7. разомкнутый реактивный шлейф.7. open reactive loop.

Плечи вибратора 1 представляют собой два прямоугольных проводника с изгибами на 90° в сторону пассивного отражателя 2. В местах сгиба плеч вибратора 1 введены согласующие скосы под углом 45°. Данная топология плеч вибратора необходима для обеспечения расширения полосы пропускания частот и увеличения резонансной длины вибраторов.The shoulders of the vibrator 1 are two rectangular conductors with 90 ° bends towards the passive reflector 2. In the places where the shoulders of the vibrator 1 are bent, matching bevels are introduced at an angle of 45 °. This topology of the vibrator arms is necessary to ensure the expansion of the frequency bandwidth and the increase in the resonant length of the vibrators.

Плечи вибратора 1 имеют по середине зазор связи и запитаны в противофазе по схеме верхнего питания через ВЧ кабель 4, проложенный от ВЧ разъема 6. Кабельный ВЧ разъем 6 расположен в центре печатной платы 5 перпендикулярно к короткозамкнутому симметрирующему устройству 3 в виде U колена на уровне общего пассивного отражателя 2 и служит конструктивным элементом для механического крепления печатной платы. Причем запитывающий ВЧ кабель 4 расположен с обратной стороны печатной платы 5 относительно симметрирующего устройства 3.The shoulders of the vibrator 1 have a coupling gap in the middle and are supplied in antiphase according to the top supply circuit through the RF cable 4, laid from the RF connector 6. The RF cable connector 6 is located in the center of the printed circuit board 5 perpendicular to the short-circuited balancing device 3 in the form of a U elbow at the common level passive reflector 2 and serves as a structural element for mechanical mounting of the printed circuit board. Moreover, the RF supply cable 4 is located on the back side of the printed circuit board 5 relative to the balancing device 3.

На стороне печатной платы 5, где расположен ВЧ кабель 4 перпендикулярно и симметрично к зазору связи между печатными плечами вибратора 1 размещен разомкнутый реактивный шлейф 7 с окном связи в сторону вибратора, гальванически соединенный с плечами вибратора.On the side of the printed circuit board 5, where the RF cable 4 is located perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the printed arms of the vibrator 1, an open reactive cable 7 is placed with a communication window towards the vibrator, galvanically connected to the vibrator arms.

На обратной стороне печатной платы 5 расположено короткозамкнутое симметрирующее устройство 3 в виде U колена, выполненное на связанных полосковых линиях, которые гальванически соединены с печатными плечами вибратора 1. Топология короткозамкнутого U колена выполнена симметрично относительно оси симметрии вибратора и горизонтально ориентирована.On the reverse side of the printed circuit board 5 there is a short-circuited balancing device 3 in the form of a U elbow, made on connected strip lines that are galvanically connected to the printed arms of the vibrator 1. The topology of the short-circuited U elbow is made symmetrically with respect to the axis of symmetry of the vibrator and is horizontally oriented.

Для дополнительной защиты от влаги на печатные вибраторы могут быть наклеены пенопластовые тонкостенные накладки (на фигуре не показаны).For additional protection against moisture on the printed vibrators, thin-walled foam pads (not shown in the figure) can be glued.

Фрагмент ФАР работает следующим образом:The FAR fragment works as follows:

При работе на прием падающая плоская волна наводит на плечах вибраторов 1 противофазные напряжения равной амплитуды и фазы, которые с помощью элементов симметрирующих устройств 3 и ВЧ кабелей 4 поступают на ВЧ разъемы 6.When working at the reception, an incident plane wave induces antiphase voltages of equal amplitude and phase on the shoulders of the vibrators 1, which are supplied to the RF connectors 6 using the elements of the balancing devices 3 and the RF cables 4.

При работе на передачу зондирующий ВЧ сигнал от входа ФАР через систему деления и фазирования антенны подается на кабельные ВЧ разъемы 6 и ВЧ кабели 4, затем - на полуволновые вибраторы, формирующие суммарную диаграмму направленности за счет сложения сигналов в пространстве.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 and RF cables 4, and then to the half-wave vibrators that form the overall radiation pattern due to the addition of signals in space.

Разомкнутые реактивные шлейфы 7 выполняют роль настроечных элементов и позволяют расширить полосу частот обычных вибраторов с верхним питанием в 2-3 раза по уровню Ксв 1,5÷1,6, что обеспечивает качание луча на углы ±45° в полосе частот 16÷12%Open reactive loops 7 play the role of tuning elements and allow you to expand the frequency band of conventional vibrators with top power by 2-3 times at the level of K s 1.5 ÷ 1.6, which ensures the beam swing at angles ± 45 ° in the frequency band 16 ÷ 12 %

На фигурах 4-12 показаны результаты моделирования по программе HFSS и макетирования фрагмента ФАР с использованием вибраторов в L диапазоне, а именно:In figures 4-12 shows the results of modeling using the HFSS program and prototyping a fragment of the PAR using vibrators in the L range, namely:

На фиг. 4 - показана диаграмма направленности заявленного фрагмента ФАР, состоящего из линейки 6 вибраторов.In FIG. 4 - shows the radiation pattern of the claimed fragment of the PAR, consisting of a line of 6 vibrators.

На фиг. 5 - показана объемная диаграмма направленности заявленного фрагмента ФАР, состоящего из линейки 6 вибраторов.In FIG. 5 - shows a three-dimensional radiation pattern of the claimed fragment of the PAR, consisting of a line of 6 vibrators.

На фиг. 6 - показано моделирование диаграммы направленности одиночного вибратора в E плоскости заявленного фрагмента ФАР.In FIG. 6 - shows the simulation of the radiation pattern of a single vibrator in the E plane of the claimed fragment of the PAR.

На фиг. 7 - показано моделирование диаграммы направленности одиночного вибратора в H плоскости заявленного фрагмента ФАР.In FIG. 7 - shows the simulation of the radiation pattern of a single vibrator in the H plane of the claimed fragment of the PAR.

На фиг. 8 - показано моделирование КСВ вибратора в решетке при качании луча от 0° до 45° в H плоскости заявленного фрагмента ФАР.In FIG. 8 - shows the modeling of the SWR of the vibrator in the lattice when the beam is swinging from 0 ° to 45 ° in the H plane of the claimed fragment of the PAR.

На фиг. 9 - показано моделирование КСВ вибратора в решетке при качании луча от 0° до 45° в E плоскости заявленного фрагмента ФАР.In FIG. 9 - shows the modeling of the SWR of the vibrator in the lattice when the beam is swinging from 0 ° to 45 ° in the E plane of the claimed fragment of the PAR.

На фиг. 10 - показано макетирование КСВ одиночного вибратора заявленного фрагмента ФАР.In FIG. 10 - shows the layout of the SWR of a single vibrator of the claimed fragment of the PAR.

На фиг. 11 - показано моделирование КСВ одиночного вибратора заявленного фрагмента ФАР.In FIG. 11 - shows the modeling of the SWR of a single vibrator of the claimed fragment of the PAR.

На фиг. 12 - показано моделирование КСВ вибратора в решетке заявленного фрагмента ФАР.In FIG. 12 - shows the modeling of the SWR vibrator in the lattice of the claimed fragment of the PAR.

На фиг. 13 - показано макетирование КСВ заявленного фрагмента ФАР, состоящего из линейки 6 вибраторов.In FIG. 13 - shows the layout of the SWR of the claimed fragment of the PAR, consisting of a line of 6 vibrators.

В ходе испытаний возбуждение фрагмента ФАР из шести элементов осуществляли через развязанный синфазный полосковый делитель на 6 направлений с шагом dy 120 мм. Полосковый развязанный синфазный делитель на 6 направлений, обеспечивал спад уровня сигнала от центрального вибратора к крайним - 8 дб.During the tests, the excitation of the PAR element of six elements was carried out through an unfastened in-phase strip divider in 6 directions with a step dy of 120 mm. The 6-way strip decoupled common-mode divider ensured a decrease in the signal level from the central vibrator to the extreme ones - 8 dB.

Главные выводы по результатам макетирования и моделирования.The main conclusions on the results of prototyping and modeling.

Предложен фрагмент ФАР широкого применения с использованием печатных полуволновых вибраторов с верхним питанием и измененной формой топологии U колена, что позволило сократить вертикальный размер симметрирующего устройства.A fragment of the phased arrays of widespread use using printed half-wave vibrators with top power and a modified shape of the topology of the U elbow is proposed, which made it possible to reduce the vertical size of the balancing device.

Моделирование подтвердило возможность качания луча во фрагменте ФАР на углы ±45° в полосе частот от 1 Гц до 1,65 Гц.The simulation confirmed the possibility of the beam swinging in the PAR fragment at angles of ± 45 ° in the frequency band from 1 Hz to 1.65 Hz.

Моделирование в E и H плоскостях подтвердило возможность формирования симметричной ДН заявляемых вибраторов с фазовым центром в середине вибратора.Modeling in the E and H planes confirmed the possibility of forming a symmetrical pattern of the inventive vibrators with a phase center in the middle of the vibrator.

Полученные экспериментальные данные по испытаниям заявленного фрагмента ФАР, состоящего из печатных вибраторов (n=6) позволили сделать вывод о том, что широкополосные печатные полуволновые вибраторы в составе ФАР не требуют дополнительной настройки.The obtained experimental data on the tests of the claimed fragment of the PAR, consisting of printed vibrators (n = 6) led to the conclusion that the broadband printed half-wave vibrators in the PAR do not require additional tuning.

Получено новое качество - расширение полосы пропускаемых частот до 650 МГц.A new quality has been obtained - the extension of the band of transmitted frequencies to 650 MHz.

Создан новый простой широкополосный фрагмент ФАР, удовлетворяющий высоким требованием по ВЧ параметрам: КСВ, углам качения, технологичности, простоте обслуживания, простоте изготовления.A new simple broadband fragment of the phased array was created that meets the high demand for high-frequency parameters: SWR, rolling angles, manufacturability, ease of maintenance, ease of manufacture.

Список используемой литературы:Bibliography:

1. Антенны и устройства СВЧ «Проектирование фазированных антенных решеток» под редакцией Д.И. Воскресенского. М. Радио и связь, 1981 г. Стр. 33 рис 210, 211.1. Microwave antennas and devices “Phased array antenna design” edited by D.I. Voskresensky. M. Radio and communications, 1981 pp. 33 rice 210, 211.

2. Г.З. Айзенберг «Антенны ультракоротких волн». - М. «Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио», 1957 г., стр. 262, 263 рис. 13.4.XIII2. G.Z. Eisenberg "Antennas of ultrashort waves." - M. "State Publishing House of Literature on Communications and Radio", 1957, p. 262, 263 fig. 13.4.XIII

3. Сканирующие системы. СВЧ ч. II. Перевод с английского под редакцией Г.Т. Маркова и А.Ф. Чаплина, т. II, Советское радио М, 1969, стр. 459-478.3. Scanning systems. Microwave part II. Translation from English edited by G.T. Markova and A.F. Chaplin, vol. II, Soviet Radio M, 1969, pp. 459-478.

4. Патент РФ №124516 на полезную модель, заявка 2012141983 от 02 октября 2012 г. «Фрагмент многоэлементной управляемой полосковой фазированной антенной решетки L диапазона», авторы Шабалин А.В., Вдовин В.Е.4. RF patent No. 124516 for utility model, application 2012141983 dated October 2, 2012 “Fragment of a multi-element controlled strip phased antenna array of the L band”, authors Shabalin AV, Vdovin V.E.

Claims (2)

1. Фрагмент многоэлементной управляемой полосковой фазированной антенной решетки (ФАР) L диапазона, содержащий общий пассивный отражатель, симметричные полуволновые вибраторы и кабельные ВЧ разъемы, размещенные по оси симметрии вибраторов на уровне общего пассивного отражателя, которые служат конструктивными элементами для механического крепления печатных плат, вибраторы выполнены на одной двухсторонней печатной плате и расположены в соответствии со схемой ФАР перпендикулярно к плоскости общего пассивного отражателя, каждый вибратор включает два плеча, которые имеют по середине по оси симметрии зазор связи и запитаны через высокочастотный (ВЧ) кабель, проложенный от ВЧ разъема, в противофазе по схеме верхнего питания; 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, а также размещено короткозамкнутое симметрирующее устройство в виде U колена на связанных полосковых линиях, при этом расстояние от середины плеча печатного вибратора до общего пассивного отражателя составляет λср/4, отличающийся тем, что топология короткозамкнутого симметрирующего устройства в виде U колена выполнена симметричной относительно оси симметрии вибратора и горизонтально расположена, а запитывающий ВЧ кабель расположен в центре с обратной стороны печатного вибратора перпендикулярно к печатным полосковым проводникам видоизмененного U колена на уровне общего пассивного отражателя, кроме того, для расширения полосы пропускания частот и увеличения резонансной длины вибраторов топология плеч вибраторов выполнена с изгибами на 90° в сторону пассивного отражателя и в местах сгиба введены согласующие скосы под углом 45°.1. A fragment of a multi-element controlled strip phased array antenna (PAR) of the L range, containing a common passive reflector, symmetrical half-wave vibrators and cable RF connectors located along the axis of symmetry of the vibrators at the level of the common passive reflector, which serve as structural elements for mechanical mounting of printed circuit boards, vibrators made on one double-sided printed circuit board and arranged in accordance with the PAR scheme perpendicular to the plane of the common passive reflector, each vibrat p includes two arms that are in the middle of the symmetry axis due gap and energized by radio frequency (RF) cable extending from the RF connector in antiphase upper supply circuit; on one side of the printed circuit board perpendicularly and symmetrically to the communication gap between the printed shoulders of the vibrator there is an open reactive loop with a communication window towards the vibrator, galvanically connected to the shoulders of the vibrator, and also a short-circuited balancing device in the form of a U elbow on connected strip lines, while the distance from the middle of the shoulder of the printed vibrator to the common passive reflector is λav / 4, characterized in that the topology of the short-circuited balancing device in the form of U count The pen is symmetrical with respect to the axis of symmetry of the vibrator and horizontally located, and the RF supply cable is located in the center on the reverse side of the printed vibrator perpendicular to the printed strip conductors of the modified U elbow at the level of the common passive reflector, in addition, to expand the frequency bandwidth and increase the resonant length of the vibrators the topology of the shoulders of the vibrators is made with bends of 90 ° towards the passive reflector and matching bevels are introduced at the bend at an angle of 45 °. 2. Фрагмент ФАР по п. 1, отличающийся тем, что для дополнительной защиты от влаги на вибраторы в области возбуждения наклеивают защитные элементы, например пенопластовые тонкостенные накладки.
Figure 00000001
2. Fragment PAR according to claim 1, characterized in that for additional protection against moisture on the vibrators in the field of excitation stick protective elements, such as thin-walled foam pads.
Figure 00000001
RU2014132279/08U 2014-08-05 2014-08-05 Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE RU148180U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014132279/08U RU148180U1 (en) 2014-08-05 2014-08-05 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
RU2014132279/08U RU148180U1 (en) 2014-08-05 2014-08-05 Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU148180U1 true RU148180U1 (en) 2014-11-27

Family

ID=53385276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014132279/08U RU148180U1 (en) 2014-08-05 2014-08-05 Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU148180U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113067128A (en) * 2021-03-19 2021-07-02 西安电子科技大学 Liquid corner reflector antenna with reconfigurable frequency and adjustable lobe width

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113067128A (en) * 2021-03-19 2021-07-02 西安电子科技大学 Liquid corner reflector antenna with reconfigurable frequency and adjustable lobe width

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2507528A (en) Antenna
CN211295385U (en) Antenna radiation device and antenna
JP5844918B2 (en) Slot augmentation antenna
CN103259077B (en) Radio heliograph broadband dual-circular-polarifeedon feedon source
CN108963437B (en) Radiation unit of micro-station antenna and micro-station antenna
CN102637958A (en) Composite left-right-hand transmission line type narrow band wide-range frequency scan antenna
US2290800A (en) Antenna
RU148180U1 (en) Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE
RU161594U1 (en) Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE
RU2427946C1 (en) Log-periodic combined antenna
RU124516U1 (en) Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE
RU2580406C1 (en) Broadband directional zigzag quasi-shunt-fed antenna
RU150630U1 (en) Fragment of a Broadband Phased Antenna Array in Three Frequency Bands
US3509573A (en) Antennas with loop coupled feed system
RU2705745C1 (en) Directed vertical polarization antenna with resonator power supply
RU188638U1 (en) ANTENNA GRID OF TURNICET TYPE KV RANGE
RU2568340C1 (en) Milkin's active antenna triangular and loop element
RU131242U1 (en) CONTROLLED POLARIZED ANTENNA FRAGMENT OF PHASED ANTENNA ARRAY
WO2014115653A1 (en) Antenna and sector antenna
RU90265U1 (en) BROADBAND LINEAR MULTI-ELEMENT VIBRATOR PHASED ANTENNA ARRAY
RU115569U1 (en) ULTRA-BAND RADIATING ELEMENT WITH COAXIAL INPUT AND ANTENNA ARRAY CONTAINING SUCH RADIATING ELEMENT
RU2654914C1 (en) Wireless antenna
CN112448153B (en) Antenna radiation device and antenna
RU2392705C1 (en) Travelling wave antenna
CN112909530B (en) Double-frequency double-fed antenna

Legal Events

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