RU2234776C2 - Антенная система - Google Patents
Антенная система Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234776C2 RU2234776C2 RU2001110971/09A RU2001110971A RU2234776C2 RU 2234776 C2 RU2234776 C2 RU 2234776C2 RU 2001110971/09 A RU2001110971/09 A RU 2001110971/09A RU 2001110971 A RU2001110971 A RU 2001110971A RU 2234776 C2 RU2234776 C2 RU 2234776C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitters
- pairs
- disks
- antenna system
- coaxial
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано преимущественно в РЛС кругового обзора с фазовым, либо комбинированным способом пеленгации по азимуту и углу места. Техническим результатом является обеспечение формирования нескольких равномерных диаграмм направленности в азимутальной плоскости, которые, в свою очередь, перекрываются между собой в вертикальной (угломестной) плоскости, заполняя верхнюю полусферу и исключая затенение диаграмм возбуждающими устройствами и фидерами питания, тем самым осуществляя мгновенный обзор верхней полусферы и измерение координат цели. Антенная система состоит из набора размещенных вдоль вертикальной оси верхнего излучателя и N (N - целое число, больше 0) пар излучателей. Возбудители каждой из N пар излучателей набора выполнены зеркально-симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей по центру между излучателями пары, в виде короткозамкнутых на одном конце отрезков коаксиала, другой конец которых через плавный переход соединен с краями отверстий в дисках, наружные края дисков соединены с кольцевыми рупорами. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.
Description
Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано преимущественно в РЛС кругового обзора
Известен изотропный излучатель [1] с круговой азимутальной диаграммой направленности, образованной за счет возбуждения радиально симметричной структуры круглым волноводом с волной H11 на круговой поляризации.
Известна также конструкция биконической рупорной антенны с возбуждением решетки щелей через круглый волновод [2].
В этих устройствах центральная часть конструкции целиком занята возбуждающим волноводом, что является препятствием при создании более сложных многоканальных антенных систем.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому изобретению является конструкция антенной системы ретранслятора на связном искусственном спутнике Земли (ИСЗ) “Реле” [3], которая может быть взята за прототип.
В конструкции прототипа для формирования круговых диаграмм используются кольцевые решетки щелевых излучателей, прорезанных в стенках коаксиалов, образованных центральной частью штанги, на которой размещена конструкция ретранслятора. Из-за использования решетки щелевых излучателей неравномерность круговой диаграммы, как указывается в [3], составляет величину ±1,5 дБ, что является недостатком при использовании такой конструкции для фазовой отработки сигналов в азимутальной плоскости, так как приводит к дополнительным ошибкам при определении направления на цель.
Задачей изобретения является создание конструкции антенной системы, обеспечивающей формирование нескольких равномерных диаграмм направленности в азимутальной плоскости, которые, в свою очередь, перекрываются между собой в вертикальной (угломестной) плоскости, заполняя верхнюю полусферу и исключая затенение диаграмм возбуждающими устройствами и фидерами питания.
Поставленная задача достигается тем, что в антенной системе, состоящей из размещенного вдоль вертикальной оси набора из верхнего излучателя и N пар излучателей, возбудители каждой из N пар излучателей набора выполнены зеркально-симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей по центру между излучателями пары (N - целое число, больше 0).
При этом возбудители выполнены в виде короткозамкнутых на одном конце отрезков коаксиала, другой конец которых через плавный переход соединен с краями отверстий в дисках. Диски образуют плоскопараллельный радиальный волновод. Наружные края дисков соединены с кольцевыми рупорами, образующими раскрывы излучателей.
На поверхности наружной или внутренней трубы отрезка коаксиала, параллельно его оси прорезаны две продольные резонансные щели, развернутые по радиусу на 90°, и поперечная резонансная щель. К щелям подведены возбуждающие фидеры, например, в виде симметричных полосковых волноводов, причем фидеры от продольных резонансных щелей соединены через 3-ех дБ направленный ответвитель. По вертикальной оси симметрии размещен коаксиал, соединенный с верхним излучателем набора, который может быть выполнен, например, в виде дискоконусного излучателя или в виде вертикального вибратора, размещенного над диском.
Для сокращения габаритных размеров антенной системы кольцевые рупоры могут быть загнуты по направлению к вертикальной оси симметрии, причем один край этих рупоров соединен с поверхностью параболического тора. При этом излучатель имеет вид антенны типа “песочные часы” с вынесенным из зоны излучения облучателем.
Азимутальные диаграммы каждой пары излучателей формируются за счет излучения волны Н11, возбуждаемой в отрезках коаксиалов через продольные щели во временной и пространственной квадратуре. Через поперечную щель в том же коаксиале возбуждается волна ТЕМ. Верхний излучатель набора также возбуждается волной ТЕМ через коаксиал, размещенный по вертикальной оси симметрии. Число N пар излучателей выбирается из условия перекрытия в вертикальной (угломестной) плоскости набором диаграмм части или всей верхней полусферы, с уровнем пересечения, например, 0,5 по мощности. Выходные сигналы излучателей раздельно поступают на схему обработки.
На фиг.1 схематически изображен общий вид антенной системы, где
1 - верхний излучатель набора;
2 - коаксиал, запитывающий верхний излучатель 1 и пары излучателей 3, 4, 5 (для N=3), образующие набор;
6, 7, 8 - горизонтальные плоскости, проходящие по центру между излучателями каждой пары;
9, 10 - возбудители пары излучателей (3);
11, 12 - возбудители пары излучателей (4);
13, 14 - возбудители пары излучателей (5);
15 - выходной разъем коаксиала 2;
16 - выходные разъемы фидеров для пары излучателей 5. Аналогичные выходные разъемы от пар излучателей 3 и 4 на фиг.1 не показаны.
На фиг.2 изображена антенная система в разрезе для одной пары излучателей (5), где показан отрезок короткозамкнутого коаксиала 17; плавный переход 18 к краям отверстий в дисках 19; диски 20, наружные края которых соединены с кольцевым рупором 21.
Аналогичным образом выполнены излучатели каждой из N пар.
На фиг.2 показан также верхний излучатель 1 набора (фиг.1), выполненный в виде дискоконусной антенны 22 с коаксиалом 23, продольные резонансные щели 24, поперечная резонансная щель 25, подведенные к щелям 24 и 25 возбуждающие фидеры 26, в данном случае выполненные в виде полосковых волноводов, свернутых по поверхности отрезков короткозамкнутого коаксиала 17.
На фиг.3 показан в сечении I-I (I′-I′) фиг.2 отрезок короткозамкнутого коаксиала 17 с продольными резонансными щелями 24, развернутыми по радиусу на 90°, поперечная резонансная щель 25. К щелям подведены возбуждающие фидеры 26, выполненные, например, в виде симметричных полосковых волноводов, где земляными пластинами является поверхность отрезка коаксиала 27 и наружная экранирующая поверхность 28. Отрезки короткозамкнутого коаксиала 17с внутренней трубой 29, щелями 24, 25 и возбуждающими фидерами 26 образуют возбудители 9, 10, 11, 12, 13, 14 (фиг.1).
На фиг.4 показано аналогичное фиг.3 сечение для случая выполнения продольных резонансных щелей 24 и поперечной резонансной щели 25 на поверхности внутренней трубы 29 короткозамкнутого коаксила 17 с внутренней экранирующей поверхностью 28, т.е. полосковый симметричный волновод свернут внутри внутренней трубы 29 короткозамкнутого коаксиала 17.
Возможно использование комбинации резонансных щелей, прорезанных как во внешней, так и во внутренней трубах коаксиала.
На фиг.5 изображена развертка возбудителя на плоскость, в которой через 3-ех дБ направленные ответвители 30, 31 соединены выходы от продольных резонансных щелей 24. Выходы от поперечных резонансных щелей 25 соединены через тройник 32 на общий выход 33. Выходы 34, 35, 36, 37 с 3-ех дБ направленных ответвителей 30, 31 и выход 33 образуют выходные разъемы 16 фидеров для пары излучателей 5. Аналогично выполнены выходы для пар излучателей 3 и 4.
На фиг.6 изображен разрез по линии II-II (II’-II’) развертки фиг.5, на котором видны продольные резонансные щели 24, поперечная резонансная щель 25, возбуждающие фидеры 26, поверхность отрезка коаксиала 27 и наружная экранирующая поверхность 28. Размер d определяет диаметр наружной трубы отрезка короткозамкнутого коаксиала 17.
На фиг.7 показан вариант конструкции с загнутыми наружными краями дисков 20 по направлению к вертикальной оси симметрии, образующими рупор 38. Ближний к оси край этого рупора 38 соединен с поверхностью параболического тора 39. Второй излучатель такой пары зеркально-симметричен первому относительно горизонтального сечения III-III. Размер h определяет разнос по вертикали фазовых центров излучения для пары излучателей.
На фиг.8 изображены нормированные диаграммы по полю в вертикальной плоскости от излучателей набора (половины диаграмм, симметричных относительно вертикальной оси):
- для верхнего излучателя - 40;
- для пар излучателей 3, 4, 5 соответственно 41, 42, 43, ориентированные под углом Θ, равным 60, 30 и 0° соответственно.
Ширина диаграмм в вертикальной плоскости соответствует размерам раскрыва рупоров, равным ~2λ для излучателей пар 3, 4, 5 и ~1λ для верхнего излучателя. Зона перекрытия диаграммами от пар излучателей 3, 4, 5 составляет ~90° по уровню 0,707 ЕMAKC. В горизонтальной плоскости диаграммы имеют вид окружностей для верхнего излучателя 1 и для пар излучателей 3, 4, 5 при возбуждении поперечных щелей 25 (волна ТЕМ).
На фиг.9 изображены диаграммы верхнего излучателя в горизонтальной плоскости 44 и вертикальной плоскости 45 при ориентации максимума диаграммы в направлении угла Θ=0°, для эквивалентного размера раскрыва в вертикальной плоскости ~2λ.
На фиг.10 изображены диаграммы в горизонтальной плоскости 46 и вертикальной плоскости 47 для излучателей пары 5 при возбуждении продольных щелей, размещенных при αAЗ=90°, волной Н11 в коаксиале. Значки “+” и “-” означают перемену фазы на 180° в лепестках диаграммы.
На фиг.11 изображены диаграммы 48 и 49 для излучателей пары 5 при возбуждении продольных щелей, размещенных при αAЗ=0°, волной H11 в коаксиале. Диаграммы в азимутальной плоскости 46 и 48 на фиг.10 и 11 образуют пространственную квадратуру.
На фиг.12 изображены диаграммы в азимутальной 50 и вертикальной 51 плоскостях при возбуждении поперечных щелей излучателей пары 5 волной ТЕМ.
Антенная система работает следующим образом:
- верхний излучатель 1 антенной системы (диаграммы фиг.9) используют для режима излучения, а в приемно-передающем режиме еще и в качестве источника опорного сигнала с дополнительным разносом фазового центра по вертикали;
- нижний излучатель 5 антенной системы имеет совпадающие фазовые центры (диаграммы фиг.10, 11, 12) и используется для работы на прием.
Работу излучателя 5 рассмотрим в режиме передачи при запитке продольных резонансных щелей 24 с выходов 34, 35 (36, 37) через 3-ех дБ направленный ответвитель 30 (31). Результирующие диаграммы направленности излучателя 5 образуют “мгновенные” восьмерки по азимуту, вращающиеся на 360° по азимуту за один период несущей частоты. При этом фазовая характеристика этих диаграмм меняется линейно от 0 до 360° в зависимости от азимутального угла.
Фазовая характеристика диаграммы 50 фиг.12 (для волны ТЕМ) не зависит от азимутального угла.
В силу круговой симметрии данной антенны и линейности фазовой характеристики диаграммы направленности антенны от азимутального угла прихода сигнала от цели в предлагаемой антенной системе отсутствует присущая прототипу неравномерность (±1,5 дБ) круговой диаграммы, что позволяет реализовать большие точности измерения угловых координат.
Дальнейшая обработка принятых сигналов зависит от используемого метода пеленгации, например фазовый суммарно-разностный метод пеленгации в случае использования антенной системы в радиолокационной станции кругового обзора с “мгновенным” обзором по азимуту и в зоне перекрытия по наклону (используя излучатели в полном наборе на фиг.1).
Использование подобной антенной системы перспективно также в охранных устройствах и в других применениях, например в комбинированном амплитудно-фазовом пеленгаторе, а также в РЛС обзора и сопровождения целей, особенно в тех РЛС, где требуются минимальные времена обзора и достаточно высокие точности измерения угловых координат целей.
Источники информации
1. Патент США №2761138 от 10.05.1946 г., кл. 343-781.
2. Патент ФРГ DE 2753180 C3, 1977 г., кл. H 01 Q 13/04.
3. Г.Б.Резников. Антенны летательных аппаратов. М.: Сов. радио, 1967, стр. 343-347, рис.9.7, 9.9.
Claims (2)
1. Антенная система, состоящая из набора размещенных вдоль вертикальной оси верхнего излучателя и N (N - целое число, больше 0) пар излучателей, отличающаяся тем, что возбудители каждой из N пар излучателей набора выполнены зеркально симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей по центру между излучателями пары, в виде короткозамкнутых на одном конце отрезков коаксиала, другой конец которых через плавный переход соединен с краями отверстий в дисках, наружные края дисков соединены с кольцевыми рупорами, на поверхности наружной или внутренней трубы упомянутых отрезков коаксиала параллельно его оси прорезаны две продольные резонансные щели, развернутые по радиусу на 90°, и поперечная резонансная щель, к щелям подведены возбуждающие фидеры, причем фидеры от продольных резонансных щелей соединены через 3-децибельный направленный ответвитель, а по вертикальной оси симметрии размещен коаксиал, соединенный с верхним излучателем набора, выполненным, например, в виде диско-конусной антенны.
2. Антенная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые кольцевые рупоры загнуты по направлению к вертикальной оси симметрии, а один из краев этих рупоров соединен с поверхностью параболического тора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110971/09A RU2234776C2 (ru) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | Антенная система |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110971/09A RU2234776C2 (ru) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | Антенная система |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001110971A RU2001110971A (ru) | 2003-03-27 |
RU2234776C2 true RU2234776C2 (ru) | 2004-08-20 |
Family
ID=33412044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001110971/09A RU2234776C2 (ru) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | Антенная система |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234776C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504057C1 (ru) * | 2012-06-20 | 2014-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Авиационная Холдинговая Компания "Сухой" | Многоцелевая самолетная антенно-фидерная система |
WO2016032355A1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | Limited Liability Company "Topcon Positioning Systems" | Antenna system with reduced multipath reception |
-
2001
- 2001-04-25 RU RU2001110971/09A patent/RU2234776C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РЕЗНИКОВ Г.Б. Антенны летательных аппаратов. - М.: Сов. радио, 1967, с.343-347, рис.9.7, рис.9.9. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504057C1 (ru) * | 2012-06-20 | 2014-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Авиационная Холдинговая Компания "Сухой" | Многоцелевая самолетная антенно-фидерная система |
WO2016032355A1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | Limited Liability Company "Topcon Positioning Systems" | Antenna system with reduced multipath reception |
US9590311B2 (en) | 2014-08-26 | 2017-03-07 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Antenna system with reduced multipath reception |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3665481A (en) | Multi-purpose antenna employing dish reflector with plural coaxial horn feeds | |
US3448450A (en) | Pulse radar for determining angles of elevation | |
JPH0586682B2 (ru) | ||
US2965898A (en) | Antenna | |
EP0888649B1 (en) | Array feed for axially symmetric and offset reflectors | |
RU2234776C2 (ru) | Антенная система | |
Ramsay | Highlights of antenna history | |
US3711858A (en) | Monopulse radar antenna structure | |
CN109446477B (zh) | 一种多模态轨道角动量涡旋波的任意采样接收方法 | |
WO2018096307A1 (en) | A frequency scanned array antenna | |
US2177061A (en) | Object detecting system | |
US2523455A (en) | Object locating system | |
Lukin | Scanning synthetic radiation pattern antennas | |
RU2479897C2 (ru) | Антенный пост радиолокационный станции | |
RU75511U1 (ru) | Моноимпульсная двухчастотная сферическая антенна с поляризационной селекцией сигналов | |
US3534365A (en) | Tracking antenna system | |
US3774222A (en) | Wide-angle planar-beam, antenna adapted for conventional or doppler scan using curved arrays | |
US2575058A (en) | Microwave radar antenna | |
CN213151021U (zh) | 一种可调扇形波束victs阵列天线 | |
US2611870A (en) | Directive antenna system | |
SU1022245A1 (ru) | Отражательна антенна решетка | |
US2540536A (en) | Obstacle detection system | |
RU2127437C1 (ru) | Способ радиолокационного определения координат целей | |
US3277470A (en) | Three dimensional radar system | |
RU2183891C2 (ru) | Способ формирования и устройство малогабаритной фазированной антенной решетки рлс с управляемой по ширине диаграммой направленности |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050426 |