RU2168816C1 - Radioparent dome wall - Google Patents

Radioparent dome wall Download PDF

Info

Publication number
RU2168816C1
RU2168816C1 RU2000114408A RU2000114408A RU2168816C1 RU 2168816 C1 RU2168816 C1 RU 2168816C1 RU 2000114408 A RU2000114408 A RU 2000114408A RU 2000114408 A RU2000114408 A RU 2000114408A RU 2168816 C1 RU2168816 C1 RU 2168816C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wall
radioparent
dielectric
thickness
polarization
Prior art date
Application number
RU2000114408A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Г. Акопян
Е.А. Старков
А.М. Сухов
Л.С. Турко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие - Московский научно-исследовательский институт "АГАТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие - Московский научно-исследовательский институт "АГАТ" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие - Московский научно-исследовательский институт "АГАТ"
Priority to RU2000114408A priority Critical patent/RU2168816C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2168816C1 publication Critical patent/RU2168816C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: the radioparent wall is designed for antenna domes and protective shelters of antennas of sighting stations and target tracking systems. The radioparent wall has equivalent amplitude and phase characteristics for differently polarized waves. The domes with the claimed walls feature scalar properties, i.e. minimum polarization loss and stable characteristics of bearing errors independent of fluctuation of polarization of the signal reflected from the target. The radioparent dome wall has a dielectric accommodating metal elements in the form of one or two pairs of wire grids. EFFECT: improved radio engineering characteristics, enhanced strength of the dome. 4 dwg, 6 tbl

Description

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования преимущественно в производстве антенных обтекателей и защитных укрытий антенн прицельных станций и систем сопровождения целей. The invention relates to radio engineering and is intended for use mainly in the manufacture of antenna fairings and protective shelters of antennas of sighting stations and target tracking systems.

Известны радиопрозрачные стенки, в том числе с реактивными решетками из металлических элементов с индуктивной (BL) или емкостной (ВC) проводимостью [1].Radio-transparent walls are known, including those with reactive gratings made of metal elements with inductive (B L ) or capacitive (B C ) conductivity [1].

Недостатком таких стенок является существенное различие коэффициентов прохождения КП и фазовых запаздываний Δψ для различно поляризованных волн, т. е. перпендикулярной (КП⊥, Δψ⊥) и параллельной (

Figure 00000002
) поляризаций. Особенно различие велико на углах падения электромагнитной волны θ0 ≥ 60o и достигает для КП⊥ -
Figure 00000003
до 30%, а разность фаз
Figure 00000004
до 25o - 30o.The disadvantage of such walls is a significant difference between the transmission coefficients of the CS and phase delays Δψ for differently polarized waves, i.e., perpendicular (KP⊥, Δψ⊥) and parallel (
Figure 00000002
) polarizations. Especially the difference is large at the angles of incidence of the electromagnetic wave θ 0 ≥ 60 o and reaches for KP⊥ -
Figure 00000003
up to 30%, and phase difference
Figure 00000004
up to 25 o - 30 o .

Известна радиопрозрачная стенка из диэлектрика толщиной t = 0,1λ0, внутри которой расположены металлические элементы в виде проволок [2], где λ0 - длина волны в свободном пространстве, падающей на стенку.Known radiolucent wall of a dielectric with a thickness of t = 0.1λ 0 , inside of which are metal elements in the form of wires [2], where λ 0 is the wavelength in free space incident on the wall.

Кроме различия КП⊥ и

Figure 00000005
и значительной разности фазовых запаздываний
Figure 00000006
, такая стенка не может быть применена для головок самонаведения (ГСН), работающих на коротких волнах сантиметрового диапазона и на миллиметровых волнах из-за малой толщины и, следовательно, низкой прочности обтекателя (t ≅ 1 - 2 мм).In addition to the difference between KP⊥ and
Figure 00000005
and a significant difference in phase delays
Figure 00000006
, such a wall cannot be used for homing heads operating on short wavelengths of the centimeter range and on millimeter waves due to the small thickness and, therefore, low strength of the fairing (t ≅ 1 - 2 mm).

Характеристики такой стенки приведены в таблице 1, где tn - толщина стенки, Sn - шаг решетки, dn - диаметр провода, нормированные к длине волны λ0, а Sg - шаг решетки относительно длины волны в диэлектрике

Figure 00000007
.The characteristics of such a wall are shown in Table 1, where t n is the wall thickness, S n is the lattice pitch, d n is the wire diameter normalized to wavelength λ 0 , and S g is the lattice pitch relative to the wavelength in the dielectric
Figure 00000007
.

Из результатов, приведенных в таблице 1, видно, что разность

Figure 00000008
составляет около 40% от КП⊥. Это приводит к поляризационным потерям P⊥ около 30%
Figure 00000009

Разность фазовых запаздываний достигает на θ0 = 80 - 25o, a θ0 = 82o - 30o, что соответственно приводит к поляризационным потерям P⊥ = 4.7% и P⊥ = 6.7%. Поляризационные потери из-за разности фазовых запаздываний
Figure 00000010
равны
Figure 00000011

Так как большинство антенных обтекателей летательных аппаратов имеют форму тела вращения, при значительных
Figure 00000012
и
Figure 00000013
поляризационные потери P⊥ оказываются существенными, что приведет к потере дальности действия радиолокационной станции (РЛС). Для летательных аппаратов с контуром управления характеристики ошибок пеленга антенны Δα = f(α), вызванные антенным обтекателем, будут зависеть от ориентации вектора поляризации
Figure 00000014
относительно плоскости пеленга (α - угол пеленга антенны).From the results shown in table 1, it is seen that the difference
Figure 00000008
makes up about 40% of KP⊥. This leads to a polarization loss P⊥ of about 30%
Figure 00000009

The difference in phase delays reaches θ 0 = 80 - 25 o , and θ 0 = 82 o - 30 o , which accordingly leads to polarization losses P⊥ = 4.7% and P⊥ = 6.7%. Polarization loss due to phase delay difference
Figure 00000010
are equal
Figure 00000011

Since most antenna fairings in aircraft have the shape of a body of revolution, with significant
Figure 00000012
and
Figure 00000013
the polarization losses P⊥ turn out to be significant, which will lead to a loss in the range of the radar station. For aircraft with a control loop, the error characteristics of the antenna bearing Δα = f (α) caused by the antenna cowl will depend on the orientation of the polarization vector
Figure 00000014
relative to the plane of the bearing (α is the angle of the bearing of the antenna).

Ошибки пеленга таких обтекателей (Δα = f(α)) носят сложный характер, так как они зависят от флюктуации поляризации отраженного от цели сигнала, а векторный характер электромагнитного поля обуславливает появление поляризационных искажений, приводящих к изменению КП обтекателя и ошибок пеленга Δα в зависимости от характеристик его радиопрозрачной стенки. Существенные изменения КП и ошибок пеленга приводят к потере дальности и ухудшению качества сопровождения целей. The bearing errors of such cowls (Δα = f (α)) are complex, since they depend on the fluctuation of the polarization of the signal reflected from the target, and the vector nature of the electromagnetic field causes the appearance of polarization distortions, which lead to a change in the cowling cowl and the bearing errors Δα depending on characteristics of its radiolucent wall. Significant changes in KP and bearing errors lead to loss of range and deterioration in the quality of tracking targets.

Предлагаемое изобретение направлено на создание (синтез) стенки, у которой коэффициенты прохождения (КП) и фазовые запаздывания (Δψ) для различных поляризаций проходящих электромагнитных волн (параллельной и перпендикулярной) практически не отличаются, т.е. КП⊥ -

Figure 00000015
< 5%, a
Figure 00000016
< 5o в диапазоне углов падения электромагнитных волн θ0 (до 80o - 82o) на заданных частотах.The present invention is directed to the creation (synthesis) of a wall in which the transmission coefficients (KP) and phase delays (Δψ) for different polarizations of transmitted electromagnetic waves (parallel and perpendicular) practically do not differ, i.e. KP⊥ -
Figure 00000015
<5%, a
Figure 00000016
<5 o in the range of angles of incidence of electromagnetic waves θ 0 (up to 80 o - 82 o ) at given frequencies.

Обтекатели с такими стенками, имеющими равнозначные амплитудные (КП) и фазовые (Δψ) характеристики, обладают скалярными свойствами, т.е. такие радиопрозрачные стенки обеспечивают минимальные поляризационные потери (P⊥ < 1 - 2%) в обтекателе и характеристики ошибок пеленга антенны Δα = f(α), независимые от поляризационных характеристик отраженного от цели сигнала. Fairings with such walls having equivalent amplitude (KP) and phase (Δψ) characteristics have scalar properties, i.e. such radiolucent walls provide minimal polarization losses (P⊥ <1 - 2%) in the radome and error characteristics of the antenna bearing Δα = f (α), independent of the polarization characteristics of the signal reflected from the target.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение радиотехнических характеристик обтекателя при одновременном повышении его прочности для использования в ГСН, работающих на коротких волнах сантиметрового диапазона и на миллиметровых волнах. The aim of the invention is to improve the radio characteristics of the fairing while increasing its strength for use in GOS operating at short wavelengths of the centimeter range and at millimeter waves.

Указанная цель достигается за счет того, что у радиопрозрачной стенки обтекателя, содержащей диэлектрик с диэлектрической проницаемостью ε и толщиной t, внутри которого расположены металлические элементы с индуктивной проводимостью, электрическая толщина диэлектрика Φ составляет (1.3 - 1.6)n•π радиан, где n = 1 или 2, а металлические элементы выполнены в виде n пар проволочных решеток с расстоянием между ними

Figure 00000017
и шагом между элементами Sg = (0.2 - 0.3), нормированным к длине волны в диэлектрике, при этом пары решеток установлены от каждой поверхности диэлектрика на расстоянии
Figure 00000018
а электрическая толщина радиопрозрачной стенки составляет n•π радиан.This goal is achieved due to the fact that at the radiolucent wall of the fairing containing a dielectric with a dielectric constant ε and thickness t, inside which there are metal elements with inductive conductivity, the electric thickness of the dielectric Φ is (1.3 - 1.6) n • π radian, where n = 1 or 2, and the metal elements are made in the form of n pairs of wire gratings with a distance between them
Figure 00000017
and the step between the elements S g = (0.2 - 0.3) normalized to the wavelength in the dielectric, while pairs of gratings are installed at a distance from each surface of the dielectric
Figure 00000018
and the electrical thickness of the radiolucent wall is n • π radians.

На фиг. 1 представлено схемное изображение радиопрозрачной стенки из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε толщиной t, внутри которого расположена решетка из металлических элементов с индуктивной проводимостью ВL. Для прототипа [2] ε = 4, t/λ0 = 0.1.In FIG. 1 is a schematic representation of a radiolucent wall made of a dielectric with a permittivity ε of thickness t, inside which there is a lattice of metal elements with inductive conductivity B L. For the prototype [2] ε = 4, t / λ 0 = 0.1.

Радиотехнические характеристики и параметры подобной стенки (прототипа) приведены в таблице 1. Radio technical characteristics and parameters of such a wall (prototype) are shown in table 1.

На фиг. 2 показана схема рассматриваемых радиопрозрачных стенок толщиной t с n = 1, т.е. с одной парой проволочных решеток, с расстоянием между ними в толщине диэлектрика

Figure 00000019
, установленных от каждой поверхности диэлектрика на расстоянии
Figure 00000020
.In FIG. 2 shows a diagram of the considered radiolucent walls of thickness t with n = 1, i.e. with one pair of wire gratings, with the distance between them in the thickness of the dielectric
Figure 00000019
installed from each dielectric surface at a distance
Figure 00000020
.

Радиотехнические характеристики и параметры таких стенок приведены в таблицах 2, 3, 4, 6, 7. Radio technical characteristics and parameters of such walls are given in tables 2, 3, 4, 6, 7.

На фиг. 3 показана схема предлагаемой радиопрозрачной стенки толщиной t с n = 2, т.е. с двумя парами проволочных решеток, с расстоянием между ними в толщине диэлектрика

Figure 00000021
, установленных от каждой поверхности диэлектрика на расстоянии
Figure 00000022
. Радиотехнические характеристики и параметры таких стенок приведены в таблице 5.In FIG. 3 shows a diagram of the proposed radiolucent wall of thickness t with n = 2, i.e. with two pairs of wire gratings, with the distance between them in the thickness of the dielectric
Figure 00000021
installed from each dielectric surface at a distance
Figure 00000022
. The radio technical characteristics and parameters of such walls are shown in table 5.

На Фиг. 4 дана схема расположения проволок в решетке с шагом между ними Sg, имеющей индуктивную проводимость BL.In FIG. 4 shows the arrangement of wires in the lattice with a step between them S g having inductive conductivity B L.

Радиопрозрачные стенки, синтезированные с учетом предлагаемых условий, обладают равенством амплитуд (КП) и фаз (Δψ) различно поляризованных составляющих электромагнитного поля. Radiolucent walls synthesized taking into account the proposed conditions have equal amplitudes (KP) and phases (Δψ) of differently polarized components of the electromagnetic field.

Расчеты радиотехнических характеристик проводятся по специально отработанным компьютерным программам. Calculations of radio technical characteristics are carried out according to specially developed computer programs.

Анализ результатов синтеза таких стенок, т.е. их параметров и радиотехнических характеристик приведенных в таблицах 2, 3, 6 и 7 (n = 1), при различных диэлектрических проницаемостях ε диэлектрика показывает, что КП и Δψ° для параллельной и перпендикулярной поляризаций практически равны (ΔКП ≅ 0.02,

Figure 00000023
≅ 2o) в диапазоне углов падения θ0 = 0 - 82o.Analysis of the results of the synthesis of such walls, i.e. their parameters and the radio technical characteristics given in tables 2, 3, 6 and 7 (n = 1), for different permittivities ε of the dielectric shows that the KP and Δψ ° for parallel and perpendicular polarizations are almost equal (ΔKP ≅ 0.02,
Figure 00000023
≅ 2 o ) in the range of angles of incidence θ 0 = 0 - 82 o .

Такими характеристиками при толщинах диэлектрических стенок больше полуволновой (Φ ≥ π радиан) не обладает ни одна среди аналогов и прототипа радиопрозрачных стенок, применяемых на практике в антенных обтекателях. None of the analogs and prototypes of radiolucent walls used in practice in antenna radomes have such characteristics with dielectric wall thicknesses greater than half-wave (Φ ≥ π radians).

Предлагаемые радиопрозрачные стенки, имеющие толщину (1.3 - 1.6)n•π, т. е. больше полуволновых (n = 1), могут быть использованы также для увеличения прочности обтекателя. The proposed radiolucent walls having a thickness (1.3 - 1.6) n • π, i.e., more than half-wave (n = 1), can also be used to increase the strength of the fairing.

Предлагаемая стенка с установкой двух пар проволочных решеток (n = 2) имеет высокие радиотехнические характеристики (см. таблицу 5) при значительной толщине диэлектрика (t = 0.9λ0). Такая стенка по радиотехническим и прочностным параметрам может быть использована для антенных обтекателей ГСН миллиметрового диапазона волн.The proposed wall with the installation of two pairs of wire gratings (n = 2) has high radio technical characteristics (see table 5) with a significant thickness of the dielectric (t = 0.9λ 0 ). Such a wall in terms of radio engineering and strength parameters can be used for antenna fairings of the GOS millimeter wave range.

В таблице 4 приведены характеристики радиопрозрачной стенки, у которой шаг решетки меньше указанного в формуле изобретения, т.е. Sg < 0.2.Table 4 shows the characteristics of the radiolucent wall, in which the lattice pitch is less than that specified in the claims, i.e. S g <0.2.

Сравнение этой стенки со стенкой, указанной в таблице 3 (Sg = 0.2445), показывает, что ΔКП увеличилась на угле падения θ0 = 40o с 0.02 до 0.102, т. е. в 5 раз, a

Figure 00000024
- с 0.3o до 4.5o (на θ0 = 60o).A comparison of this wall with the wall indicated in Table 3 (S g = 0.2445) shows that ΔKP increased at the angle of incidence θ 0 = 40 o from 0.02 to 0.102, i.e., 5 times, a
Figure 00000024
- from 0.3 o to 4.5 o (at θ 0 = 60 o ).

Синтез радиопрозрачной стенки заключается в определении параметров t и Sg при минимальных Δ КП и

Figure 00000025
в требуемом диапазоне углов падения ( θ0 = 0o - 82o) для выбранного материала (ε) и диаметра проводов решетки (dn).The synthesis of a radiolucent wall consists in determining the parameters t and S g at minimum Δ KP and
Figure 00000025
in the desired range of incidence angles (θ 0 = 0 o - 82 o ) for the selected material (ε) and the diameter of the wires of the lattice (dn).

Стенка с ε = 3.4, BL с Sg = 0.24, tn = 0.4, Φ = 1.24, т.е. < 1.3 также имеет увеличенные Δ КП и

Figure 00000026

(для θ° = 80o ΔКП = 0.065,
Figure 00000027
= 7.4o,
для θ° = 82o ΔКП = 0.076,
Figure 00000028
= 8.2o).A wall with ε = 3.4, B L with S g = 0.24, tn = 0.4, Φ = 1.24, i.e. <1.3 also has increased Δ KP and
Figure 00000026

(for θ ° = 80 o ΔКП = 0.065,
Figure 00000027
= 7.4 o ,
for θ ° = 82 o ΔKP = 0.076,
Figure 00000028
= 8.2 o ).

Claims (1)

Радиопрозрачная стенка обтекателя, содержащая диэлектрик с диэлектрической проницаемостью ε и толщиной t, внутри которого расположены металлические элементы с индуктивной проводимостью, отличающаяся тем, что электрическая толщина диэлектрика Φ составляет (1,3...1,6)n•π рад, где n - 1 или 2, а металлические элементы выполнены в виде n пар проволочных решеток, с расстоянием между ними
Figure 00000029
и шагом между элементами Sg-(0,2-0,3), нормированным к длине волны в диэлектрике, при этом пары решеток установлены от каждой поверхности диэлектрика на расстоянии
Figure 00000030
, а электрическая толщина радиопрозрачной стенки составляет n•π рад.Radiolucent wall of a fairing containing a dielectric with a dielectric constant ε and thickness t, inside which there are metal elements with inductive conductivity, characterized in that the electric thickness of the dielectric Φ is (1.3 ... 1.6) n • π rad, where n - 1 or 2, and the metal elements are made in the form of n pairs of wire gratings, with a distance between them
Figure 00000029
and the step between the elements Sg- (0.2-0.3), normalized to the wavelength in the dielectric, while the pairs of gratings are installed from each surface of the dielectric at a distance
Figure 00000030
and the electric thickness of the radiolucent wall is n • π rad.
RU2000114408A 2000-06-05 2000-06-05 Radioparent dome wall RU2168816C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114408A RU2168816C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Radioparent dome wall

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114408A RU2168816C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Radioparent dome wall

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2168816C1 true RU2168816C1 (en) 2001-06-10

Family

ID=20235806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000114408A RU2168816C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Radioparent dome wall

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2168816C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459323C1 (en) * 2011-05-04 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук (ИТПЭ РАН) Radome wall
WO2017082765A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-18 Александр Сергеевич Дмитриев Method and device for forming chaotic radio pulses
RU2815617C1 (en) * 2023-08-11 2024-03-19 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"им. А.Г.Ромашина" Radio transparent radome of navigation antenna system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G.A. E. CRONE et al. DISIGN AND PERFORMANCE OF AIRBORNE RADOMES: A REVIEW, IEE PROC, v.128, PF.F.N07 DECEMBER 1981, p.452. КАПЛУН B.A. Обтекатели антенн СВЧ. - М.: Советское радио, 1974, с.105, 108, 116-117, 137. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459323C1 (en) * 2011-05-04 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук (ИТПЭ РАН) Radome wall
WO2017082765A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-18 Александр Сергеевич Дмитриев Method and device for forming chaotic radio pulses
RU2815617C1 (en) * 2023-08-11 2024-03-19 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"им. А.Г.Ромашина" Radio transparent radome of navigation antenna system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4220957A (en) Dual frequency horn antenna system
Yazeen et al. Electromagnetic performance analysis of graded dielectric inhomogeneous streamlined airborne radome
Tekkouk et al. Multibeam pillbox antenna integrating amplitude-comparison monopulse technique in the 24 GHz band for tracking applications
EP2774219B1 (en) Reflector antenna including dual band splashplate support
Legay et al. Multiple beam antenna based on a parallel plate waveguide continuous delay lens beamformer
US4491845A (en) Wide angle phased array dome lens antenna with a reflection/transmission switch
RU2168816C1 (en) Radioparent dome wall
Wiltse History and evolution of Fresnel zone plate antennas for microwaves and millimeter waves
US5319379A (en) Parabolic dual reflector antenna with offset feed
Lamacchia et al. Non-conventional cavity backed sinuous antenna for UWB radar applications
US3927408A (en) Single frequency, two feed dish antenna having switchable beamwidth
US4103303A (en) Frequency scanned corner reflector antenna
US3611395A (en) Surface wave antenna with beam tilt angle compensation
US2597313A (en) Antenna
Dastkhosh et al. Compact low weight high gain broadband antenna by polarization-rotation technique for X-band radar
Zhang et al. Design of an X-band dual circularly polarized offset reflector antenna
US3543276A (en) Broadband circularly polarized fanshaped beam antenna
RU2755338C1 (en) Waveguide-slot radiator
EP0156549B1 (en) Antenna for circularly polarised radiation
US2556969A (en) Antenna reflector
Zhai et al. Ka-Band Lightweight High-Efficiency Wideband 3D Printed Reflector Antenna
Shen et al. Design of a W-band seeker antenna employing a dielectric-rod feed
Rаdionov et al. Microwave and Millimeter Wave Technologies A New X-Band Mobile Direction Finder
Sander et al. Phase center of helical beam antennas
Han et al. Design and performance of a W-band MMW/IR compound Cassegrain antenna system with a hyperbolic sub-reflector based on frequency selective surface

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170515

MZ4A Patent is void

Effective date: 20170213