RU2159488C1

RU2159488C1 - Phased annular antenna array

Info

Publication number: RU2159488C1
Application number: RU2000101886A
Authority: RU
Inventors: С.М. Алексеев; В.Г. Быков; М.А. Лесов; В.А. Норватов; Б.В. Сосунов; Н.Г. Фитенко; В.П. Чернолес
Original assignee: Управление государственного надзора за связью по Санкт-Петербургу и Ленинградской области; Военный университет связи
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2000-11-20

Abstract

FIELD: antenna engineering; underground or near-surface receiving or transmitting antennas. SUBSTANCE: annular antenna with controlled directivity pattern has N planar members symmetrically arranged in pairs along diagonal of antenna aperture. Each planar member has pair of radiators in the form of tetragonal plates mounted in coplanar manner in semiconducting medium or on its surface. External leads of radiators are interconnected by short-circuiting conductors and internal ones are connected by means of coaxial cable lengths to feeder channel cables. Short-circuiting conductors of adjacent planar members are electrically interconnected. Equations for dimensions of antenna array components ensuring most extended range of antenna array supplied with power from single feeder channel are given in description of invention. EFFECT: enlarged operating range of antenna fed from single power channel. 11 dwg

Description

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

Заявленная кольцевая фазированная антенная решетка (КФАР) расширяет арсенал средств данного назначения. The claimed ring phased antenna array (KFAR) expands the arsenal of funds for this purpose.

Известны фазированные антенные решетки (ФАР), описанные в книге: Сосунов Б.В., Филиппов В.В. "Основы расчета подземных антенн": -Л., ВАС, 1990. Известные аналоги выполнены в виде нескольких групп параллельных изолированных вибраторов, размещенных в одной плоскости под поверхностью земли. Known phased antenna arrays (PAR), described in the book: Sosunov B.V., Filippov V.V. "Basics of the calculation of underground antennas": -L., YOU, 1990. Well-known analogues are made in the form of several groups of parallel isolated vibrators placed in one plane below the surface of the earth.

Однако известные аналоги имеют малый рабочий диапазон по согласованию из-за резких изменений входного импеданса в диапазоне частот. However, the known analogues have a small working range by agreement due to sharp changes in the input impedance in the frequency range.

Известна также подземная ФАР по пат. РФ N2080712, МПК H 01 Q 21/00, опубл. 25.05.97 г., состоящая из плоских элементов (ПЭ), каждый из которых образован двумя ортогональными парами излучателей. ПЭ размещены в одной плоскости и их излучатели подключены к тракту питания, включающему низкочастотный (н.ч.) и высокочастотный (в.ч.) каналы, а ортогональные пары излучателей запитаны независимо. Also known underground PAR according to US Pat. RF N2080712, IPC H 01 Q 21/00, publ. 05/25/97, consisting of flat elements (PE), each of which is formed by two orthogonal pairs of emitters. PEs are placed in the same plane and their emitters are connected to the power path, including low-frequency (low frequency) and high-frequency (high frequency) channels, and the orthogonal pairs of emitters are powered independently.

Однако известная ФАР обладает неравномерной ДН из-за отсутствия азимутальной симметрии апертуры, требует два тракта питания для н.ч. и в.ч. поддиапазонов и занимает относительно большую площадь. However, the well-known PAR has a non-uniform MD due to the lack of azimuthal symmetry of the aperture, it requires two power paths for low power and h. subbands and occupies a relatively large area.

Наиболее близкой по своей технической сущности к заявленной является кольцевая ФАР по пат. РФ N2133531, МПК H 01 Q 21/00, опубл. 20.07.99 г. Известная ФАР состоит из группы ПЭ, установленных попарно симметрично относительно центрального ПЭ, размещенного в центре апертуры ФАР. Каждый ПЭ состоит из двух ортогональных пар излучателей, размещенных компланарно в пределах полупроводящей среды или на ее поверхности. Излучатели выполнены в форме четырехугольников, симметричных относительно их продольной оси и с отличающимися углами при вершинах, лежащих на этой оси. Продольные оси одной из пар излучателей в каждом ПЭ ориентированы по соответствующей диагонали апертуры ФАР. Внешние концы излучателей в каждом ПЭ соединены короткозамкнутыми (к.з. ) проводниками, примыкающие друг к другу ПЭ электрически соединены. Излучатели ПЭ в центре ФАР подключены к н.ч. тракту питания, а излучатели остальных ПЭ подключены к в.ч. тракту питания. Ортогональные пары излучателей каждого ПЭ запитаны независимо. The closest in its technical essence to the declared is a circular PAR according to US Pat. RF N2133531, IPC H 01 Q 21/00, publ. July 20, 1999. The well-known PAR consists of a group of PEs installed pairwise symmetrically with respect to the central PE located in the center of the PAR aperture. Each PE consists of two orthogonal pairs of emitters located coplanar within the semiconducting medium or on its surface. The emitters are made in the form of quadrangles symmetrical about their longitudinal axis and with different angles at the vertices lying on this axis. The longitudinal axes of one of the pairs of emitters in each PE are oriented along the corresponding diagonal of the PAR aperture. The external ends of the emitters in each PE are connected by short-circuited (short-circuit) conductors, the adjacent PEs are electrically connected. PE emitters in the center of the headlamp are connected to a low the power path, and the emitters of the remaining PEs are connected to the RF food path. Orthogonal pairs of emitters of each PE are powered independently.

При такой схеме достигается идентичность ДН при фазировании излучателей в заданных азимутальных направлениях. With this scheme, the identity of the beams is achieved when phasing emitters in given azimuthal directions.

Однако в ФАР прототипе приемлемая диапазонность достигается применением двух трактов питания в в.ч. и н. ч. поддиапазонах, что усложняет конструкцию антенны и требует относительно большую площадь для ее развертывания. However, in the phased array prototype, acceptable range is achieved by using two power paths in h. and n. including subbands, which complicates the design of the antenna and requires a relatively large area for its deployment.

Целью изобретения является разработка кольцевой ФАР, обеспечивающей широкодиапазонную работу при одном тракте питания. The aim of the invention is the development of a ring HEADLIGHT, providing wide-range operation with a single power path.

Поставленная цель достигается тем, что в известной кольцевой фазированной антенной решетке (КФАР), содержащей группу ПЭ, установленных попарно симметрично относительно центра апертуры КФАР, каждый ПЭ содержит пару излучателей, размещенных компланарно в пределах полупроводящей среды или на ее поверхности и продольные оси которых ориентированы по диагоналям апертуры КФАР, внешние концы излучателей в каждом ПЭ соединены между собой к.з. проводниками, к. з. проводники примыкающих друг к другу ПЭ электрически соединены, а концы излучателей в центре каждого ПЭ подключены к фидерному тракту, причем каждый излучатель выполнен в форме четырехугольника, симметричного относительно его продольной оси и с отличающимися углами при вершинах, лежащих на этой оси, дополнительно введены отрезки коаксиальных кабелей по числу ПЭ КФАР. Излучатели каждого ПЭ подключены к соответствующему коаксиальному кабелю фидерного тракта отрезком коаксиального кабеля. Каждый отрезок коаксиального кабеля установлен от центра апертуры КФАР к примыкающим друг к другу концам излучателей ПЭ вдоль диагонали КФАР, проходящей через ось симметрии этих излучателей. Экранные оболочки всех отрезков коаксиальных кабелей в центре апертуры КФАР электрически соединены. Коаксиальные кабели фидерного тракта размещены под плоскостью апертуры КФАР и ориентированы вдоль одной из диагоналей КФАР, проходящей через точку электрического соединения к.з. проводников примыкающих друг к другу ПЭ. This goal is achieved by the fact that in a known ring phased antenna array (KFAR) containing a group of PEs installed pairwise symmetrically with respect to the center of the aperture of KFAR, each PE contains a pair of emitters placed coplanarly within the semiconducting medium or on its surface and whose longitudinal axes are oriented along the diagonals of the KFAR aperture, the outer ends of the emitters in each PE are connected to each other conductors, short circuit the conductors of adjacent PEs are electrically connected, and the ends of the emitters in the center of each PE are connected to the feeder path, each emitter made in the form of a quadrangle symmetrical about its longitudinal axis and with different angles at the vertices lying on this axis, additionally introduced segments of coaxial cables according to the number of PE KFAR. The emitters of each PE are connected to the corresponding coaxial cable of the feeder path by a piece of coaxial cable. Each segment of the coaxial cable is installed from the center of the aperture of the KFAR to the ends of the PE emitters adjacent to each other along the KFAR diagonal passing through the axis of symmetry of these emitters. The screen sheaths of all segments of coaxial cables in the center of the aperture of the KFAR are electrically connected. Coaxial cables of the feeder path are placed under the aperture plane of the KFAR and are oriented along one of the KFAR diagonals passing through the point of electrical connection of the short circuit conductors adjacent to each other PE.

При такой схеме обеспечивается формирование вдоль диагоналей апертуры КФАР, проходящих через ось симметрии излучателей соответствующей пары ПЭ, общего излучателя с вынесенными точками питания, чем и достигается его широкодиапазонная работа от одного фидерного тракта. With this scheme, the formation along the diagonals of the KFAR aperture, passing through the symmetry axis of the emitters of the corresponding pair of PEs, of a common emitter with remote power points is ensured, which ensures its wide-range operation from one feeder path.

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 КФАР;
на фиг.2 - схема плоского элемента;
на фиг.3 - узел подключения излучателей к кабелям фидерного тракта;
на фиг.4 - схема фидерного тракта;
на фиг.5 - схема блока диаграммо-образующей схемы;
на фиг.6 - схема коммутатора;
на фиг.7 - схема инвертора;
на фиг.8 - схема сумматора;
на фиг.9 - рисунки, поясняющие работу КФАР;
на фиг.10 - результаты экспериментальных измерений КБВ;
на фиг.11 - рассчетные ДН КФАР.The claimed device is illustrated by drawings, which show:
in FIG. 1 - the general scheme of the KFAR;
figure 2 is a diagram of a flat element;
figure 3 - node connecting emitters to the cables of the feeder path;
figure 4 - diagram of the feeder path;
figure 5 is a block diagram of a diagram-forming circuit;
figure 6 - diagram of the switch;
7 is a diagram of an inverter;
on Fig is a diagram of the adder;
figure 9 - drawings explaining the work of KFAR;
figure 10 - the results of experimental measurements of KBM;
figure 11 - calculated day KFAR.

Заявленная кольцевая фазированная антенная решетка, показанная на фиг. 1, состоит из группы из N (на фиг.1 N = 8) плоских элементов (ПЭ) 1, (см. также фиг.2), расположенных попарно симметрично по диагоналям апертуры КФАР (например, диагональ c-c') относительно центра апертуры КФАР (точка "0"). Центры ПЭ 1 расположены по окружности радиуса R. Каждый ПЭ 1 состоит из пары 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. Пары ПЭ 1, установленные на одной диагонали КФАР, запитаны противофазно. Все излучатели установлены компланарно в полупроводящей среде (Земле) или на ее поверхности. Внешние концы излучателей 2 в каждом ПЭ 1 с помощью к.з. проводников 3 соединены друг с другом. К.з. проводники 3, принадлежащие примыкающим друг к другу ПЭ 1, электрически соединены (точки "a"). Форма к.з. проводников 3 принципиального значения не имеет: она может быть в виде ломаной линии или дуги окружности, описывающей излучатели, как это показано на фиг.1 и на фиг.2. Излучатели 2 могут быть выполнены так же как и в прототипе, либо в виде сплошных металлических пластин, либо в виде радиально расходящихся от точек подключения к фидеру проводников (от точек b-b'). Углы α и β выбирают из условия достижения наилучшего согласования в диапазоне рабочих частот в пределах: α =53-58^o; β =165- 175^o. По диагоналям апертуры КФАР, совпадающим с осями симметрии излучателей 2 ПЭ 1, установлены отрезки 4 коаксиального кабеля длиной R. Число отрезков 4 коаксиального кабеля равно числу ПЭ 1 и подключены они одним концом в центре соответствующего ПЭ 1 к примыкающим вершинам излучателей 2 (фиг. 2): экранной оболочкой к одному излучателю (точки "b"), а центральным проводником - к другому (точки "b'").The claimed circular phased array antenna shown in FIG. 1, consists of a group of N (in Fig. 1 N = 8) flat elements (PE) 1, (see also Fig. 2), arranged pairwise symmetrically along the diagonals of the aperture of the KFAR (for example, the diagonal c-c ') relative to the center KFAR aperture (point "0"). The centers of PE 1 are located on a circle of radius R. Each PE 1 consists of a pair of emitters 2 (shaded in FIG. 1) of 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. Pairs of PE 1 mounted on the same diagonal of the KFAR are energized in antiphase. All emitters are installed coplanarly in a semiconducting medium (Earth) or on its surface. The external ends of the emitters 2 in each PE 1 using short circuit conductors 3 are connected to each other. K.z. conductors 3 belonging to adjacent to each other PE 1 are electrically connected (points "a"). Short form conductors 3 does not matter: it can be in the form of a broken line or an arc of a circle describing the emitters, as shown in figure 1 and figure 2. The emitters 2 can be made in the same way as in the prototype, either in the form of solid metal plates, or in the form of conductors radially diverging from the points of connection to the feeder (from points b-b '). The angles α and β are selected from the condition of achieving the best coordination in the range of operating frequencies in the range: α = 53-58 ^o ; β = 165-175 ^o . On the diagonals of the aperture of KFAR, coinciding with the symmetry axes of the emitters 2 PE 1, segments 4 of the coaxial cable R are installed. The number of segments 4 of the coaxial cable is equal to the number PE 1 and they are connected at one end in the center of the corresponding PE 1 to the adjacent vertices of the emitters 2 (Fig. 2 ): the screen sheath to one emitter (point "b"), and the central conductor to another (point "b '").

Вторые концы отрезков 4 коаксиального кабеля подключены в центре апертуры КФАР к соответствующему кабелю фидерного тракта 5 (см. также фиг.3). Причем в центре апертуры КФАР экранные оболочки всех отрезков 4 коаксиальных кабелей электрически соединены, например с помощью проводников 6, (см. фиг. 3) и заземлены (точка "k" на фиг.1 и 3). Отрезки 4 коаксиальных кабелей имеют одинаковую длину R от точек их подключения (b-b') до точек заземления их экранных оболочек (точка "k"). Пучок кабелей 5 фидерного тракта размещен под плоскостью апертуры КФАР и уложен вдоль одной из диагоналей, проходящей через точку электрического соединения (точки "a") к.з. проводников 3, примыкающих друг к другу ПЭ 1. The second ends of the segments 4 of the coaxial cable are connected in the center of the aperture of the KFAR to the corresponding cable of the feeder path 5 (see also figure 3). Moreover, in the center of the KFAR aperture, the screen sheaths of all segments 4 of the coaxial cables are electrically connected, for example, using conductors 6, (see Fig. 3) and grounded (point "k" in Figs. 1 and 3). The segments of 4 coaxial cables have the same length R from the points of their connection (b-b ') to the grounding points of their screen shells (point "k"). A bundle of cables 5 of the feeder path is placed under the aperture plane of the KFAR and laid along one of the diagonals passing through the point of electrical connection (point "a") conductors 3 adjacent to each other PE 1.

Длину L излучателей 2 выбирают из условия достижения приемлемого качества согласования в низкочастотной части рабочего диапазона. Экспериментально установлено, что коэффициент бегущей волны (КБВ) на уровне не менее 0,4 достигается при условии L ≥ 0,02 λ_max, где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона волн. Радиус R соотносится с длиной излучателей L как R/L=2,2-2,3. Таким образом, максимальный размер D апертуры КФАР составляет D=2(R+L). В общем случае фидерный тракт состоит из N-делителей мощности 7 (по числу ПЭ 1), сгруппированных попарно, входы которых подключены к кабелям фидерного тракта от ПЭ 1, расположенных на одной диагонали КФАР. Например, первая пара входов фидерного тракта, являющаяся входами первой пары делителей мощности 7, 7' подключена к кабелям фидерного тракта от первого и (N/2+1)-гo ПЭ 1, вторая - от второго и (N/2+2) и т.д.The length L of the emitters 2 is selected from the condition of achieving an acceptable quality of coordination in the low-frequency part of the operating range. It was experimentally established that the traveling wave coefficient (CBM) of at least 0.4 is achieved under the condition L ≥ 0.02 λ _max , where λ _max is the maximum wavelength of the working wave range. The radius R is related to the length of the emitters L as R / L = 2.2-2.3. Thus, the maximum size D of the QFAR aperture is D = 2 (R + L). In general, the feeder path consists of N-dividers of power 7 (by the number of PE 1), grouped in pairs, the inputs of which are connected to the cables of the feeder path from PE 1, located on one diagonal of the KFAR. For example, the first pair of inputs of the feeder path, which is the inputs of the first pair of power dividers 7, 7 ', is connected to the cables of the feeder path from the first and (N / 2 + 1) -go PE 1, the second from the second and (N / 2 + 2) etc.

Если первым считать ПЭ 1, расположенный вверху на диагонали c-c' (см. фиг. 1), то ПЭ 1, расположенный внизу этой диагонали будет иметь номер N/2+1 = 5 и т.д. Каждый делитель снабжен М выходами. Выходы делителей мощности 7 по методу "перетасовки" подключены к соответствующим N входам каждого из M блоков диаграммообразующих схем (ДОС) 8. Число M блоков ДОС 8 зависит от требований по количеству формируемых независимых лучей диаграммы направленности (ДН) КФАР. Так при M = 1 имеет место однолучевая КФАР, при M=2-двухлучевая и т.д. Максимальное значение M = N/2. Выходы M блоков ДОС 8 являются соответствующими M выходами фидерного тракта. If the first is PE 1 located at the top on the diagonal c-c '(see Fig. 1), then PE 1 located at the bottom of this diagonal will have the number N / 2 + 1 = 5, etc. Each divider is equipped with M outputs. The outputs of the power dividers 7 by the method of "shuffling" are connected to the corresponding N inputs of each of the M blocks of diagram-forming circuits (DOS) 8. The number of M blocks of DOS 8 depends on the requirements for the number of independent rays of the directivity pattern (DN) of the KFAR. So, for M = 1, there is a single-beam KFAR, for M = 2, a two-beam, etc. The maximum value is M = N / 2. The outputs of M blocks of DOS 8 are the corresponding M outputs of the feeder path.

Блоки ДОС 8 идентичны и схема их приведена на фиг. 5. Блок ДОС 8 состоит из N линий задержек (ЛЗ) 9, входы которых являются соответствующими N входами блока ДОС 8. The DOS blocks 8 are identical and their diagram is shown in FIG. 5. The DOS block 8 consists of N delay lines (LZ) 9, the inputs of which are the corresponding N inputs of the DOS block 8.

Выходы ЛЗ 9 попарно (9 и 9') подключены к первому и второму входам соответствующего коммутатора 10, т.е. в каждом блоке ДОС 8 содержится N/2 коммутаторов. Первый и второй выходы каждого из коммутаторов 10 подключены соответственно к первому и второму входам соответствующих инверторов 11, выходы которых подключены к соответствующим N/2 входам сумматора 12. Выход сумматора 12 является выходом соответствующего блока ДОС 8. The outputs LZ 9 in pairs (9 and 9 ') are connected to the first and second inputs of the corresponding switch 10, i.e. in each block of DOS 8 contains N / 2 switches. The first and second outputs of each of the switches 10 are connected respectively to the first and second inputs of the corresponding inverters 11, the outputs of which are connected to the corresponding N / 2 inputs of the adder 12. The output of the adder 12 is the output of the corresponding DOS block 8.

Фазирование i-го луча ДН, где i = 1,2,...M, от N ПЭ 1 в требуемом направлении обеспечивается подключением выходов делителей мощности 7 к соответствующим входам i-го блока ДОС 8 по принципу "перетасовки" их входов. 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. Phasing of the i-th beam of the beam, where i = 1,2, ... M, from N PE 1 in the required direction is provided by connecting the outputs of the power dividers 7 to the corresponding inputs of the i-th block of the dos 8 according to the principle of "shuffling" their inputs. The principle of "shuffling" is known and described in the work: "The principles of construction and characteristics of the 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.

Делители мощности 7 предназначены для разделения мощности сигнала, принятого соответствующим излучателем, по количеству М использованных в фидерном тракте блоков ДОС 8. Делители мощности 7 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 7 are designed to separate the power of the signal received by the respective emitter, according to the number M of DOS 8 blocks used in the feeder path. Power dividers 7 can be implemented according to known binary schemes with the inclusion of transformers on the feeder sections. The principles for calculating such power dividers are known and described, for example, in the books: 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.

Линии задержки 9 предназначены для обеспечения требуемого сдвига по фазе сигнала от соответствующего излучателя, при котором достигается формирование луча ДН в требуемом направлении. ЛЗ 9 могут быть выполнены на коммутируемых отрезках коаксиального кабеля. The delay lines 9 are designed to provide the required phase shift of the signal from the corresponding emitter, at which the formation of the beam of the beam in the desired direction is achieved. LZ 9 can be performed on switched sections of coaxial cable.

Коммутатор 10 предназначен для перекоммутации выходных сигналов от излучателей 2, принадлежащих ПЭ 1, расположенным на концах одной диагонали апертуры КФАР. Этим обеспечивается реверс ДН, т.е. изменение ориентации луча ДН на 180^o. Коммутатор 10 представляет собой двухпозиционный переключатель, показанный на фиг. 6.The switch 10 is designed for switching the output signals from the emitters 2 belonging to PE 1 located at the ends of one diagonal of the aperture of the KFAR. This ensures the reverse of the DN, i.e. a change in the orientation of the beam of the beam at 180 ^o . The switch 10 is a two-position switch shown in FIG. 6.

Инвертор 11 предназначен для синфазного сложения противофазных сигналов от излучателей 2, принадлежащих ПЭ 1, находящимся на концах одной диагонали. Инвертор 11 может быть выполнен в виде трансформатора (фиг. 7), выводы первичной обмотки которого являются входами инвертора 11. Первый вывод вторичной обмотки является выходом инвертора 11, а второй вывод вторичной обмотки заземлен. The inverter 11 is designed for in-phase addition of antiphase signals from emitters 2 belonging to PE 1 located at the ends of one diagonal. The inverter 11 can be made in the form of a transformer (Fig. 7), the primary winding of which are the inputs of the inverter 11. The first output of the secondary winding is the output of the inverter 11, and the second output of the secondary winding is grounded.

Сумматор 12 предназначен для сложения сигналов от всех подключенных к блоку ДОС 8 излучателей. Сумматор может быть выполнен по схеме трансформатора (фиг. 8) с N/2 первичными и одной общей вторичной обмоткой. The adder 12 is designed to add signals from all emitters connected to the DOS unit 8. The adder can be made according to the transformer circuit (Fig. 8) with N / 2 primary and one common secondary winding.

Заявленная КФАР работает следующим образом. Declared KFAR works as follows.

Пары излучателей 2, находящиеся на противоположных концах одной из диагоналей (фиг. 9а), подключены к фидерному тракту противофазно и образуют совместно с отрезками 4 коаксиальных фидеров единый излучатель с вынесенным в двух сечениях возбуждением. Эквивалентная схема такого излучателя показана на фиг. 9б. На этой же схеме показаны эпюры распределения амплитуд тока в низкочастотной части диапазона. Для сравнения на фиг. 9г показаны эпюры для аналогичных двух пар излучателей в прототипе. Очевидно, что общая площадь тока, обусловленная двумя парами излучателей в заявленном устройстве, больше. Это однозначно указывает на их большую действующую длину и, следовательно, более высокую эффективность в сравнении с прототипом. Pairs of emitters 2, located at opposite ends of one of the diagonals (Fig. 9a), are connected out of phase to the feeder path and form, together with segments of 4 coaxial feeders, a single emitter with excitation made in two sections. An equivalent circuit of such an emitter is shown in FIG. 9b. The same diagram shows diagrams of the distribution of current amplitudes in the low-frequency part of the range. For comparison, in FIG. 9g shows diagrams for similar two pairs of emitters in the prototype. Obviously, the total current area due to two pairs of emitters in the claimed device is larger. This clearly indicates their large effective length and, therefore, higher efficiency compared to the prototype.

В высокочастотной части диапазона распределение амплитуд тока вдоль излучателей убывает по экспоненциальному закону (см. фиг. 9в) из-за большего проявления поглощающих свойств полупроводящей среды. Т.е. происходит автоматическая "отсечка" проводников 4 и при этом не нарушается качество согласования в широком диапазоне частот. In the high-frequency part of the range, the distribution of current amplitudes along the emitters decreases exponentially (see Fig. 9c) due to the greater manifestation of the absorbing properties of the semiconducting medium. Those. there is an automatic "cutoff" of the conductors 4 and at the same time the quality of matching is not violated in a wide frequency range.

Диапазонность по согласованию обусловлена также и тем, что каждый ПЭ 1 представляет собой самодополнительную структуру, образованную выбранной формой излучателей 2 и к.з. проводников 3. Отмеченное обеспечивает работу КФАР в KB и УКВ диапазонах от одного общего фидерного тракта, что упрощает конструкцию КФАР и себестоимость ее изготовления. The coordination range is also due to the fact that each PE 1 is a self-complementary structure formed by the selected form of emitters 2 and short circuit 3. The aforementioned ensures the operation of the KFAR in the KB and VHF ranges from one common feeder path, which simplifies the design of the KFAR and the cost of its manufacture.

Проверка качества согласования проведена на опытном образце КФАР, предназначенной для работы в диапазоне 1,5 МГц. Размеры элементов составили D = 25,6 м; L = 4 м; R = 8,8 м, к.з. проводники 3 выполнены из провода диаметром 0,01 м, излучатели изготовлены из пластин оцинкованной жести толщиной 0,5 мм, с углами α =55^o; β =170^o. Результаты экспериментальных измерений коэффициента бегущей волны (КБВ), показанные на фиг. 10, подтверждают возможность широкодиапазонной работы КФАР (КБВ>0,4) при использовании одного фидерного тракта.The approval quality check was carried out on a prototype KFAR, designed to operate in the range of 1.5 MHz. The dimensions of the elements were D = 25.6 m; L = 4 m; R = 8.8 m conductors 3 are made of wire with a diameter of 0.01 m, the emitters are made of galvanized steel plates with a thickness of 0.5 mm, with angles α = 55 ^o ; β = 170 ^o . The results of experimental measurements of the traveling wave coefficient (CBM) shown in FIG. 10, confirm the possibility of wide-range operation of the KFAR (KBV> 0.4) when using one feeder path.

На фиг. 11 приведены рассчитанные парциальные ДН КФАР в азимутальной плоскости при использовании четырех блоков ДОС 8, т.е. при М = 4. Путем подключения к входу приемника соответствующего выхода фидерного тракта и возможности реверсирования ДН достигается возможность устойчивого приема сигналов в полном азимутальном угле при высоком уровне коэффициента направленного действия. In FIG. 11 shows the calculated partial KFAR DNs in the azimuthal plane using four DOS 8 blocks, i.e. at M = 4. By connecting to the input of the receiver the corresponding output of the feeder path and the possibility of reversing the beam, the possibility of stable reception of signals in full azimuthal angle is achieved at a high level of directional coefficient.

Claims

An annular phased antenna array containing a group of planar elements mounted pairwise symmetrically with respect to the center of the aperture of the annular phased antenna array, each planar element contains a pair of emitters located coplanar within the semiconductor medium or on its surface, the longitudinal axes of which are oriented along the diagonals of the aperture of the annular phased antenna array , the outer ends of the emitters in each flat element are interconnected by short-circuited conductors, and the short-circuited the conductors of adjacent flat elements adjacent to each other are electrically connected, the ends of the emitters in the center of each flat element are connected to the feeder path, and each emitter is made in the form of a quadrangle symmetrically with respect to its longitudinal axis and with different angles at the vertices lying on this axis, characterized in that in each flat element, the emitters are connected to the corresponding cable of the feeder path using a piece of coaxial feeder installed from the center of the aperture of the ring phase antenna array to adjacent ends of the emitters along the diagonal of the ring phased antenna array passing through the longitudinal axis of these emitters, and the screen sheaths of the coaxial cable segments are electrically connected to each other in the center of the aperture of the ring phased antenna array, and the coaxial cables of the feeder path are located below the plane apertures of a circular phased antenna array and are oriented along one of the diagonals of a circular phased antenna array passing through the point of electrical connection of short-circuited conductors adjacent to each other flat elements.