RU2138105C1 - Polarized-adaptation microstrip antenna array - Google Patents
Polarized-adaptation microstrip antenna array Download PDFInfo
- Publication number
- RU2138105C1 RU2138105C1 RU98121595A RU98121595A RU2138105C1 RU 2138105 C1 RU2138105 C1 RU 2138105C1 RU 98121595 A RU98121595 A RU 98121595A RU 98121595 A RU98121595 A RU 98121595A RU 2138105 C1 RU2138105 C1 RU 2138105C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- input
- antenna array
- channels
- switch
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к плоским микрополосковым антенным решеткам СВЧ диапазона с поляризационной адаптацией к излучаемому или принимаемому сигналам, и может найти применение в поляриметрических радиолокаторах для измерения параметров матрицы Мюллера, в радиоинтроскопах для дефектоскопии с помощью СВЧ волн при контроле технологических процессов, в строительстве, в медицинских диагностических и терапевтических СВЧ электромагнитных аппликаторах, в системах связи и метрологии. The invention relates to the field of radio engineering, in particular to flat microstrip antenna arrays of the microwave range with polarization adaptation to the emitted or received signals, and can find application in polarimetric radars for measuring the parameters of the Muller matrix, in radio introscopes for defectoscopy using microwave waves in the control of technological processes, in construction, in medical diagnostic and therapeutic microwave electromagnetic applicators, in communication systems and metrology.
Известна микрополосковая антенная решетка (Н. Entschladen, Nagel. Microstrip patch array antenna, Electron Letters,25 th October, 1984, v.20, N 22, pp. 931-933 ), содержащая нечетное количество полуволновых излучателей, выполненных в форме прямоугольника и разделенных между собой зазорами, центры которых размещены в узлах прямоугольной координатной сетки, а боковые кромки излучателей расположены параллельно соответствующим осям этой координатной сетки, центральный проводник отрезка входной коаксиальной линии передачи гальванически соединен с центральным излучателем антенной решетки, остальные излучатели связаны между собой электромагнитно. Антенная решетка с излучателями прямоугольной формы имеет линейную поляризацию, при выполнении излучателей квазиквадратной формы, из условия возбуждения двух ортогональных мод с равными амплитудами и в фазовой квадратуре обеспечивается круговая поляризация. Недостатками является невозможность осуществления поляризационной адаптации в режимах передачи и/или приема и невозможность разложения принимаемой волны на две ортогонально поляризованные компоненты. Known microstrip antenna array (N. Entschladen, Nagel. Microstrip patch array antenna, Electron Letters, 25 th October, 1984, v.20,
Наиболее близким техническим решением - прототипом является плоская микрополосковая антенная решетка (патент Российской Федерации N 2087058. кл. H 01 Q 1/38 C1, 1997r.), содержащая нечетное количество излучателей, выполненных в форме прямоугольника, центры которых размещены в узлах прямоугольной координатной сетки и разделены между собой зазорами одинаковой ширины, боковые кромки излучателей расположены параллельно соответствующим осям этой координатной сетки, при этом центральный излучатель выполнен в форме квадрата, сторона которого равна половине длины волны, средние излучатели одной и другой центральных ветвей прямоугольной координатной сетки соответственно выполнены в форме прямоугольника, одна сторона которого, параллельная соответствующей центральной ветви прямоугольной координатной сетки, равна длине волны, а другая смежная с ней сторона излучателя равна половине длины волны, остальные излучатели плоской антенной решетки выполнены в форме квадрата, сторона которого равна длине волны, при этом возбуждающий элемент центрального излучателя подключен в одном его углу в точке пересечения одной и другой его смежных боковых, а к каждому среднему излучателю одной и другой центральных ветвей прямоугольной координатной сетки, в точке, расположенной на середине боковой кромки, длиной, равной длине волны и лежащей на одной прямой с одной и другой смежными боковыми кромками центрального излучателя соответственно, подключены возбуждающие элементы, идентичные возбуждающему элементу центрального излучателя, одни концы которого гальванически соединены о соответствующими излучателями, вторые концы возбуждающих элементов центрального и средних излучателей плоской микрополосковой антенной решетки гальванически соединены с введенной разводкой питания, выполненной в виде крестообразного ортогонального соединения четырех отрезков микрополосковых линий, оси которых попарно соосны и расположены параллельно центральным ветвям прямоугольной координатной сетки соответственно, при этом диэлектрическая подложка разводки питания установлена параллельно диэлектрической подложке плоской микрополосковой антенной решетки, причем в центр крестообразного соединения четырех отрезков микрополосковых линий включен второй конец возбуждающего элемента центрального излучателя, а вторые концы возбуждающих элементов средних излучателей одной и другой центральных ветвей прямоугольной координатной сетки включены в соответствующие отрезки микрополосковых линий крестообразного соединения по осевым линиям, при этом отрезок входной линии передачи подключен к продолжению одного из четырех отрезков микрополосковых линий крестообразного соединения, а длина остальных трех отрезков микрополосковых линий ограничивается точкой подключения соответствующего ему второго конца возбуждающего элемента крайнего среднего излучателя центральных ветвей прямоугольной координатной сетки. The closest technical solution - the prototype is a flat microstrip antenna array (patent of the Russian Federation N 2087058. CL H 01 Q 1/38 C1, 1997r.), Containing an odd number of emitters made in the form of a rectangle, the centers of which are located in nodes of a rectangular coordinate grid and separated by gaps of the same width, the lateral edges of the emitters are parallel to the corresponding axes of this coordinate grid, while the central emitter is made in the form of a square, the side of which is equal to different wavelengths, the middle emitters of one and the other central branches of the rectangular coordinate grid are respectively made in the form of a rectangle, one side of which parallel to the corresponding central branch of the rectangular coordinate grid is equal to the wavelength, and the other side of the radiator adjacent to it is equal to half the wavelength, the remaining radiators the flat antenna arrays are made in the form of a square, the side of which is equal to the wavelength, while the exciting element of the central emitter is connected in one corner in the intersection point of one and the other of its adjacent lateral, and to each middle emitter of one and the other central branches of a rectangular coordinate grid, at a point located on the middle of the lateral edge, with a length equal to the wavelength and lying on a straight line with one and the other adjacent lateral edges of the central respectively, excitation elements are connected that are identical to the excitation element of the central emitter, one ends of which are galvanically connected to the respective emitters, the second ends are exciting the elements of the central and middle emitters of a flat microstrip antenna array are galvanically connected to the input power wiring made in the form of a crosswise orthogonal connection of four segments of microstrip lines whose axes are paired and parallel to the central branches of a rectangular coordinate grid, respectively, while the dielectric substrate of the power wiring is installed parallel to the dielectric the substrate of a flat microstrip antenna array, with the center of the cross The second end of the exciting element of the central emitter is connected to the four joints of the four segments of microstrip lines, and the second ends of the exciting elements of the middle emitters of one and the other central branches of the rectangular coordinate grid are included in the corresponding segments of the microstrip lines of the crosswise connection along the axial lines, while the segment of the input transmission line is connected to the extension one of the four segments of microstrip lines of the cruciform connection, and the length of the remaining three segments is micro oloskovyh lines limited its corresponding connection point, the second end of the driving element extreme secondary emitter branches of the central rectangular grid.
Недостатками известного технического решения являются:
- наличие поляризационных потерь принимаемого антенной решеткой сигнала с ориентацией линейного вектора поляризации электрического поля в секторе углов больше 90o и меньше 135o;
- невозможность приема антенной решеткой сигнала с ориентацией линейного вектора поляризации электрического поля под углом 135o;
- невозможность адаптации поляризационной характеристики антенной решетки;
- невозможность формирования антенной решеткой круговой или эллиптической поляризации сигнала в режиме излучения;
- невозможность работы антенной решетки в режиме приема, и в режиме передачи с поляризационно-модулированными сигналами.The disadvantages of the known technical solutions are:
- the presence of polarization losses received by the antenna array of the signal with the orientation of the linear polarization vector of the electric field in the sector of angles greater than 90 o and less than 135 o ;
- the inability to receive an antenna array of a signal with the orientation of the linear polarization vector of the electric field at an angle of 135 o ;
- the inability to adapt the polarization characteristics of the antenna array;
- the impossibility of forming an antenna array of circular or elliptical polarization of the signal in the radiation mode;
- the impossibility of the antenna array in reception mode, and in transmission mode with polarized-modulated signals.
Технической задачей данного изобретения является создание микрополосковой антенной решетки, обеспечивающей в приемопередающем режиме: - работать с сигнала любой линейной поляризации, ориентированной произвольно в секторе углов от 0o до 180o; - работать с сигналами любой круговой поляризации с правосторонним или левосторонним направлением вращения вектора поляризации; - в режиме приема принимать, а в режиме излучения формировать сигнал эллиптической поляризации с любым углом ориентации эллипса поляризации, с любым углом эллиптичности, с любым коэффициентом поляризации; - обеспечить в режиме излучения и в режиме приема полную поляризационную адаптацию для любого вида и параметров поляризации СВЧ сигнала; - обеспечить работу в режиме излучения и в режиме приема с любым видом поляризационно-модулированного сигнала.The technical task of this invention is the creation of a microstrip antenna array, providing in the transceiver mode: - work with a signal of any linear polarization, oriented randomly in the sector of angles from 0 o to 180 o ; - work with signals of any circular polarization with the right or left direction of rotation of the polarization vector; - in the receive mode, to receive, and in the radiation mode, generate an elliptical polarization signal with any angle of polarization ellipse orientation, with any ellipticity angle, with any polarization coefficient; - to provide in the radiation mode and in the reception mode full polarization adaptation for any type and polarization parameters of the microwave signal; - to ensure operation in the radiation mode and in the reception mode with any type of polarized-modulated signal.
Поставленная задача решается тем, что в микрополосковой антенной решетке, содержащей излучатели, выполненные в форме прямоугольника, центры которых размещены в узлах прямоугольной координатной сетки и разделенные между собой, по каждой ветви прямоугольной координатной сетки, зазорами, а боковые кромки излучателей расположены параллельно соответствующим осям этой прямоугольной координатной сетки, при этом средние излучатели одной и другой центральных ветвей прямоугольной координатной сетки соответственно выполнены в форме прямоугольника, одна сторона которого, параллельная соответствующей центральной ветви прямоугольной координатной сетки, равна длине волны, а другая смежная с ней сторона излучателя равна половине длины волны, остальные излучатели антенной решетки выполнены в форме квадрата, сторона которого равна длине волны, при этом к каждому среднему излучателю одной и другой центральных ветвей прямоугольной координатной сетки в точке, расположенной на середине боковой кромки, длиной, равной длине волны, подключены возбуждающие элементы, выполненные в виде металлического штыря, одни концы которых гальванически соединены с соответствующими средними излучателями, а вторые концы гальванически соединены с разводкой питания, выполненной в виде четырех, ортогональных между собой, отрезков микрополосковых линий, оси которых попарно соосны и расположены параллельно центральным ветвям прямоугольной координатной сетки соответственно, при этом диэлектрическая подложка разводки питания установлена параллельно диэлектрической подложке микрополосковой антенной решетки, причем вторые концы возбуждающих элементов средних излучателей одной и другой центральных ветвей прямоугольной координатной сетки включены в соответствующие отрезки микрополосковых линий разводки питания по осевым линиям, при этом отрезок входной линии передачи подключен к продолжению одного из четырех отрезков микрополосковых линий разводки питания, а введенные три отрезка входных линий передачи подключены к продолжению трех других отрезков микрополосковых линий разводки питания, при этом длина всех четырех отрезков микрополосковых линий разводки питания с другой стороны ограничивается точкой подключения соответствующего ему второго конца возбуждающего элемента средних излучателей, ближайших к началу координат одной и другой центральных ветвей прямоугольной координатной сетки микрополосковой антенной решетки, причем микрополосковая антенная решетка содержит четное количество излучателей. The problem is solved in that in a microstrip antenna array containing emitters made in the form of a rectangle, the centers of which are located in the nodes of the rectangular coordinate grid and separated by gaps on each branch of the rectangular coordinate grid, and the side edges of the radiators are parallel to the corresponding axes of this rectangular coordinate grid, while the middle emitters of one and the other central branches of the rectangular coordinate grid, respectively, are made in the form of a rectangular flax, one side of which, parallel to the corresponding central branch of the rectangular coordinate grid, is equal to the wavelength, and the other side of the emitter adjacent to it is equal to half the wavelength, the remaining radiators of the antenna array are made in the form of a square, the side of which is equal to the wavelength, with each average to the emitter of one and the other central branches of the rectangular coordinate grid at a point located on the middle of the lateral edge, with a length equal to the wavelength, exciting elements are made, made in the form a metal pin, some ends of which are galvanically connected to the corresponding middle emitters, and the second ends are galvanically connected to the power wiring made in the form of four orthogonal to each other, segments of microstrip lines whose axes are pairwise aligned and parallel to the central branches of the rectangular coordinate grid, respectively, at this, the dielectric substrate of the power wiring is installed parallel to the dielectric substrate of the microstrip antenna array, and the second ends of the of sinking elements of the middle emitters of one and the other central branches of a rectangular coordinate grid are included in the corresponding segments of the microstrip power supply lines along the axial lines, while the segment of the input transmission line is connected to the extension of one of the four segments of the microstrip power supply lines, and the introduced three segments of the input transmission lines are connected to the continuation of the three other segments of the microstrip power supply lines, while the length of all four segments of the microstrip power supply lines On the other hand, it is limited by the connection point of the corresponding second end of the exciting element of the middle emitters closest to the origin of one and the other central branches of the rectangular coordinate grid of the microstrip antenna array, and the microstrip antenna array contains an even number of emitters.
Микрополосковая антенная решетка структурно представляет собой две независимые взаимно перпендикулярные системы линеек излучателей, продольные оси которых параллельны соответствующим ветвям прямоугольной координатной сетки. Каждая линейка излучателей состоит из цепочки злектромагнитно связанных между собой пассивных излучателей в форме квадрата, со стороной, равной длине волны, и среднего активного излучателя в форме прямоугольника со сторонами, равными длине волны и половине длине волны соответственно, и соединенный возбуждающим элементом с соответствующим отрезком микрополосковой линии разводки питания. Каждой системе линеек излучателей присуще только то направление ориентации линейного вектора поляризации электрического поля, при котором продольная ось линейки излучателей будет параллельна соответствующей ветви прямоугольной координатной сетки. Поскольку каждый излучатель квадратной формы микрополосковой антенной решетки, соответствующей парой боковых кромок, одновременно входит в состав одной и другой систем линеек излучателей, то в каждом излучателе квадратной формы одновременно могут возбуждаться колебания двух независимых и ортогональных между собой линейных поляризаций - вертикальной и горизонтальной со своими значениями амплитудами и фазами. Каждая система средних активных излучателей, соответствующей ветви прямоугольной координатной сетки, разделена на две, и каждая из них объединена лучем - лучи положительного направления, первый луч ось ОХ и второй луч OY, и лучи отрицательного направления, третий луч ось - XO и четвертый луч ось -OY оси координат. Каждая из систем средних излучателей подключена к соответствующему отрезку микрополосковой линии разводки питания, которая в свою очередь подключена к соответствующей входной линии передачи. Ось - XOX с системой средних излучателей соответствует вертикальной составляющей линейного вектора поляризации сигнала, а ось -YOY с системой средних излучателей соответствует горизонтальной составляющей линейного вектора поляризации сигнала. The microstrip antenna array structurally consists of two independent mutually perpendicular systems of emitter lines, the longitudinal axes of which are parallel to the corresponding branches of the rectangular coordinate grid. Each line of emitters consists of a chain of square-shaped passive emitters electromagnetically interconnected, with a side equal to the wavelength, and a medium active emitter in the form of a rectangle with sides equal to the wavelength and half the wavelength, respectively, and connected by an exciting element to the corresponding microstrip power wiring lines. Each system of emitter lines has only that direction of orientation of the linear polarization vector of the electric field, in which the longitudinal axis of the emitter line is parallel to the corresponding branch of the rectangular coordinate grid. Since each square-shaped emitter of a microstrip antenna array, corresponding to a pair of lateral edges, is simultaneously a part of one and the other system of emitter lines, then in each square-shaped emitter oscillations of two independent and orthogonal to each other linear polarizations can be excited - vertical and horizontal with their values amplitudes and phases. Each system of medium active emitters corresponding to a branch of a rectangular coordinate grid is divided into two, and each of them is combined by a ray — rays of the positive direction, the first ray axis OX and the second ray OY, and rays negative direction, the third ray axis XO and the fourth ray axis -OY axis coordinate. Each of the systems of medium emitters is connected to the corresponding segment of the microstrip power distribution line, which in turn is connected to the corresponding input transmission line. The axis - XOX with a system of medium emitters corresponds to the vertical component of the linear signal polarization vector, and the axis -YOY with the system of medium emitters corresponds to the horizontal component of the linear vector of polarization of the signal.
В режиме излучения, в зависимости от амплитуды и фазы СВЧ сигнала, подаваемого на каждую из четырех входных линий передачи разводки питания микрополосковой антенной решеткой, формируется электромагнитное поле заданного вида поляризации. Так, например, микрополосковая антенная решетка: при равноамплитудном и синфазном возбуждении первой и третьей систем средних излучателей, а второй и четвертой систем подключение к согласованной нагрузке - излучает сигнал линейной поляризации с вертикальной ориентацией вектора напряженности электрического поля; при возбуждении второй и четвертой систем средних излучателей, а первой и третьей систем подключение к согласованной нагрузке - излучает сигнал линейной поляризации с горизонтальной ориентацией вектора напряженности электрического поля; при равноамплитудном возбуждении и фазовом распределении 0o, 0o,180o, 180o соответственно первой, второй, третьей и четвертой систем средних излучателей - излучается линейно поляризованный сигнал с ориентацией вектора напряженности электрического поля под углом 45o (относительно первого и второго лучей прямоугольной координатной сетки); при равноамплитудном возбуждении и фазовом распределении 180o, 180o, 0o, 0o соответственно первой, второй, третьей и четвертой систем средних излучателей - излучается сигнал с ориентацией вектора напряженности электрического поля под углом 135o (относительного второго и третьего лучей прямоугольной координатной сетки); при равноамплитудном возбуждении и фазовом распределении 0o, 90o, 0o, 90o, или 90o, 0o, 90o, 0o соответственно первой, второй, третьей и четвертой систем средних излучателей - излучается сигнал круговой правосторонней или левосторонней поляризации, соответственно. Устанавливая амплитудно-фазовое распределение на первой, второй, третьей и четвертой системах средних излучателей по другим законам, можно: формировать излучаемый сигнал эллиптической поляризации, менять угол эллиптичности, менять угол ориентации эллипса поляризации и соотношение амплитуд большой и малой осей эллипса поляризации, т.е. коэффициент эллиптичности. Таким образом можно формировать различные виды поляризационной модуляции сигнала (К.Г. Гусев, А.Д. Филатов, А.П. Сополев / Поляризационная модуляция. М.: Сов. Радио, 1974, стр. 83).In the radiation mode, depending on the amplitude and phase of the microwave signal supplied to each of the four input transmission lines of the power wiring by the microstrip antenna array, an electromagnetic field of a given type of polarization is formed. So, for example, a microstrip antenna array: when the first and third systems of medium emitters are equally amplitude and in phase, and the second and fourth systems are connected to a matched load, it emits a linear polarization signal with a vertical orientation of the electric field vector; upon excitation of the second and fourth systems of medium emitters, and the first and third systems connecting to a matched load - emits a linear polarization signal with a horizontal orientation of the electric field vector; with equal amplitude excitation and phase distribution of 0 o , 0 o , 180 o , 180 o respectively the first, second, third and fourth systems of medium emitters - a linearly polarized signal is emitted with the orientation of the electric field vector at an angle of 45 o (relative to the first and second rays of rectangular coordinate grid); with equal-amplitude excitation and phase distribution of 180 o , 180 o , 0 o , 0 o, respectively, of the first, second, third and fourth systems of medium emitters - a signal is emitted with the orientation of the electric field vector at an angle of 135 o (relative to the second and third rays of a rectangular coordinate grid ); with equal-amplitude excitation and phase distribution of 0 o , 90 o , 0 o , 90 o , or 90 o , 0 o , 90 o , 0 o, respectively, of the first, second, third and fourth systems of medium emitters, a circular right-side or left-side polarization signal is emitted, respectively. By setting the amplitude-phase distribution on the first, second, third, and fourth systems of medium emitters according to other laws, it is possible to: generate a radiated elliptical polarization signal, change the ellipticity angle, change the orientation angle of the polarization ellipse and the ratio of the amplitudes of the major and minor axes of the polarization ellipse, i.e. . ellipticity coefficient. Thus, it is possible to form various types of polarization modulation of a signal (KG Gusev, AD Filatov, AP Sopolev / Polarization modulation. M: Sov. Radio, 1974, p. 83).
В режиме приема, на апертуру антенной решетки падает поляризованная электромагнитная волна с любым видом поляризации: линейно - поляризованная волна, с любой ориентацией вектора напряженности электрического поля в секторе углов от 0o до 180o, волна с круговым правосторонним или левосторонним вращением вектора поляризации, эллиптически поляризованная волна с любым коэффициентом эллиптичности, с любым углом ориентации эллипса поляризации и любым углом эллиптичности. На микрополосковых излучателях вектор напряженности электрического поля принятого сигнала раскладывается, как суперпозиция двухкоординатно - ориентированных, в принятой прямоугольной координатной сетке, на две координатные составляющие сигнала - вертикальную и горизонтальную, каждая из которых возбуждает соответствующую ей систему линеек излучателей с последующим построчным и постолбцевым суммированием в соответствующем для каждой линейки среднем активном излучателе. Окончательное суммирование сигналов со средних излучателей происходит в соответствующем отрезке микрополосковой линии разводки питания и результирующие амплитудные и фазовые составляющие принятого сигнала, адекватные поляризации принятого сигнала, поступают в соответствующие четыре отрезка входных линий передачи.In reception mode, a polarized electromagnetic wave with any type of polarization is incident on the aperture of the antenna array: a linearly polarized wave, with any orientation of the electric field vector in the angle sector from 0 o to 180 o , a wave with circular right or left rotation of the polarization vector, elliptically polarized wave with any coefficient of ellipticity, with any angle of orientation of the ellipse of polarization and any angle of ellipticity. On microstrip radiators, the vector of the electric field strength of the received signal is decomposed, as a superposition of two-coordinate oriented, in the adopted rectangular coordinate grid, into two coordinate components of the signal - vertical and horizontal, each of which excites the corresponding system of emitter lines with subsequent line-by-line and column-wise summation in the corresponding for each line the average active emitter. The final summation of the signals from the middle emitters takes place in the corresponding segment of the microstrip power distribution line, and the resulting amplitude and phase components of the received signal, adequate to the polarization of the received signal, enter the corresponding four segments of the input transmission lines.
Таким образом, амплитудно - фазовое распределение на четырех входных отрезках линий передачи адекватно заданному виду поляризации и поляризационным характеристикам излучаемой или/и принимаемой микрополосковой антенной решеткой электромагнитной волны. Thus, the amplitude - phase distribution at the four input segments of the transmission lines is adequate to the specified type of polarization and polarization characteristics of the electromagnetic wave emitted and / or received by the microstrip antenna array.
Полная симметрия апертуры микрополосковой антенной решетки относительно средних активных излучателей центральных ветвей прямоугольной координатной сетки обеспечивает симметричную диаграмму направленности в E и H плоскостях, а закон амплитудного распределения в апертуре антенной решетки является симметрично опадающим к краям апертуры, что обеспечивает низкий уровень боковых лепестков. The full symmetry of the aperture of the microstrip antenna array relative to the average active emitters of the central branches of the rectangular coordinate grid provides a symmetrical radiation pattern in the E and H planes, and the law of amplitude distribution in the aperture of the antenna array is symmetrically falling to the edges of the aperture, which ensures a low level of side lobes.
Микрополосковая антенная решетка может быть снабжена блоком управления поляризации (БУП), который может быть выполнен состоящим из первого и второго фазовращателя, выходные каналы которых соединены с входными каналами первого и второго трехдецибельными делителями мощности соответственно, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к входным линиям передачи разводки питания микрополосковой антенной решетки, а входные каналы первого и второго фазовращателя являются выходными ортогонально поляризационными каналами БУП. The microstrip antenna array can be equipped with a polarization control unit (PCU), which can be made up of the first and second phase shifters, the output channels of which are connected to the input channels of the first and second three-decibel power dividers, respectively, the output channels of which are the output channels of the PCB, which are connected to input lines of power wiring of the microstrip antenna array, and the input channels of the first and second phase shifters are output orthogonally polarized as many channels as PMU.
Введение БУП в микрополосковую антенную решетку обеспечивает прием одновременно двух ортогональных линейно поляризованных составляющих сигнала (бимодальный прием) и направляет каждую из выделенных поляризационных составляющих сигнала в соответствующий выходной поляризационный канал; в режиме излучения обеспечивает возможность использовать некоторые виды поляризационной модуляции сигнала. The introduction of the PDU into the microstrip antenna array provides the reception of two orthogonal linearly polarized signal components simultaneously (bimodal reception) and directs each of the selected polarization signal components to the corresponding output polarization channel; in radiation mode provides the ability to use some types of polarization modulation of the signal.
БУП может быть выполнен состоящим из первого и второго трехдецибельного делителя мощности, выходные каналы каждого из которых соединены с входными каналами соответствующих фазовращателей, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к соответствующим входным линиям передачи разводки питания микрополосковой антенной решетки, а входной канал первого и второго трехдецибельного делителя мощности соединены с выходными каналами третьего трехдецибельного делителя мощности, входной канал которого является входным каналом БУП. The ECU can be made up of the first and second three-decibel power divider, the output channels of each of which are connected to the input channels of the corresponding phase shifters, the output channels of which are the output channels of the ECU, which are connected to the corresponding input transmission lines of the power wiring of the microstrip antenna array, and the input channel of the first and a second three-decibel power divider connected to the output channels of the third three-decibel power divider, the input channel of which is input channel BUP.
Такое выполнение БУП позволяет обеспечить работу микрополосковой антенной решетки с линейно поляризованными сигналами с любой ориентацией вектора напряженности электрического поля в секторе углов от 0o до 180o в режимах круговой - правосторонней или левосторонней поляризации сигнала; осуществлять поляризационную адаптацию; обеспечивает возможность использовать некоторые виды поляризационной модуляции сигнала.This embodiment of the BCF allows for the operation of a microstrip antenna array with linearly polarized signals with any orientation of the electric field vector in the sector of angles from 0 o to 180 o in the circular - right or left polarized signal modes; carry out polarization adaptation; provides the ability to use some types of polarization modulation of the signal.
БУП может быть выполнен состоящим из первого трехдецибельного делителя мощности, один выходной канал которого соединен с входным каналом первого фазовращателя, а другой его выходной канал и выходной канал первого фазовращателя соединены с входным и развязанным каналами трехдецибельного направленного ответвителя соответственно, проходной и связанный каналы которого соединены с входными каналами второго и третьего трехдецибельными делителями мощности соответственно, выходные каналы второго и третьего трехдецибельных делителей мощности соединены с входными каналами фазовращателей соответственно, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к соответствующим входным линиям разводки питания микрополосковой антенной решетки, а входной канал первого трехдецибельного делителя мощности является входным каналом БУП. ECU can be made up of a first three-decibel power divider, one output channel of which is connected to the input channel of the first phase shifter, and the other its output channel and output channel of the first phase shifter are connected to the input and decoupled channels of the three-decibel directional coupler, respectively, the passage and connected channels of which are connected to input channels of the second and third three-decibel power dividers, respectively, output channels of the second and third three-decibel power dividers spine connected with input channels of phase shifters respectively, which output channels are output channels PCB that are connected to respective input lines of the power distribution microstrip array antenna and the input channel of the first power divider is trehdetsibelnogo inlet PMU.
Такое выполнение БУП позволяет обеспечить микрополосковой антенной решетке работать с сигналами линейной, круговой и эллиптической поляризации, регулировать угол ориентации эллипса поляризации, менять угол эллиптичности, менять соотношение амплитуд большой и малой осей эллипса поляризации (коэффициент эллиптичности), осуществлять полную поляризационную адаптацию в режиме приема и режиме излучения, работать с различными видами поляризационной модуляции сигнала. Such a BUP implementation allows the microstrip antenna array to work with linear, circular and elliptical polarization signals, adjust the orientation angle of the polarization ellipse, change the ellipticity angle, change the ratio of the amplitudes of the major and minor axes of the polarization ellipse (ellipticity coefficient), and perform full polarization adaptation in the receive mode and radiation mode, work with various types of polarization modulation of the signal.
БУП может быть выполнен состоящим из последовательно соединенных первого переключателя и первого циркулятора, второе плечо которого соединено с первым каналом второго переключателя, второй канал которого соединен со вторым каналом первого переключателя, третий канал соединен с первым каналом третьего переключателя, а четвертый канал соединен с согласованной нагрузкой, третье плечо первого циркулятора соединено со вторым каналом третьего переключателя, при этом четвертый переключатель последовательно соединен со вторым циркулятором, второе плечо которого соединено с первым каналом пятого переключателя, второй канал которого соединен со вторым каналом четвертого переключателя, третий канал соединен с первым каналом шестого переключателя, а четвертый канал соединен с согласованной нагрузкой, третье плечо второго циркулятора соединено со вторым каналом шестого переключателя, при этом третий канал первого переключателя и третий канал четвертого переключателя подключены к выходным каналам первого двухканального делителя мощности с коммутируемыми каналами и перестраиваемым коэффициентом деления, входной канал которого является входным каналом БУП, а пятый канал второго переключателя и пятый канал пятого переключателя соединены с входными каналами второго и третьего трехдецибельными делителями мощности соответственно, каждый выходной канал второго и третьего трехдецибельных делителей мощности соединен с входным каналом фазовращателя соответственно, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к соответствующим входным линиям передачи разводки питания микрополосковой антенной решетки, а третий канал третьего переключателя и третий канал шестого переключателя являются выходными поляризационными каналами микрополосковой антенной решетки. The ECU can be made up of a first switch and a first circulator connected in series, the second arm of which is connected to the first channel of the second switch, the second channel of which is connected to the second channel of the first switch, the third channel is connected to the first channel of the third switch, and the fourth channel is connected to the matched load , the third arm of the first circulator is connected to the second channel of the third switch, while the fourth switch is connected in series with the second circulator m, the second arm of which is connected to the first channel of the fifth switch, the second channel of which is connected to the second channel of the fourth switch, the third channel is connected to the first channel of the sixth switch, and the fourth channel is connected to the matched load, the third arm of the second circulator is connected to the second channel of the sixth switch, the third channel of the first switch and the third channel of the fourth switch are connected to the output channels of the first two-channel power divider with switched channels and a tradable division factor, the input channel of which is the input channel of the BCU, and the fifth channel of the second switch and the fifth channel of the fifth switch are connected to the input channels of the second and third three-decibel power dividers, respectively, each output channel of the second and third three-decibel power dividers is connected to the input channel of the phase shifter, respectively, the output channels of which are the output channels of the MCU, which are connected to the corresponding input micro power wiring transmission lines strip antenna array, and the third channel of the third switch and the third channel of the sixth switch are the output polarization channels of the microstrip antenna array.
Такое выполнение БУП позволяет обеспечить микрополосковой антенной решетке режим приема одновременно двух ортогональных линейно поляризованных составляющих сигнала (бимодальный прием) и выделять каждую составляющую сигнала в соответствующий выходной поляризационный канал; осуществлять в режиме приема, в режиме излучения или в режиме приемопередачи равноценную работу с сигналами линейной поляризации с любой ориентацией вектора напряженности электрического поля в секторе углов от 0o до 180o; работать с сигналами круговой поляризации - правосторонней или левосторонней; работать с сигналами эллиптической поляризации, менять угол ориентации эллипса поляризации, менять угол эллиптичности, менять соотношение амплитуд большой и малой осей эллипса поляризации (коэффициент эллиптичности), обеспечивать поляризационную адаптацию во всех режимах работы антенной решетки, работать с различными видами поляризационной модуляции сигнала, обеспечивать высокую поляризационную помехозащищенность.This implementation of the BCF allows you to provide a microstrip antenna array for receiving simultaneously two orthogonal linearly polarized signal components (bimodal reception) and to select each signal component in the corresponding output polarization channel; to carry out equivalent operation with linear polarization signals with any orientation of the electric field intensity vector in the angle sector from 0 o to 180 o in the reception mode, in the radiation mode or in the transceiver mode; work with circular polarization signals - right or left; work with elliptical polarization signals, change the angle of orientation of the ellipse of polarization, change the angle of ellipticity, change the ratio of the amplitudes of the major and minor axes of the ellipse of polarization (ellipticity coefficient), provide polarization adaptation in all modes of operation of the antenna array, work with various types of polarization modulation of the signal, provide high polarization noise immunity.
На фиг. 1 изображена конструкция микрополосковой антенной решетки с поляризационной адаптацией; на фиг. 2 - конструкция микрополосковой разводки питания микрополосковой антенной решетки с поляризационной адаптацией; на фиг. 3 - конструкция металлического экрана, разделяющего диэлектрические подложки антенной решетки и разводки питания; на фиг. 4 - структурная схема блока управления поляризацией антенной решетки с двухканальным поляризационно-ортогональным входом/выходом; на фиг. 5 - структурная схема блока управления антенной решетки для линейной и круговой поляризации с поляризационной адаптацией; на фиг. 6 - структурная схема блока управления поляризацией антенной решетки для любых видов поляризации (линейная, круговая, эллиптическая), с поляризационной адаптацией, с возможностью регулирования угла ориентации, угла эллиптичности, коэффициента эллиптичности эллипса, поляризации, с возможностью работать с различными видами поляризационной модуляции сигнала; на фиг. 7 - структурная схема блока управления поляризацией антенной решетки с переключаемыми режимами работы, с поляризационной адаптацией, с возможностью работы на любых видах поляризации и с возможностью работы с поляризационно-модулированными сигналами. In FIG. 1 shows the design of a microstrip antenna array with polarization adaptation; in FIG. 2 - design of a microstrip power supply for a microstrip antenna array with polarization adaptation; in FIG. 3 - design of a metal screen separating the dielectric substrate of the antenna array and power wiring; in FIG. 4 is a structural diagram of an antenna array polarization control unit with a two-channel polarization-orthogonal input / output; in FIG. 5 is a structural diagram of an antenna array control unit for linear and circular polarization with polarization adaptation; in FIG. 6 is a block diagram of an antenna array polarization control unit for any type of polarization (linear, circular, elliptical), with polarization adaptation, with the ability to control the orientation angle, ellipticity angle, ellipticity coefficient of ellipse, polarization, with the ability to work with various types of polarization modulation of the signal; in FIG. 7 is a structural diagram of a polarization control unit of an antenna array with switchable operating modes, with polarization adaptation, with the ability to work on any type of polarization, and with the ability to work with polarized modulated signals.
Микрополосковая антенная решетка 1 содержит четное количество излучателей, выполненных в форме прямоугольника, центры которых размещены в узлах прямоугольной координатной сетки и разделены между собой, по каждой ветви прямоугольной координатной сетки, зазорами 2 и 3 соответственно, а боковые кромки излучателей расположены параллельно соответствующим осям этой координатной сетки. Средние излучатели 4 одной и другой центральных ветвей 5 и 6 прямоугольной координатной сетки соответственно выполнены в форме прямоугольника, одна сторона 7 каждого из которых, параллельная соответствующей центральной ветви 5 и 6 прямоугольной координатной сетки, равна длине волны, а другая смежная с ней сторона 8 излучателя 4 равна половине длины волны, остальные излучатели 9 антенной решетки 1 выполнены в форме квадрата, сторона 10 которого равна длине волны, при этом к каждому среднему излучателю 4 одной и другой центральных ветвей 5 и 6 прямоугольной координатной сетки в точке, расположенной на середине боковой кромки 7, длиной, равной длине волны и лежащей на одной прямой с одной и другой смежными боковыми кромками 11 и 12, длиной, равной половине длины волны, двух средних излучателей 13 и 14, ближайших к началу координат одной и другой центральных ветвей 5 и 6 третьего квадранта прямоугольной системы координат соответственно, подключены возбуждающие элементы 15, выполненные в виде металлического штыря, одни концы которых гальванически соединены с соответствующими средними излучателями 4, а вторые концы гальвалически соединены с разводкой питания 16, выполненной в виде четырех, ортогональных между собой, отрезков микрополосковых линий 17, 18, 19 и 20, оси 21, 22, 23 и 24 которых попарно соосны и расположены параллельно центральным ветвям 5 и 6 прямоугольной координатной сетки соответственно, при этом диэлектрическая подложка разводки питания 16 установлена параллельно диэлектрической подложке микрополосковой антенной решетки 1, причем вторые концы возбуждающих элементов 15 средних излучателей 4 одной и другой центральных ветвей 5 и 6 прямоугольной координатной сетки включены в соответствующие отрезки микрополосковых линий 17, 18, 19 и 20 разводки питания 16 по осевым линиям 21, 22, 23 и 24, при этом входные линии передачи 25, 26, 27 и 28 подключены к продолжению четырех отрезков микрополосковых линий 17, 18, 19 и 20 разводки питания 16. Длина всех четырех отрезков микрополосковых линий 17, 18, 19 и 20 разводки питания 16 с другой стороны ограничивается точкой подключения соответствующего ему второго конца возбуждающего элемента 15 средних излучателей 4, ближайших к началу координат центральных ветвей 5 и 6 прямоугольной координатной сетки микрополосковой антенной решетки 1. The microstrip antenna array 1 contains an even number of emitters made in the form of a rectangle, the centers of which are located in the nodes of the rectangular coordinate grid and are separated by gaps 2 and 3, respectively, for each branch of the rectangular coordinate grid, and the lateral edges of the radiators are parallel to the corresponding axes of this coordinate the grid. The middle emitters 4 of one and the other central branches 5 and 6 of the rectangular coordinate grid are respectively made in the form of a rectangle, one side 7 of each of which, parallel to the corresponding central branch 5 and 6 of the rectangular coordinate grid, is equal to the wavelength, and the other adjacent side 8 of the radiator 4 is equal to half the wavelength, the remaining emitters 9 of the antenna array 1 are made in the form of a square, side 10 of which is equal to the wavelength, with each of the middle emitter 4 of one and the other central branches 5 and 6 straight angle grid at a point located in the middle of the lateral edge 7, with a length equal to the wavelength and lying on a straight line with one and the other adjacent lateral edges 11 and 12, with a length equal to half the wavelength, of the two
Диэлектрическая подложка разводки питания 16 и диэлектрическая подложка антенной решетки 1 разделены между собой общим металлическим экраном 29, в котором, в местах расположения возбуждающих элементов 15 выполнены круглые отверстия 30, образующие отрезки межуровневых коаксиальных переходов. The dielectric substrate of the
БУП (фиг. 4) состоит из первого 31 и второго 32 фазовращателей, выходные каналы которых соединены с входными каналами первого 33 и второго 34 трехдецибельными делителями мощности соответственно, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к входным линиям передачи 25, 26, 27 28 разводки питания 16 микрополосковой антенной решетки 1, а входные каналы первого 31 и второго 32 фазовращателей являются выходными ортогонально-поляризационными каналами БУП. The PCB (Fig. 4) consists of the first 31 and second 32 phase shifters, the output channels of which are connected to the input channels of the first 33 and second 34 by three-decibel power dividers, respectively, the output channels of which are the output channels of the PCB, which are connected to the
БУП (фиг. 5) состоит из первого 35 и второго 36 трехдецибельных делителей мощности, выходные каналы каждого из которых соединены с входными каналами соответствующих фазовращателей 37, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к соответствующим входным линиям передачи 25, 26, 27 28 разводки питания 16 микрополосковой антенной решетки 1, а входной канал первого 35 и второго 36 трехдецибельных делителей мощности соединены с выходными каналами третьего трехдецибельного делителя мощности 38, входной канал которого является входным каналом БУП. The PCB (Fig. 5) consists of the first 35 and second 36 three-decibel power dividers, the output channels of each of which are connected to the input channels of the
БУП (фиг. 6) состоит из первого трехдецибельного делителя мощности 39, один выходной канал которого соединен с входным каналом первого фазовращателя 40, а другой его выходной канал и выходной канал первого фазовращателя 40 соединены с входным и развязанным каналами трехдецибельного направленного ответвителя 41 соответственно, проходной и связанный каналы которого соединены с входными каналами второго 42 и третьего 43 трехдецибельными делителями мощности соответственно, выходные каналы второго 42 и третьего 43 трехдецибельных делителей мощности соединены с входными каналами фазовращателей 44 соответственно, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к соответствующим входным линиям 25, 26, 27 и 28 разводки питания 16 микрополосковой антенной решетки 1, а входной канал первого трехдецибельного делителя мощности 39 является входным каналом БУП. ECU (Fig. 6) consists of a first three-
БУП (фиг. 7) состоит из последовательно соединенных первого переключателя 45 и первого циркулятора 46, второе плечо которого соединено с первым каналом второго переключателя 47, второй канал которого соединен со вторым каналом первого переключателя 45, третий канал соединен с первым каналом третьего переключателя 48, а четвертый канал соединен с согласованной нагрузкой 49, третье плечо первого циркулятора 46 соединено со вторым каналом третьего переключателя 48, при этом четвертый переключатель 50 последовательно соединен со вторым циркулятором 51, второе плечо которого соединено с первым каналом пятого переключателя 52, второй канал которого соединен со вторым каналом четвертого переключателя 50, третий канал соединен с первым каналом шестого переключателя 53, а четвертый канал соединен с согласованной нагрузкой 54, третье плечо второго циркулятора 51 соединено со вторым каналом шестого переключателя 53, при этом третий канал первого переключателя 45 и третий канал четвертого переключателя 50 подключены к выходным каналам первого двухканального делителя мощности 55 с коммутируемыми каналами и перестраиваемым коэффициентом деления, входной канал которого является входным каналом БУП, а пятый канал второго переключателя 47 и пятый канал пятого переключателя 52 соединены с входными каналами второго 56 и третьего 57 трехдецибельными делителями мощности соответственно, каждый выходной канал второго 56 и третьего 57 трехдецибельных делителей мощности соединен с входным каналом фазовращателя 58 соответственно, выходные каналы которых являются выходными каналами БУП, которые подключены к соответствующим входным линиям передачи 25, 26, 27 и 28 разводки питания 16 микрополосковой антенной решетки 1, а третий канал третьего переключателя 48 и третий канал шестого переключателя 53 являются выходными поляризационными каналами микрополосковой антенной решетки 1. ECU (Fig. 7) consists of a series-connected
Микрополосковая антенная решетка с поляризационной адаптацией работает следующим образом. Microstrip antenna array with polarization adaptation works as follows.
В режиме приема на апертуру микрополосковой антенной решетки 1 падает поляризованная электромагнитная волна с любым видом поляризации: линейно-поляризованная волна с любой ориентацией вектора напряженности электрического поля в секторе углов от 0o до 180o волна с круговым правосторонним или левосторонним вращением вектора поляризации, эллиптически поляризованная волна с любым коэффициентом эллиптичности, с любым углом ориентации эллипса поляризации и любым углом эллиптичности и с любыми видами поляризационной модуляции. На микрополосковых излучателях 4 и 9 вектор напряженности электрического поля принятого сигнала раскладывается как суперпозиция двухкоординатно - ориентированных, в принятой прямоугольной системе координат на две координатные составляющие сигнала. Одна составляющая сигнала - это проекция, параллельная ветви 5, а другая составляющая сигнала - это проекция, параллельная ветви 6 прямоугольной координатной сетки антенной решетки 1. Проекция составляющей электрического поля систем излучателей каждого квадранта прямоугольной координатной сетки антенной решетки 1 возбуждает систему линеек излучателей, продольные оси которых ориентированы вдоль ветви 5 или 6, соответственно. В каждой возбужденной линейке излучателей результирующий сигнал выделяется на соответствующем ей активном среднем излучателе 4. Через возбуждающие элементы 15 сигнал со средних излучателей 4 поступает в соответствующие им отрезки микрополосковых линий 17, 18, 19 и 20 разводки питания 16. Поскольку расстояние между возбуждающими элементами 15 равно или кратно длине волны, то в отрезках микрополосковых линий 17, 13, 19 и 20 разводки питания 16 происходит синфазное суммирование сигналов с подключенных к ним средних излучателей 4. Амплитудные и фазовые составляющие результирующих сигналов, адекватные поляризации принятого сигнала, с отрезков микрополосковых линий 17, 18, 19 и 20 поступают в входные линии передачи 25, 26, 27 и 28 соответственно. Таким образом, результирующий сигнал, в зависимости от вида поляризации принимаемого сигнала, на каждой выходной линии передачи 25, 26, 27 и 28 разводки питания 16 будет иметь свою амплитуду и фазу. Амплитудно-фазовое распределение по четырем входным линиям передачи 25, 26, 27 и 28 полностью определяет характеристики принятого микрополосковой антенной решеткой 1 сигнала.In the reception mode of the aperture of the microstrip antenna array 1, a polarized electromagnetic wave with any type of polarization is incident: a linearly polarized wave with any orientation of the electric field vector in the angle sector from 0 o to 180 o a wave with circular right or left rotation of the polarization vector, elliptically polarized a wave with any coefficient of ellipticity, with any angle of orientation of the ellipse of polarization and any angle of ellipticity, and with any kind of polarization modulation. On microstrip radiators 4 and 9, the vector of the electric field strength of the received signal is decomposed as a superposition of two-coordinate oriented in the adopted rectangular coordinate system into two coordinate components of the signal. One component of the signal is a projection parallel to branch 5, and another component of the signal is a projection parallel to branch 6 of the rectangular coordinate grid of the antenna array 1. The projection of the electric field component of the emitter systems of each quadrant of the rectangular coordinate grid of the antenna array 1 excites a system of emitter lines, longitudinal axes which are oriented along branches 5 or 6, respectively. In each excited line of emitters, the resulting signal is allocated on the corresponding active average emitter 4. Through the exciting elements 15, the signal from the middle emitters 4 enters the corresponding segments of the
В режиме излучения на каждую из четырех входных линий передачи 25, 26, 27 и 28 разводки питания 16 микрополосковой антенной решеткой 1 подается амплитуда и фаза СВЧ сигнала, соответствующая заданному виду поляризации результирующего излучаемого электромагнитного поля. Так, например, микрополосковая антенная решетка 1: при равноамплитудном и синфазном возбуждении первой и третьей систем средних излучателей, а второй и четвертой систем подключение к согласованной нагрузке - излучает сигнал линейной поляризации с вертикальной ориентацией вектора напряженности электрического поля; при возбуждении второй и четвертой систем средних излучателей, а первой и третьей систем подключение к согласованной нагрузке - излучает сигнал линейной поляризации с горизонтальной ориентацией вектора напряженности электрического поля; при равноамплитудном возбуждении и фазовом распределении 0o, 0o, 180o, 180o соответственно первой, второй, третьей и четвертой систем средних излучателей - излучается линейно поляризованный сигнал с ориентацией вектора напряженности электрического поля под углом 45o; при равноамплитудном возбуждении и фазовом распределении 180o, 180o, 0o, 0o соответственно первой, второй, третьей и четвертой систем средних излучателей - излучается сигнал с (ориентацией вектора напряженности электрического поля под углом 135o; при равноамплитудном возбуждении и фазовом распределении 0o, 90o, 0o, 90o или 90o, 0o, 90o, 0o соответственно первой, второй, третьей и четвертой систем средних излучателей - излучается сигнал круговой правосторонней или левосторонней поляризации соответственно. Устанавливая амплитудно-фазовое распределение на первой, второй, третьей и четвертой системах средних излучателей по другим законам, можно: формировать излучаемый сигнал эллиптической поляризации, менять угол эллиптичности, менять угол ориентации эллипса поляризации и соотношение амплитуд большой и малой осей эллипса поляризации, т.е. коэффициент эллиптичности.In the radiation mode, the amplitude and phase of the microwave signal corresponding to a given type of polarization of the resulting radiated electromagnetic field are supplied to each of the four
При подключении БУП (фиг. 4) микрополосковая антенная решетка 1 работает следующим образом. В режиме приема трехдецибельные делители мощности 33 и 34 осуществляют синфазное суммирование сигналов с каналов 25 и 27 вертикально и с каналов 26 и 28 горизонтально поляризованных составляющих соответственно, а фазовращателями 31 и 32 устанавливается требуемое фазовое распределение, обеспечивая тем самым раздельный прием одновременно двух ортогональных линейно-поляризованных составляющих сигнала (бимодальный прием). В режиме излучения за счет двухканального поляризационного входа обеспечивается возможность использования некоторых видов поляризационной модуляции сигнала. When connecting the PCU (Fig. 4) microstrip antenna array 1 operates as follows. In reception mode, three-
При подключении БУП (фиг. 5) микрополосковая антенная решетка 1 работает следующим образом. Трехдецибельными делителями мощности 38, 35 и 36 устанавливается равноамплитудное распределение между выходными каналами, а фазовращателями 35 и 36 необходимое фазовое распределение и сигналы поступают на входные каналы 25, 27 и 26, 28 разводки питания 16; антенная решетка 1, обеспечивая тем самым работу с линейно-поляризованными сигналами с любой ориентацией вектора напряженности электрического поля в секторе углов от 0o до 180o, в режимах круговой - правосторонней или левосторонней поляризации сигнала осуществляет поляризационную адаптацию; обеспечивает возможность использовать некоторые виды поляризационной модуляции сигнала.When connecting the PCU (Fig. 5) microstrip antenna array 1 operates as follows. Three-
При подключении БУП (фиг. 6) микрополосковая антенная решетка 1 работает следующим образом. Фазовращатель 40 устанавливает такое соотношение фаз между сигналами, полученными с трехдецибельного делителя мощности 39, после суммирования которых в трехдецибельном направленном ответвителе 41 на его выходах получаются сигналы с заданным амплитудным соотношением, которые поступают на входные каналы первого 42 и второго 43 трехдецибельных делителей мощности, где делятся пополам и поступают на входные каналы фазовращателей 44. С выходных каналов фазовращателей 44 сигналы поступают на соответствующие входные каналы 25, 26, 27 и 28 разводки питания 16 антенной решетки 1. В этом режиме при равноамплитудном распределении и соответствующих фазовых соотношениях может формироваться сигнал: - с круговой поляризацией правостороннего и левостороннего направления вращения; - с любой ориентацией линейного вектора поляризацией в секторе углов от 0o до 180o; - с эллиптической поляризацией с возможностью изменения угла эллиптичности, угла ориентации эллипса поляризации и коэффициента эллиптичности; - осуществлять поляризационную адаптацию. При полном перераспределении энергии в направленном ответвителе 40 в проходной канал сигнал поступает на входной канал делителя мощности 42 и через фазовращатели 44 на входные каналы 25 и 27 разводки питания 16 антенной решетки 1. В этом режиме поляризация будут линейная вертикальная. При перераспределении энергии в связанный канал направленного ответвителя 41 сигнал поступает на входной канал трехдецибельного делителя мощности 43 и через фазовращатели 44 на входные каналы 26 и 28 разводки питания 16 - поляризация будет линейная горизонтальная.When connecting the PCU (Fig. 6) microstrip antenna array 1 operates as follows.
При подключении БУП (фиг. 7) микрополосковая антенная решетка 1 работает с коммутируемыми режимами, позволяющими обеспечить работу с любой поляризацией сигнала, с различными видами поляризационной модуляции сигнала, в режиме приема и в режиме излучения может осуществлять адаптацию поляризации сигнала, а в режиме приема выделять две ортогональные линейно-поляризованные составляющие сигнала (бимодальный прием) в соответствующий выходной поляризационный канал. When connecting the PCU (Fig. 7), the microstrip antenna array 1 works with switched modes, which allow working with any polarization of the signal, with various types of polarization modulation of the signal, in the reception mode and in the radiation mode, it can adapt the polarization of the signal, and select in reception mode two orthogonal linearly polarized signal components (bimodal reception) to the corresponding output polarization channel.
В режиме излучения сигнал поступает на входной канал двухканального делителя мощности 55 с коммутируемыми каналами и перестраиваемым коэффициентом деления, который устанавливает поляризационные режимы работы антенной решетки 1. В режиме половинного деления делителем мощности 55 сигнал поступает через переключатели 45 и 47 на входной канал трехдецибельного делителя мощности 56, с выходных каналов которого через фазовращатели 58 на входные каналы 25 и 27 разводки питания 16, а через переключатели 50 и 52 на трехдецибельный делитель мощности 57, с выходных каналов которого через фазовращатели 58 на входные каналы 26 и 28 разводки питания 16 антенной решетки 1. В зависимости от разового распределения на выходных каналах БУП можно формировать сигнал с любой круговой поляризацией и любой линейной поляризацией в секторе углов от 0o до 180o. В режиме неравного деления делителем мощности 55 можно формировать сигнал эллиптически поляризованным. В режиме вертикальной поляризации весь сигнал с делителя мощности 55 поступает через переключатели 45 и 47, делитель 56, фазовращатели 58 на входные каналы 25 и 27 разводки питания 16, а входные каналы 26 и 28 через переключатель 52 подключены к согласованной нагрузке 54. В режиме горизонтальной поляризации - переключение входных каналов 25 и 27 на согласованную нагрузку 49, а каналов 26 и 28 на делитель мощности 55.In the radiation mode, the signal is fed to the input channel of the two-
В режиме приема сигнал любого вида поляризации на антенной решетке 1 раскладывается на две ортогональные линейно-поляризованные составляющие сигнала - вертикальную и горизонтальную. Выделенные поляризационные составляющие сигнала через входные каналы 25, 26, 27 и 28 разводки питания 16 на фазовращатели 58. Вертикальные составляющие сигнала суммируются в делителе мощности 56 и через переключатели 47 и 48 поступают в выходной канал составляющей сигнала вертикальной поляризации, а горизонтальные составляющие сигнала суммируются в делителе мощности 57 и через переключатели 52 и 53 поступают в выходной канал составляющей сигнала горизонтальной поляризации. In reception mode, a signal of any kind of polarization on the antenna array 1 is decomposed into two orthogonal linearly polarized signal components - vertical and horizontal. The extracted polarization components of the signal through the
При работе в режиме приема-передачи, в БУП по каждому поляризационному каналу подключаются - переключателями 45, 47 и 48 циркулятор 46 канала вертикальной поляризации, - переключателями 50, 52 и 53 циркулятор 51 канала горизонтальной поляризации. When operating in the transmit-receive mode, in the PCU, the
Симметрия микрополосковой антенной решетки 1 во всех режимах работы и при работе с БУП сохраняет симметрию диаграммы направленности в E и H плоскостях и низкий уровень боковых лепестков. The symmetry of the microstrip antenna array 1 in all operating modes and when working with the PCB maintains the symmetry of the radiation pattern in the E and H planes and the low level of the side lobes.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98121595A RU2138105C1 (en) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | Polarized-adaptation microstrip antenna array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98121595A RU2138105C1 (en) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | Polarized-adaptation microstrip antenna array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2138105C1 true RU2138105C1 (en) | 1999-09-20 |
Family
ID=20212829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98121595A RU2138105C1 (en) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | Polarized-adaptation microstrip antenna array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2138105C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447553C1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Microstrip antenna switching device (masd) |
| RU2449434C2 (en) * | 2006-08-17 | 2012-04-27 | Катрайн-Верке Кг | Adjustable flat antenna |
| RU2474936C1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-02-10 | Владимир Григорьевич Калугин | Device for receiving switched signal polarisation |
| RU2633654C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-10-16 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Antenna switching device (asd) |
-
1998
- 1998-11-27 RU RU98121595A patent/RU2138105C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449434C2 (en) * | 2006-08-17 | 2012-04-27 | Катрайн-Верке Кг | Adjustable flat antenna |
| RU2447553C1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Microstrip antenna switching device (masd) |
| RU2474936C1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-02-10 | Владимир Григорьевич Калугин | Device for receiving switched signal polarisation |
| RU2633654C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-10-16 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Antenna switching device (asd) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2585399B2 (en) | Dual mode phased array antenna system | |
| US3720953A (en) | Dual polarized slot elements in septated waveguide cavity | |
| US3854140A (en) | Circularly polarized phased antenna array | |
| Demmerle et al. | A biconical multibeam antenna for space-division multiple access | |
| US3599216A (en) | Virtual-wall slot circularly polarized planar array antenna | |
| US4868574A (en) | Electronically scanned radar system | |
| KR930011329A (en) | RF Radiator Module for Paste Array with Sensitive Polarization | |
| JP2009517904A (en) | Circularly polarized dual antenna array | |
| CN107359417B (en) | A kind of novel low section electric scanning beams reflected array antenna | |
| JPH07221532A (en) | Phased array antenna | |
| Angeletti et al. | Multimode beamforming networks for space applications | |
| US4163974A (en) | Antenna feed system | |
| RU2138105C1 (en) | Polarized-adaptation microstrip antenna array | |
| US4005425A (en) | Dual quadrature polarization radar system | |
| Delaney | An RF multiple beam-forming technique | |
| US3495263A (en) | Phased array antenna system | |
| SU1052174A3 (en) | Aerial array with limited scanning sector | |
| Tsandoulas et al. | The analysis and design of dual-polarization square-waveguide phased arrays | |
| JPH0734525B2 (en) | Circular waveguide slot antenna | |
| US4156243A (en) | Paraboloid reflector antenna | |
| RU2115201C1 (en) | Microstrip adaptive-polarization antenna array | |
| RU2156524C2 (en) | Microstrip antenna array | |
| RU2138104C1 (en) | Polarized-adaptation microstrip antenna array | |
| RU2156525C2 (en) | Microstrip antenna array | |
| AU603441B2 (en) | Multimode omniantenna with flush mount |