RU2133531C1 - Phased array - Google Patents

Phased array Download PDF

Info

Publication number
RU2133531C1
RU2133531C1 RU98100950A RU98100950A RU2133531C1 RU 2133531 C1 RU2133531 C1 RU 2133531C1 RU 98100950 A RU98100950 A RU 98100950A RU 98100950 A RU98100950 A RU 98100950A RU 2133531 C1 RU2133531 C1 RU 2133531C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
emitters
central
pair
symmetry
conductors
Prior art date
Application number
RU98100950A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Г. Быков
И.Н. Самуйлов
Б.В. Сосунов
Н.Г. Фитенко
В.П. Чернолес
А.Д. Артамошин
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "ФАРКОМ"
Военная академия связи
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 Товарищество с ограниченной ответственностью "ФАРКОМ", Военная академия связи filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "ФАРКОМ"
Priority to RU98100950A priority Critical patent/RU2133531C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133531C1 publication Critical patent/RU2133531C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: invention is related to antenna equipment and can be used in the capacity of underground or lying receiving- transmitting antenna of short-wave and ultrashort-wave ranges. Phased array is made of seven flat elements each one composed of two orthogonal pairs of plane radiators. Flat elements are placed in pairs in symmetry with central flat element. The latter is connected to feeding path of low-frequency subrange, the rest of flat elements are connected to feeding path of high-frequency subrange. Description gives structural form of radiators and sequence of their connection to each other which provide for achievement of technical result: wide-band operation, diminished area of aperture and formation of required azimuthal directional pattern. EFFECT: build-up of wide-range phased array providing for formation of quasi-isotropic azimuthal directional pattern with simultaneous reduction of dimensions of its aperture. 1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемной или передающей антенны, с управляемой диаграммой направленности (ДН), обеспечивающей широкодиапазонную работу в коротковолновом (КВ) и ультракоротковолновом (УКВ) диапазонах. The invention relates to the field of radio engineering, namely to antenna technology, and can be used as a receiving or transmitting antenna, with a controlled radiation pattern (LH), providing wide-range operation in the short-wave (HF) and ultra-short-wave (VHF) ranges.

Известны фазированные антенные решетки (ФАР) для работы ионосферными волнами в КВ диапазоне: кольцевые антенные решетки, описанные в книге Айзенберг Г. З. и др. "Коротковолновые антенны". - М., Радио и связь, 1985, с. 401-413; синфазные антенные решетки из плоских вибраторов, описанные в этой же книге на с.264-275. Known phased antenna arrays (PAR) for working with ionospheric waves in the HF range: ring antenna arrays described in the book by G. Eisenberg et al. "Short-wave antennas". - M., Radio and Communications, 1985, p. 401-413; common-mode antenna arrays of plane vibrators described in the same book on p.264-275.

Известные аналоги обеспечивают формирование диаграммы направленности (ДН) с требуемым значением коэффициента направленного действия (КНД). Known analogues provide the formation of a radiation pattern (NAM) with the desired value of the coefficient of directional action (KND).

Однако они имеют недостатки: относительно небольшой рабочий диапазон частот, что ограничивает их применение в составе современных широкодиапазонных систем радиосвязи; низкую устойчивость к ветровым нагрузкам и другим механическим воздействиям. However, they have disadvantages: a relatively small operating frequency range, which limits their use in modern wide-band radio communication systems; low resistance to wind loads and other mechanical stresses.

Наиболее близкой по своей технической сущности к заявленной является известная ФАР по пат.РФ N 2080712, МПК HO1Q 21/00, публ.25.05.1997 г. The closest in technical essence to the declared one is the well-known PAR according to Pat. RF N 2080712, IPC HO1Q 21/00, publ. 25.05.1997

Известная ФАР состоит из идентичных плоских элементов (ПЭ). Каждый ПЭ образован двумя ортогональными парами излучателей, размещенных компланарно в пределах полупроводящей среды или на ее поверхности. Излучатели выполнены в форме треугольных пластин. Внешние концы треугольных излучателей, принадлежащих примыкающим друг к другу ПЭ, электрически соединены. Внешние концы излучателей, принадлежащий периферийным ПЭ, соединены по периметру апертуры ФАР короткозамыкающими (к.з.) проводниками. Внешние концы треугольных излучателей, примыкающие с двух сторон к большим диагоналям ФАР, электрически развязаны. Внешние концы остальных треугольных излучателей соединены к.з. проводниками. Фидерный тракт низкочастотного (н.ч.) канала подключен к вершинам треугольных излучателей центрального ПЭ, а вершины треугольных излучателей остальных ПЭ подключены к фидерному тракту высокочастотного (в.ч.) канала. Ортогональные пары треугольных излучателей в каждом ПЭ запитаны независимо. Known HEADLIGHT consists of identical flat elements (PE). Each PE is formed by two orthogonal pairs of emitters located coplanar within the semiconducting medium or on its surface. The emitters are made in the form of triangular plates. The outer ends of the triangular emitters belonging to adjacent PEs are electrically connected. The outer ends of the emitters, belonging to the peripheral PE, are connected along the perimeter of the PAR aperture by short-circuit (short-circuit) conductors. The outer ends of the triangular emitters, adjacent on both sides to the large diagonals of the PAR, are electrically isolated. The outer ends of the remaining triangular emitters are connected to the short circuit conductors. The feeder path of the low-frequency (n.h.) channel is connected to the vertices of the triangular emitters of the central PE, and the vertices of the triangular emitters of the remaining PEs are connected to the feeder path of the high-frequency (r.h.) channel. Orthogonal pairs of triangular emitters in each PE are powered independently.

При таком исполнении ФАР достигается ее широкодиапазонная работа в КВ и УКВ диапазонах как с линейной, так и вращающейся поляризациями. With this version of the PAR, its wide-range operation is achieved in the HF and VHF bands with both linear and rotating polarizations.

Однако известная ФАР-прототип имеет недостатки: неравномерность азимутальной ДН, обусловленной отсутствием азимутальной симметрии апертуры ФАР, приводит к снижению энергетического потенциала радиолинии при связи с неориентированным в азимутальной плоскости корреспондентом; относительно большая занимаемая площадь антенны. However, the known PAR prototype has disadvantages: uneven azimuthal pattern due to the lack of azimuthal symmetry of the PAR aperture, leads to a decrease in the energy potential of the radio link due to a correspondent that is not oriented in the azimuth plane; relatively large footprint of the antenna.

Целью изобретения является разработка ФАР, обладающей равномерной ДН в азимутальной плоскости при одновременном уменьшении площади, необходимой для ее развертывания, и сохранение широкодиапазонной работы с высоким качеством согласования. The aim of the invention is to develop a phased array with a uniform pattern in the azimuthal plane while reducing the area required for its deployment, and maintaining wide-range operation with high quality matching.

Поставленная цель достигается тем, что в известной ФАР, содержащей группу ПЭ, установленных попарно симметрично относительно центрального ПЭ, размещенного в центре апертуры ФАР, каждый из ПЭ, состоящий из двух ортогональных пар излучателей, размещенных компланарно в пределах полупроводящей среды или на ее поверхности, внешние концы излучателей, принадлежащих примыкающим друг к другу ПЭ, электрически соединены, а внешние концы излучателей, ограничивающих апертуру ФАР, соединены друг с другом к.з. проводниками, примыкающие друг к другу концы центрального ПЭ подключены к фидерному тракту н. ч. канала, а концы излучателей остальных ПЭ - к фидерному тракту в.ч. канала, причем ортогональные пары излучателей в каждом ПЭ запитаны независимо, каждый излучатель выполнен в форме четырехугольника, симметричного относительного его продольной оси и с отличающимися углами α и β при вершинах, лежащих на этой оси симметрии. ФАР состоит из семи ПЭ. В двух парах ПЭ оси симметрии излучателей, расположенных по диагоналям апертуры ФАР, совмещены с соответствующими боковыми кромками первой пары излучателей центрального ПЭ. В третьей паре ПЭ паре оси симметрии излучателей, расположенных по диагонали апертуры ФАР, совмещены с продольной осью симметрии второй пары излучателей центрального ПЭ. В каждом ПЭ внешние концы его излучателей, примыкающих к диагонали ФАР, совпадающей с продольной осью симметрии первой пары излучателей центрального ПЭ, соединены друг с другом дополнительными отрезками проводников. В каждом из ПЭ третьей пары излучатели, подключенные к второй паре излучателей центрального ПЭ, соединены отрезками проводников с концами соответствующих излучателей пары этого же ПЭ. This goal is achieved by the fact that in a known PAR containing a group of PEs installed pairwise symmetrically with respect to a central PE located in the center of the PAR aperture, each PE consisting of two orthogonal pairs of emitters located coplanar within the semiconducting medium or on its surface, the ends of the emitters belonging to adjacent PEs are electrically connected, and the outer ends of the emitters, limiting the aperture of the PAR, are connected to each other conductors adjacent to each other the ends of the Central PE connected to the feeder path n. hours of the channel, and the ends of the emitters of the remaining PEs - to the feeder path of the hourly channel, and the orthogonal pairs of emitters in each PE are independently powered, each emitter is made in the form of a quadrangle symmetric with respect to its longitudinal axis and with different angles α and β at the vertices lying on this axis of symmetry. HEADLIGHT consists of seven PE. In two pairs of PE, the axis of symmetry of the emitters located along the diagonals of the PAR aperture are aligned with the corresponding lateral edges of the first pair of emitters of the central PE. In the third pair of PE, the pair of symmetry axes of the emitters located along the diagonal of the aperture of the PAR, are aligned with the longitudinal axis of symmetry of the second pair of emitters of the central PE. In each PE, the external ends of its emitters adjacent to the diagonal of the PAR, coinciding with the longitudinal axis of symmetry of the first pair of emitters of the central PE, are connected to each other by additional segments of conductors. In each of the PEs of the third pair of emitters connected to the second pair of emitters of the central PE, connected by segments of conductors with the ends of the respective emitters of the pair of the same PE.

Кроме того, их внешние кромки в периферийных вершинах подключены к примыкающим к ним вершинам внешних кромок излучателей центрального плоского элемента. In addition, their outer edges at the peripheral vertices are connected to adjacent vertices of the outer edges of the emitters of the central flat element.

Для достижения большей идентичности входных параметров ФАР по ортогональным трактам питания, вдоль кромок излучателей, продольные оси симметрии которых совмещены с соответствующими кромками излучателей центрального ПЭ, установлены проводники. Концы проводников подключены к внешним концам этих излучателей. Причем проводники установлены вдоль кромок, обращенных от продольной оси симметрии излучателей центрального ПЭ. To achieve greater identity of the input parameters of the PAR along the orthogonal power paths, along the edges of the emitters, the longitudinal axis of symmetry of which are aligned with the corresponding edges of the emitters of the central PE, conductors are installed. The ends of the conductors are connected to the outer ends of these emitters. Moreover, the conductors are installed along the edges facing from the longitudinal axis of symmetry of the central PE emitters.

Углы α и β при вершинах каждого излучателя выбраны в интервалах α = 53o-58o; β =165o-175o.The angles α and β at the vertices of each emitter are selected in the intervals α = 53 o -58 o ; β = 165 o -175 o .

Указанная новая совокупность существенных признаков заявленного устройства обеспечивает фактически азимутальную симметрию апертуры ФАР, при сохранении требуемого качества согласования излучателей в широком диапазоне частот и снижении площади, необходимой для размещения ФАР. The specified new set of essential features of the claimed device provides in fact the azimuthal symmetry of the PAR aperture, while maintaining the required quality of matching the emitters in a wide frequency range and reducing the area needed to accommodate the PAR.

Анализ известных решений по источникам технической и патентной литературы показал, что в них отсутствуют технические решения, содержащие совокупность существенных признаков заявленного устройства, что указывает на его соответствие условию патентоспособности "новизна". An analysis of known solutions based on sources of technical and patent literature showed that they lack technical solutions containing a combination of essential features of the claimed device, which indicates its compliance with the patentability condition of "novelty".

Также в известных источниках информации не обнаружены отличительные признаки заявленного устройства, обеспечивающие достижение технического результата, который достигнут заявленным устройством, что указывает на его соответствие условию патентоспособности "изобретательский уровень". Also, in the well-known sources of information, no distinctive features of the claimed device have been found to ensure the achievement of a technical result achieved by the claimed device, which indicates its compliance with the patentability condition "inventive step".

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны: на фиг. 1 - общая схема ФАР; на фиг.2, 3, 4 - рисунки, поясняющие структуру отдельных элементов ФАР; на фиг.5 - рисунки, поясняющие варианты выполнения излучателей и порядок их подключения к фидерному тракту; на фиг.6 - вариант построения тракта питания ФАР; на фиг.7 - схема квадратного сумматора; на фиг. 8 - рисунок, поясняющий работу ФАР; на фиг.9, 10 - результаты экспериментальных исследований параметров ФАР. The claimed device is illustrated by drawings, in which are shown: in FIG. 1 - the general scheme of the PAR; figure 2, 3, 4 - drawings explaining the structure of the individual elements of the PAR; figure 5 - drawings explaining embodiments of emitters and the order of their connection to the feeder path; figure 6 is an embodiment of the power path of the HEADLIGHTS; 7 is a diagram of a square adder; in FIG. 8 is a drawing explaining the operation of the PAR; Fig.9, 10 - the results of experimental studies of the parameters of the PAR.

Заявленная ФАР, показанная на фиг.1, состоит из семи плоских элементов (ПЭ) 1 (см. также фиг.2): центрального ПЭ и трех пар ПЭ расположенных попарно симметрично по диагоналям апертуры ФАР, относительно центрального ПЭ. Каждый ПЭ 1 состоит из двух ортогональных пар излучателей 2 (на фиг.1 заштрихованы), длиной L, выполненных в форме четырехугольника, симметричного относительно его продольной оси и с неравными углами α и β при вершинах, расположенных на его продольной оси симметрии. Все излучатели установлены компланарно в полупроводящей среде (Земли) или на ее поверхности. Внешние концы излучателей 2, принадлежащие примыкающим друг к другу ПЭ 1, электрически соединены (в точках "а"). Внешние концы излучателей 2, ограничивающие апертуру ФАР, соединены друг с другом к.з. проводниками 3. The declared PAR, shown in FIG. 1, consists of seven flat elements (PE) 1 (see also FIG. 2): a central PE and three pairs of PE located pairwise symmetrically along the diagonals of the PAR aperture, relative to the central PE. Each PE 1 consists of two orthogonal pairs of emitters 2 (shaded in FIG. 1), length L, made in the form of a quadrangle symmetrical about its longitudinal axis and with unequal angles α and β at the vertices located on its longitudinal axis of symmetry. All emitters are installed coplanar in a semiconducting medium (Earth) or on its surface. The outer ends of the emitters 2, belonging to adjacent to each other PE 1, are electrically connected (at points "a"). The outer ends of the emitters 2, limiting the aperture of the PAR, are connected to each other conductors 3.

В двух парах ПЭ 1(см. также фиг.3) продольные оси их излучателей, лежащие на диагонали апертуры ФАР (на фиг.1 диагонали с-с' и k-k'), совмещены с соответствующими кромками первой пары излучателей (на фиг.1 - вертикальных) центрального ПЭ 1. Продольные оси излучателей 2 третьей пары ПЭ 1 (см. также фиг. 4), лежащие на диагонали апертуры ФАР (на фиг.1 диагональ p-p') совмещены с продольной осью симметрии второй пары излучателей 2 центрального ПЭ 1 (на фиг.1 горизонтальными). В каждом из двух пар ПЭ 1 внешние концы его излучателей 2, примыкающие к диагонали (на фиг.1 диагональ o-o'), совпадающей с продольной осью симметрии первой пары излучателей 2 (на фиг.1 - вертикальных), центрального ПЭ 1 соединены друг с другом дополнительными отрезками проводника 4. Излучатели 2 в каждом ПЭ 1 третьей пары, подключенные к второй паре излучателей центрального ПЭ, соединены отрезками проводников 5 с концами соответствующих излучателей ортогональной пары этого же ПЭ 1 (на фиг. 1 подключение в точках a-a'). Кроме того, с помощью дополнительных проводников 6 эти излучатели соединены в точках a'-a''. In two pairs of PE 1 (see also FIG. 3), the longitudinal axis of their emitters lying on the diagonal of the PAR aperture (in FIG. 1 the diagonals c-c 'and k-k') are aligned with the corresponding edges of the first pair of emitters (in FIG. .1 - vertical) of the central PE 1. The longitudinal axis of the emitters 2 of the third pair of PE 1 (see also Fig. 4) lying on the diagonal of the aperture of the PAR (a p-p 'diagonal in Fig. 1) are aligned with the longitudinal axis of symmetry of the second pair of emitters 2 central PE 1 (figure 1 horizontal). In each of the two pairs of PE 1, the outer ends of its emitters 2 adjacent to the diagonal (in figure 1 the diagonal o-o '), which coincides with the longitudinal axis of symmetry of the first pair of emitters 2 (vertical in FIG. 1), the central PE 1 are connected each other with additional segments of conductor 4. Emitters 2 in each PE 1 of the third pair, connected to the second pair of emitters of the central PE, are connected by segments of conductors 5 with the ends of the respective emitters of the orthogonal pair of the same PE 1 (in Fig. 1, connection at points a-a '). In addition, using additional conductors 6, these emitters are connected at points a'-a ''.

Вдоль кромок излучателей 2, продольные оси симметрии которых совмещены с соответствующими кромкам излучателей 2 центрального ПЭ, установлены проводники 7, концы которых подключены к внешним концам этих излучателей (в точках "б"). Проводники 7 диаметром d установлены вдоль кромок с зазором δ (см. также фиг.3). Along the edges of the emitters 2, the longitudinal axis of symmetry of which are aligned with the corresponding edges of the emitters 2 of the central PE, conductors 7 are installed, the ends of which are connected to the outer ends of these emitters (at points "b"). Conductors 7 of diameter d are installed along the edges with a gap δ (see also figure 3).

Все излучатели 2 могут быть выполнены из металлических пластин (см.фиг. 5а) или из расходящихся от центральных вершин проводников (см.фиг.5б). All emitters 2 can be made of metal plates (see Fig. 5a) or diverging from the central vertices of the conductors (see Fig. 5b).

Фидерный тракт н. ч. канала подключен к примыкающим к центру апертуры вершинам центрального ПЭ 1 (в точках в11 и г11). Вершины излучателей 2, примыкающие к центрам остальных ПЭ 1, подключены к фидерному тракту в.ч. канала точках в22 и г22 (см. также фиг.5в).Feeder path n. the channel is connected to the peaks of central PE 1 adjacent to the center of the aperture (at points 1 -in 1 and g 1 -g 1 ). The tops of the emitters 2 adjacent to the centers of the remaining PE 1 are connected to the feeder path of the RF channel points at 2 -in 2 and g 2 -g 2 (see also figv).

Максимальный размер D апертуры ФАР выбран из условия D =0,3λ 1 min , где λ 1 min - минимальная длина волны н.ч. поддиапазона. Соответственно длина излучателя L = D/6. Тракт питания заявленной ФАР при ее использовании в качестве приемной может быть реализован по схеме, показанной на фиг.6. В н.ч. поддиапазоне вход радиоприемника с помощью коаксиального фидера 8 через квадратный сумматор подключен к излучателям 2 центрального ПЭ 1. В в.ч. поддиапазоне каждый из шести радиоприемников с помощью коаксиального кабеля 9 подключен через соответствующий сумматор 10, блок линий задержек 11, делитель 12 и квадратный сумматор 13 к соответствующему ПЭ 1 в точках в22 и г22.The maximum size D of the PAR aperture is selected from the condition D = 0.3λ 1 min where λ 1 min - minimum wavelength subrange. Accordingly, the length of the emitter L = D / 6. The power path of the claimed PAR when using it as a reception can be implemented according to the scheme shown in Fig.6. In hours at a subband, the input of the radio is connected to the emitters 2 of the central PE 1 via a coaxial feeder 8 through a square adder. sub-band, each of the six radios with a coaxial cable 9 is connected through an appropriate adder 10, a block of delay lines 11, a divider 12 and a square adder 13 to the corresponding PE 1 at points 2 -in 2 and g 2 -g 2 .

Фазирование суммарной ДН от шести ПЭ 1 в требуемом направлении обеспечивается подключением соответствующих блоков линии задержки 11 к делителям 12 по принципу "перетасовки" их входов. Phasing the total DN from six PE 1 in the desired direction is provided by connecting the corresponding blocks of the delay line 11 to the dividers 12 according to the principle of "shuffling" their inputs.

Принцип "перетасовки" известен и описан в работе: "Принципы построения и характеристики антенн радиотелескопа УТР-2/ Мень.А.В., Содин Л.Г. и др. // Антенны: сб. статей. Вып. 26/Под ред. Пистолькорса А.А. - М.: Радио и связь, 1978. The principle of "shuffling" is known and described in the work: "The principles of construction and characteristics of antennas of the UTR-2 radio telescope / Men.A.V., Sodin L.G. et al. // Antennas: collection of articles. Issue 26 / Ed. Pistolkors A.A. - M.: Radio and Communications, 1978.

Каждый сумматор 10 и блок линий задержек 11 снабжены шестью входами по числу ПЭ 1. Каждый блок линий задержки 11 и делитель 12 снабжены шестью выходами. Each adder 10 and the block of delay lines 11 are equipped with six inputs for the number of PE 1. Each block of delay lines 11 and the divider 12 are equipped with six outputs.

На фиг.5в показано подключение фидера к излучателям. В каждой паре излучателей экранная оболочка фидера подключена к вершине одного излучателя, а центральный проводник - к вершине другого. On figv shows the connection of the feeder to the emitters. In each pair of emitters, the screen sheath of the feeder is connected to the top of one emitter, and the central conductor to the top of the other.

Делители мощности 12 могут быть реализованы по известным бинарным схемам с включением трансформаторов на отрезках фидера. Принципы расчета таких делителей мощности известны и описаны, например в книгах: С.И.Надененко "Антенны". - М.: Сов.радио, 1959, с.489; Д.М.Сазонов, А.Н.Гридин, Б.А.Мишутин "Устройство СВЧ". - М.: Радио и связь, 1981, с.45. Power dividers 12 can be implemented according to known binary schemes with the inclusion of transformers on the segments of the feeder. The principles for calculating such power dividers are known and described, for example, in the books by S. I. Nadenenko "Antennas". - M .: Sov.radio, 1959, p. 489; D.M.Sazonov, A.N. Gridin, B.A. Mishutin "Microwave device." - M.: Radio and Communications, 1981, p. 45.

Блок линии задержки 11 может быть реализован на коммутируемых отрезках коаксиального кабеля. The delay line unit 11 can be implemented on switched segments of a coaxial cable.

Сумматор 10 может быть выполнен по схеме трансформатора с шестью первичными и одной общей вторичной обмотками. The adder 10 can be made according to the transformer with six primary and one common secondary windings.

Квадратурный сумматор 13 предназначен для квадратного сложения сигналов, принятых на ортогональные пары излучателей в каждом ПЭ 1. Он может быть реализован по трансформаторной схеме, показанной на фиг.7. Схема включает два трансформатора Тр. 1 и Тр.2, первичные обмотки которых подключены к вертикальной (в-в) в горизонтальной (г-г) парам излучателей каждого ПЭ 1. Вторичные обмотки Тр.1 и Тр.2 подключены к первичной обмотке суммирующего трансформатора Тр. 3, вторичная обмотка которого является выходом квадратурного сумматора. Причем вторая обмотка одного из трансформаторов (на фиг.7 Тр.2) подключена к первичной обмотке трансформатора Тр.3 через фазовращатель (ФВ) на 90o.The quadrature adder 13 is designed to squarely add the signals received to the orthogonal pairs of emitters in each PE 1. It can be implemented according to the transformer circuit shown in Fig.7. The circuit includes two transformers Tr. 1 and Tr.2, the primary windings of which are connected to the vertical (in-in) in the horizontal (g-g) pairs of emitters of each PE 1. The secondary windings Tr.1 and Tr.2 are connected to the primary winding of the summing transformer Tr. 3, the secondary winding of which is the output of the quadrature adder. Moreover, the second winding of one of the transformers (Fig. 7 Tr.2) is connected to the primary winding of the transformer Tr.3 through a phase shifter (PV) at 90 o .

Диаметр d проводников 7 и зазор δ между этими проводниками и кромками излучателей (см.фиг.3) выбираются из конструктивных соображений. Причем при выбранном диаметре d проводников 7, зазор δ определяется в пределах δ =(2-3)d. The diameter d of the conductors 7 and the gap δ between these conductors and the edges of the emitters (see Fig. 3) are selected from design considerations. Moreover, with the selected diameter d of the conductors 7, the gap δ is determined within δ = (2-3) d.

Заявленная ФАР работает следующим образом. При подаче возбуждающего напряжения по фидеру 8 н.ч. тракта питания к вершинам излучателей 2 центрального ПЭ 1 (например, к точкам г11) в.ч. токи протекают по симметричному вибратору, плечи которого образованы парой излучателей 2 (на фиг.1 - горизонтальных) центрального ПЭ 1, и подключенной к ним в точках "а", дополнительно проводниками 6 парой ПЭ 1, расположенных по обе стороны центрального ПЭ 1 на диагонали р-р' апертуры ФАР. Форма этих ПЭ 1 показана на фиг. 4.Declared PAR works as follows. When applying exciter voltage through the feeder, 8 n.h. power path to the tops of the emitters 2 of the central PE 1 (for example, to the points g 1 -g 1 ) including currents flow through a symmetric vibrator, the shoulders of which are formed by a pair of emitters 2 (horizontal in FIG. 1) of the central PE 1, and connected to them at points “a”, additionally by conductors 6 by a pair of PE 1 located on both sides of the central PE 1 rr 'aperture PAR. The shape of these PE 1 is shown in FIG. 4.

Вторая пара излучателей 2 центрального ПЭ 1 совместно с двумя парами других ПЭ 1 выполняют роль распределенного шунта. Т.о. по входу г11 н.ч. поддиапазона формируется симметричный шунтовой вибратор (см.фиг.8), обеспечивающий диапазонную работу с коэффициентом перекрытия по частоте не менее 4-х. При возбуждении другой пары излучателей 2 (на фиг.1 вертикальных) центрального ПЭ 1 плечи симметричного вибратора будут образованы этими излучателями и подключенными к ним в точках "а" двумя парами ПЭ 1, расположенных по диагоналям k-k' и с-с' апертуры ФАР. Другая пара излучателей 2 центрального ПЭ 1 (на фиг.1 горизонтальных) вместе с подключенными к ним ПЭ 1, лежащими на диагонали р-р' апертуры ФАР, в данном случае выполняют роль распределенного шунта (см.фиг.8).The second pair of emitters 2 of the central PE 1 together with two pairs of other PE 1 act as a distributed shunt. T.O. at the entrance of g 1- g 1 n.h. sub-band is formed by a symmetrical shunt vibrator (see Fig. 8), providing range operation with a frequency overlap factor of at least 4. When exciting another pair of emitters 2 (vertical in FIG. 1) of the central PE 1, the arms of the symmetric vibrator will be formed by these emitters and connected to them at points “a” by two pairs of PE 1 located along the diagonals kk 'and c-c' of the PAR aperture. Another pair of emitters 2 of the central PE 1 (horizontal in FIG. 1) together with the connected PE 1 lying on the diagonal r-p 'of the PAR aperture, in this case play the role of a distributed shunt (see Fig. 8).

Т. о. по тракту н.ч. поддиапазона, подключенного к точкам в11 также формируется диапазонный шунтовой симметричный вибратор. Очевидно, что конфигурации шунтовых вибраторов н. ч. поддиапазонов по входам г11 и в11 несколько отличаются, что может привести к различиям их входных параметров. Практически полное совпадение входных параметров излучателей по входам в11 и г11 в заявленной ФАР достигается выбором указанных значений угла α излучателей и расположением проводников 7, выполняющих роль шунтов вдоль кромок излучателей в ПЭ 1, расположенных на диагоналях k-k' и с-с' апертуры ФАР (см. также фиг.3). При работе в в.ч. поддиапазоне все ПЭ 1(кроме центрального) подключены к шести идентичным входам тракта в.ч. поддиапазона в точках в22 и г 22 (см. также фиг.6). Структура ПЭ 1, лежащих на диагонали р-р' апертуры, показана на фиг.4, а структура остальных ПЭ 1 - на фиг.3. ПЭ 1, показанный на фиг. 4, представляет собой симметричный шунтовой вибратор по входу в22 и входу г22. ПЭ 1, показанные на фиг.3, также представляют собой турникетные шунтовые симметричные вибраторы по двум входам. Отличие заключается в некотором видоизменении формы шунта с одной стороны вертикальной пары излучателей. Последнее необходимо для достижения симметрии ортогональных каналов антенны в н.ч. поддиапазоне по входным параметрам.T. about. along the tract sub-band connected to the points in 1 -in 1 also forms a range of shunt symmetric vibrator. It is obvious that the configuration of shunt vibrators n. h. subbands the inputs r 1 -r 1 and 1 1 -to differ somewhat, which could lead to differences of the input parameters. Almost complete coincidence of the input parameters of the emitters at the inputs in 1 -in 1 and g 1 -g 1 in the declared PAR is achieved by choosing the indicated values of the angle α of the emitters and the location of the conductors 7, which play the role of shunts along the edges of the emitters in PE 1 located on the diagonals kk 'and s-c 'aperture of the PAR (see also figure 3). When working in h. in the subrange, all PE 1 (except the central one) are connected to six identical inputs of the RF circuit sub-band at points in 2 -in 2 and g 2 -g 2 (see also Fig.6). The structure of PE 1 lying on the diagonal r-p 'of the aperture is shown in figure 4, and the structure of the remaining PE 1 is shown in figure 3. PE 1 shown in FIG. 4, is a symmetrical shunt vibrator at the entrance to 2 -in 2 and the input g 2 -g 2 . PE 1, shown in figure 3, also represent a turnstile shunt symmetric vibrators at two inputs. The difference lies in some modification of the shape of the shunt on one side of the vertical pair of emitters. The latter is necessary to achieve symmetry of the orthogonal antenna channels in the low frequency. sub-range by input parameters.

Благодаря схеме "перетасовки " выходов делителей 12 и соответствующих входов блоков линий задержки 11 формируется в направлениях диагоналей ФАР o-o', c-c', k-k' и p-p' практически идентичные ДН (см.фиг.9), т.е. обеспечивается квазииотропная в азимутальной плоскости ДН. Thanks to the “shuffling” scheme of the outputs of the dividers 12 and the corresponding inputs of the delay line blocks 11, the o-o ', c-c', k-k 'and p-p' diagonals are formed in the direction of the diagonals almost identical (see Fig. 9), i.e. quasiotropic in the azimuthal plane of the beam is ensured.

Таким образом, общая апертура ФАР, ограниченная кругом с диаметром D, используется двукратно для работы в н.ч. и в.ч. поддиапазонах, что снижает площадь, занимаемую апертурой ФАР. Выбранная конфигурация излучателей, наряду с возможностью сохранения принципа самодополнительности структуры излучателей, обеспечивает фактическую симметрию схемы по диагоналям апертуры. Этим достигается высокое качество согласования антенны (высокий коэффициент бегущей волны - КБВ) и возможность формирования близкой к ненаправленной азимутальной ДН. Thus, the general aperture of the PAR, limited by a circle with a diameter of D, is used twice for working in low frequencies. and h. subbands, which reduces the area occupied by the PAR aperture. The selected configuration of the emitters, along with the ability to preserve the principle of self-complementarity of the structure of the emitters, provides the actual symmetry of the circuit along the diagonals of the aperture. This achieves a high quality of antenna matching (high traveling wave coefficient - KBW) and the possibility of forming close to an undirected azimuthal pattern.

Проверка качества согласования проведена на опытном образце ФАР, предназначенной для работы в диапазоне 1,5-60 МГц (н.ч. поддиапазон 1,5-6 МГц; в. ч. диапазон 6-60 МГц). Размеры элементов ФАР составили: D = 15 м; L = 2,5 м; δ = 0,04 м. Проводник 7 шунта выполнен из проводника диаметром d = 0,02 м, излучатели - из пластин оцинкованной жести толщиной 0,5 мм. Результаты экспериментальных измерений КБВ, показанные на фиг.10, подтверждают высокую эффективность заявленной антенны. В диапазоне часто с практически сорокакратным перекрытием по частоте КБВ>0,4, что является приемлемым для работы с современными широкодиапазонными радиосредствами. Checking the quality of coordination was carried out on a prototype headlamp designed to operate in the range of 1.5-60 MHz (including the sub-range of 1.5-6 MHz; including the range of 6-60 MHz). The dimensions of the PAR elements were: D = 15 m; L = 2.5 m; δ = 0.04 m. The shunt conductor 7 is made of a conductor with a diameter of d = 0.02 m, the emitters are made of 0.5 mm thick galvanized sheet plates. The results of experimental measurements of the KBM, shown in figure 10, confirm the high efficiency of the claimed antenna. In the range often with almost forty-fold overlap in the frequency of KBV> 0.4, which is acceptable for working with modern wide-band radio facilities.

Claims (2)

1. Фазированная антенная решетка, содержащая группу плоских элементов, установленных попарно симметрично относительно центрального плоского элемента, размещенного в центре апертуры фазированной антенной решетки, каждый плоский элемент состоит из двух ортогональных пар излучателей, размещенных компланарно в пределах полупроводящей среды или на ее поверхности, внешние концы излучателей, принадлежащих примыкающим друг к другу плоским элементам, электрически соединены, а внешние концы излучателей, ограничивающих апертуру фазированной антенной решетки, соединены друг с другом короткозамыкающими проводниками, примыкающие друг к другу концы излучателей центрального плоского элемента подключены к фидерному тракту низкочастотного канала, а концы излучателей остальных плоских элементов - к фидерному тракту высокочастотного канала, причем ортогональные пары излучателей в каждом плоском элементе запитаны независимо, отличающаяся тем, что фазированная антенная решетка состоит из семи плоских элементов, каждый излучатель выполнен в форме четырехугольника, симметричного относительно его продольной оси и с отличающимися углами α и β при вершинах, лежащих на этой оси, в двух парах плоских элементов оси симметрии излучателей, расположенных по диагоналям апертуры фазированной антенной решетки, совмещены с соответствующими боковыми кромками первой пары излучателей центрального плоского элемента, а в третьей паре плоских элементов оси симметрии излучателей, расположенных по диагонали апертуры фазированной антенной решетки, совмещены с продольной осью симметрии второй пары излучателей центрального плоского элемента, в каждом плоском элементе внешние концы его излучателей, примыкающих к диагонали фазированной антенной решетки, совпадающей с продольной осью симметрии первой пары излучателей центрального плоского элемента, соединены друг с другом дополнительными отрезками проводников, а излучатели в каждом из плоских элементов третьей пары, подключенные к второй паре излучателей центрального плоского элемента, соединены отрезками проводников с концами соответствующих излучателей ортогональной пары этого же плоского элемента и с помощью дополнительных проводников их внешние кромки в периферийных вершинах подключены к примыкающим к ним вершинам внешних кромок излучателей центрального плоского элемента, вдоль кромок излучателей, продольные оси симметрии которых совмещены с соответствующими кромками излучателей центрального плоского элемента, установлены проводники, подключенные к внешним концам этих излучателей, причем проводники установлены вдоль кромок, обращенных от продольной оси симметрии излучателей центрального плоского элемента. 1. A phased antenna array containing a group of planar elements mounted pairwise symmetrically with respect to a central planar element located at the center of the aperture of the phased array antenna, each planar element consists of two orthogonal pairs of emitters placed coplanar within the semiconducting medium or on its surface, the outer ends emitters belonging to adjacent flat elements are electrically connected, and the outer ends of the emitters, limiting the phased aperture antenna arrays are connected to each other by short-circuit conductors, the ends of the emitters of the central flat element adjacent to each other are connected to the feeder path of the low-frequency channel, and the ends of the emitters of the remaining flat elements are connected to the feeder path of the high-frequency channel, and the orthogonal pairs of emitters in each flat element are independently powered, characterized in that the phased antenna array consists of seven flat elements, each emitter is made in the form of a quadrangle, symmetrical relative to its longitudinal axis and with different angles α and β at the vertices lying on this axis, in two pairs of flat elements, the symmetry axes of the emitters located along the diagonals of the aperture of the phased antenna array are aligned with the corresponding lateral edges of the first pair of emitters of the central flat element, and in the third pair of flat elements of the axis of symmetry of the emitters, located diagonally across the aperture of the phased array, are aligned with the longitudinal axis of symmetry of the second pair of emitters of the central plane about the element, in each flat element the external ends of its emitters adjacent to the diagonal of the phased antenna array, which coincides with the longitudinal axis of symmetry of the first pair of emitters of the central flat element, are connected to each other by additional pieces of conductors, and the emitters in each of the flat elements of the third pair are connected to the second pair of emitters of the central flat element, connected by segments of conductors with the ends of the respective emitters of the orthogonal pair of the same flat element and with of the additional conductors, their outer edges at the peripheral vertices are connected to adjacent vertices of the outer edges of the emitters of the central flat element, along the edges of the emitters, the longitudinal axis of symmetry of which are aligned with the corresponding edges of the emitters of the central flat element, conductors are connected to the outer ends of these emitters, and conductors are installed along the edges facing away from the longitudinal axis of symmetry of the emitters of the central planar element. 2. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что в каждом излучателе углы α и β выбраны в интервалах α = 53 - 58o, а β = 165 - 175o.2. The lattice according to claim 1, characterized in that in each emitter the angles α and β are selected in the intervals α = 53 - 58 o , and β = 165 - 175 o .
RU98100950A 1998-01-19 1998-01-19 Phased array RU2133531C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98100950A RU2133531C1 (en) 1998-01-19 1998-01-19 Phased array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98100950A RU2133531C1 (en) 1998-01-19 1998-01-19 Phased array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2133531C1 true RU2133531C1 (en) 1999-07-20

Family

ID=20201355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98100950A RU2133531C1 (en) 1998-01-19 1998-01-19 Phased array

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133531C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU167404U1 (en) * 2016-05-31 2017-01-10 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" PHASED ANTENNA ARRAY
RU2662509C1 (en) * 2017-08-15 2018-07-26 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for forming the diagrams of the direction of a receiving ring digital phase antenna array

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU167404U1 (en) * 2016-05-31 2017-01-10 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" PHASED ANTENNA ARRAY
RU2662509C1 (en) * 2017-08-15 2018-07-26 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for forming the diagrams of the direction of a receiving ring digital phase antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3936836A (en) Z slot antenna
US5838282A (en) Multi-frequency antenna
CA2404406C (en) Nested turnstile antenna
EP3028342B1 (en) Broadband antenna, multiband antenna unit and antenna array
US5287116A (en) Array antenna generating circularly polarized waves with a plurality of microstrip antennas
RU2162260C2 (en) Antenna system
US5594455A (en) Bidirectional printed antenna
EP2201644B1 (en) Dual polarized multifilar antenna
CN109462024B (en) Double-frequency Beidou navigation antenna with wide axial ratio wave beams
US4527163A (en) Omnidirectional, circularly polarized, cylindrical microstrip antenna
CA2255516A1 (en) Multiport antenna and method of processing multipath signals received by a multiport antenna
CA2094096A1 (en) Directional switched beam antenna
JP2000514614A (en) Dual frequency planar array antenna
US3641578A (en) Discone antenna
AU2001255820A1 (en) Nested turnstile antenna
MXPA04004432A (en) A dual band phased array employing spatial second harmonics.
US20180145400A1 (en) Antenna
US3681772A (en) Modulated arm width spiral antenna
GB2089579A (en) Vhf omni-range navigation system antenna
RU2133531C1 (en) Phased array
FI91028C (en) Satellite Antenna device
USH605H (en) Multi-element adaptive antenna array
RU2159488C1 (en) Phased annular antenna array
Kanso et al. Multifeed EBG dual-band antenna for spatial mission
RU2011247C1 (en) Symmetrical dipole