RU2321112C1 - Waveguide-slot antenna array and its power splitter - Google Patents
Waveguide-slot antenna array and its power splitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321112C1 RU2321112C1 RU2006146852/09A RU2006146852A RU2321112C1 RU 2321112 C1 RU2321112 C1 RU 2321112C1 RU 2006146852/09 A RU2006146852/09 A RU 2006146852/09A RU 2006146852 A RU2006146852 A RU 2006146852A RU 2321112 C1 RU2321112 C1 RU 2321112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- power divider
- slot
- odd
- communication
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот (далее СВЧ), а именно к конструкции антенных решеток с частотным сканированием, использующихся в радиолокационных станциях (далее РЛС) и предназначенных для обзора воздушного, надводного и наземного пространства.The invention relates to radio engineering of microwave frequencies (hereinafter referred to as microwave), namely, to the design of antenna arrays with frequency scanning used in radar stations (hereinafter referred to as radar) and intended for viewing air, surface and ground space.
Широко известные и применяемые в радиолокации антенны с частотным сканированием представляют собой плоскую решетку из волноводно-щелевых линейных излучателей (далее линейки), соединенных с делителем мощности, выполненным в виде змейкового волновода, свернутого в Е-плоскости, и содержащим элементы связи с линейками. Описание конструкции и принципа работы таких антенн содержится во многих источниках, в частности в «Сканирующие антенные системы СВЧ» т.3, под ред. Г.Т.Маркова и А.Ф.Чаплина, изд. «Советское радио», М., 1971 г. и «Антенны и устройства СВЧ», под ред. Д.И.Воскресенского, изд. «Советское радио», М., 1972 г. Аналогами предлагаемого изобретения также являются антенна частотного сканирования РЛС AN/SPS-48 фирмы ITT Gilfillan, США («Зарубежное военное обозрение» №5, 1980 г., «Aviation Wee» №24, 1984 г., ТИЭИР т.73, №2), антенны, используемые в трехкоординатных РЛС (патенты №: RU 35688, RU 2254593, RU 51754), и антенны по патентам № SU 1597986 и GB 2051486. Существенным недостатком известных антенн является то, что коэффициент стоячей волны по напряжению (далее КСВН) на входе делителя мощности на частоте нормали резко возрастает в результате синфазного сложения большого числа отражений от изгибов ответвителей змейкового волновода делителя мощности, что получило в литературе название «эффект нормали». Частота нормали - это частота сигнала, соответствующая формированию диаграммы направленности с максимумом в направлении нормали к продольной оси линии змейкового волновода делителя мощности (см. «Антенны и устройства СВЧ», под ред. Д.И.Воскресенского, изд. «Советское радио», М., 1972 г., стр.41, 42). Наличие эффекта нормали делает невозможной работу РЛС на частотах, пораженных резонансом, так как ухудшаются все параметры диаграммы направленности антенны и создаются перенапряжения в передающем тракте, которые могут привести к электрическим пробоям.Widely known and used in radiolocation, frequency scanning antennas are a flat array of waveguide-slot linear emitters (hereinafter referred to as the rulers) connected to a power divider made in the form of a serpentine waveguide folded in the E-plane and containing coupling elements with rulers. A description of the design and principle of operation of such antennas is contained in many sources, in particular, in “Scanning microwave antenna systems” Vol. 3, ed. G.T. Markov and A.F. Chaplin, ed. Soviet Radio, Moscow, 1971, and Antennas and Microwave Devices, ed. D.I. Voskresensky, ed. Sovetskoe Radio, M., 1972. Analogs of the present invention are also an antenna of frequency scanning radar AN / SPS-48 manufactured by ITT Gilfillan, USA (Foreign Military Review No. 5, 1980, Aviation Wee No. 24, 1984, TIER T.73, No. 2), antennas used in three-coordinate radars (patents: RU 35688, RU 2254593, RU 51754), and antennas according to patents SU 1597986 and GB 2051486. A significant disadvantage of the known antennas is that that the standing wave voltage coefficient (hereinafter referred to as VSWR) at the input of the power divider at the normal frequency increases sharply as a result of in-phase addition of a large the number of reflections from the bends of the taps of the serpentine waveguide of the power divider, which is called the “normal effect” in the literature. The normal frequency is the signal frequency corresponding to the formation of a radiation pattern with a maximum in the normal direction to the longitudinal axis of the line of the snake waveguide of the power divider (see "Antennas and microwave devices", edited by D.I. Voskresensky, ed. "Soviet Radio", M., 1972, p. 41, 42). The presence of the normal effect makes it impossible to operate the radar at frequencies affected by resonance, since all parameters of the antenna pattern are deteriorating and overvoltages are created in the transmitting path, which can lead to electrical breakdowns.
В качестве прототипа в части конструкции и общего принципа работы волноводно-щелевой антенной решетки может быть принята антенна частотного сканирования по патенту № RU 2284079, выполненная в виде плоской решетки волноводно-щелевых линейных излучателей, соединенных через элементы связи с делителем мощности. Делитель мощности выполнен в виде змейкового волновода, свернутого в Е-плоскости. Элементы связи делителя мощности с линейками разделены на две группы - четные и нечетные путем разнесения в пространстве продольных осей делителя мощности, содержащих четные и нечетные элементы связи, относительно друг друга на расстояние, равное целому нечетному числу четвертей длины волны в волноводе делителя мощности на частоте нормали. Существенным недостатком прототипа является то, что делитель мощности на промежутке между соседними элементами связи выполнен с одним 180-градусным изгибом (см. Фиг.2 к патенту № RU 2284079). Такая конструкция делителя мощности имеет большие габариты и способствует увеличению общего веса антенны из-за большой массы металла в промежутках между изгибами волновода. Кроме того, автоматически не достигается согласование фаз четных и нечетных выходов делителя мощности в случае неравенства размеров широких стенок волноводов линеек и делителя мощности. Достижение указанного требования возможно только за счет нарушения прямолинейной конфигурации линеек, что существенным образом осложняет технологичность изготовления и конструкцию всей антенны.As a prototype in terms of the design and the general principle of operation of the slot-waveguide antenna array, the frequency scanning antenna according to patent No. RU 2284079, made in the form of a flat array of wave-gap slot emitters connected through communication elements to a power divider, can be adopted. The power divider is made in the form of a serpentine waveguide folded in the E-plane. The coupling elements of the power divider with the rulers are divided into two groups - even and odd by spacing in space the longitudinal axes of the power divider, containing even and odd coupling elements, relative to each other by a distance equal to an integer odd number of quarters of the wavelength in the waveguide of the power divider at the normal frequency . A significant disadvantage of the prototype is that the power divider in the gap between adjacent communication elements is made with one 180-degree bend (see Figure 2 to patent No. RU 2284079). This design of the power divider is large and contributes to an increase in the total weight of the antenna due to the large mass of metal in the gaps between the bends of the waveguide. In addition, the phase matching of the even and odd outputs of the power divider is not automatically achieved in the case of inequality in the sizes of the wide walls of the waveguides of the rulers and the power divider. The achievement of this requirement is possible only due to the violation of the rectilinear configuration of the rulers, which significantly complicates the manufacturability and design of the entire antenna.
Прототипом в части конструкции делителя мощности для антенных решеток с частотным сканированием является многоканальный делитель мощности (патент № RU 2250540), который содержит замедляющую структуру в виде волноводной змейки, свернутой в Е-плоскости, и периодическую систему направленных ответвителей (элементов связи делителя мощности с линейками). В качестве элемента периодической системы направленных ответвителей применен плоский П-образный проводник, который размещается в волноводе делителя мощности вблизи узкой стенки и под углом к широким стенкам волновода. Концы проводника соединены с коаксиальным выводом и полосковой нагрузкой, установленной на узкой стенке волновода. Коаксиальные выходы делителя мощности находятся на одной продольной оси делителя мощности и смещены к одной из стенок канала змейкового волновода и к одному краю делителя мощности. Линия змейкового волновода делителя мощности между соседними ответвителями имеет два 180-градусных изгиба, а длина этой линии выбирается кратной нечетному числу полуволн в волноводе делителя мощности на средней частоте рабочего диапазона частот антенной решетки. Применение в качестве элементов связи делителя мощности с линейками направленных ответвителей, представляющих собой ряд мелких деталей и содержащих коаксиальные выводы, значительно снижает надежность работы и осложняет изготовление и обслуживание делителя мощности и всей антенны. Кроме того, расположение элементов связи на одной продольной оси делителя мощности (хоть и смещенной относительно его оси симметрии) не обеспечивает такое снижение КСВН на входе делителя мощности, которое бы позволило полностью исключить появление эффекта нормали, ухудшающего диаграмму направленности антенной решетки.The prototype in terms of the design of the power divider for antenna arrays with frequency scanning is a multi-channel power divider (patent No. RU 2250540), which contains a slowdown structure in the form of a waveguide snake, rolled in the E-plane, and a periodic system of directional couplers (elements of communication between the power divider and the rulers ) A flat U-shaped conductor is used as an element of the periodic system of directional couplers, which is located in the waveguide of the power divider near a narrow wall and at an angle to the wide walls of the waveguide. The ends of the conductor are connected to a coaxial terminal and a strip load mounted on a narrow waveguide wall. The coaxial outputs of the power splitter are located on one longitudinal axis of the power splitter and are offset to one of the walls of the channel of the serpentine waveguide and to one edge of the power splitter. The line of the snake waveguide of the power divider between adjacent couplers has two 180-degree bends, and the length of this line is selected as a multiple of the odd number of half-waves in the waveguide of the power divider at the middle frequency of the operating frequency range of the antenna array. The use of power divider with rulers of directional couplers, which are a series of small parts and containing coaxial leads, significantly reduces the reliability of operation and complicates the manufacture and maintenance of the power divider and the entire antenna. In addition, the location of the communication elements on one longitudinal axis of the power divider (albeit offset relative to its axis of symmetry) does not provide such a reduction in VSWR at the input of the power divider, which would completely eliminate the appearance of a normal effect that worsens the directional pattern of the antenna array.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание волноводно-щелевой антенной решетки с частотным сканированием, работающей в заданном диапазоне частот, и обладающих наименьшим уровнем боковых лепестков при заданной ширине главного лепестка диаграммы направленности.The problem to which the invention is directed, is to create a waveguide-slot antenna array with frequency scanning, operating in a given frequency range, and having the lowest level of side lobes for a given width of the main lobe of the radiation pattern.
Техническими результатами, достигаемыми при реализации заявленного изобретения, являются, в частности, низкий уровень боковых лепестков (от минус 40 до минус 30 дБ); уменьшение КСВН на входе делителя мощности на частоте нормали; увеличение коэффициента усиления; увеличение коэффициента направленного действия; увеличение коэффициента использования поверхности антенного полотна; простота и технологичность изготовления и обслуживания; возможность разбора волноводно-щелевой антенной решетки на две части в области делителя мощности для удобства транспортировки и хранения; уменьшение массогабаритных характеристик волноводно-щелевой антенной решетки и РЛС в целом.The technical results achieved by the implementation of the claimed invention are, in particular, a low level of side lobes (from minus 40 to minus 30 dB); reduction of VSWR at the input of the power divider at the normal frequency; gain increase; increase in directional coefficient; increase in utilization of the surface of the antenna sheet; simplicity and manufacturability of manufacturing and maintenance; the ability to parse the waveguide-slot antenna array into two parts in the area of the power divider for ease of transportation and storage; a decrease in the overall dimensions of the waveguide slot antenna array and the radar as a whole.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в нижеперечисленных признаках, влияющих на достижение заявленных технических результатов при его реализации.The essence of the invention lies in the following features affecting the achievement of the claimed technical results during its implementation.
Волноводно-щелевая антенная решетка (далее ВЩАР) содержит делитель мощности и плоскую решетку волноводно-щелевых линейных излучателей (линеек). Делитель мощности расположен в плоскости, параллельной плоскости, содержащей линейки. Каждый выход делителя мощности соединен через элемент связи с входом соответствующей линейки. Делитель мощности содержит замедляющую структуру в виде змейкового волновода, свернутого в Е-плоскости, и периодическую систему элементов связи с линейками. Линия змейкового волновода делителя мощности на промежутке между соседними элементами связи имеет два 180-градусных изгиба, а ее длина выбирается кратной целому нечетному числу полуволн в волноводе делителя мощности на средней частоте рабочего диапазона ВЩАР. Делитель мощности состоит из двух механически соединенных плит, в каждой из которых выполнено углубление, имеющее змейковую конфигурацию, ширина которого равна размеру узкой стенки волновода делителя мощности, а высота равна половине размера широкой стенки волновода делителя мощности. Продольная ось делителя мощности, содержащая все четные элементы связи, смещена относительно продольной оси делителя мощности, содержащей все нечетные элементы связи, на целое нечетное число четвертей длины волны в волноводе делителя мощности. Элементы связи делителя мощности представляют собой окна связи и согласующие выступы. При этом окна связи выполнены в узкой стенке волновода одной плиты делителя мощности, а согласующие выступы выполнены напротив окон связи на другой узкой стенке волновода второй плиты делителя мощности. Ширина окон связи и высота соответствующих им согласующих выступов выбирается из условия формирования требуемого амплитудно-фазового распределения поля по раскрыву ВЩАР. Каждая линейка представляет собой прямоугольный волновод, в узкой стенке которого выполнены попеременно-наклонные щели, при этом четные линейки имеют зеркальное направление наклона щелей по отношению к направлению наклона щелей нечетных линеек. Разница длин четных и нечетных линеек равна величине, на которую смещены продольные оси делителя мощности, содержащие четные и нечетные элементы связи. При этом центры всех щелей с одинаковыми порядковыми номерами (считая от выхода делителя мощности в линейку) каждой линейки расположены на одной вертикальной оси.The waveguide slot antenna array (hereinafter referred to as the VCHAR) comprises a power divider and a flat array of waveguide slot antenna line emitters (rulers). The power divider is located in a plane parallel to the plane containing the rulers. Each output of the power divider is connected through a communication element to the input of the corresponding line. The power divider contains a slowdown structure in the form of a serpentine waveguide, rolled up in the E-plane, and a periodic system of communication elements with rulers. The line of the snake waveguide of the power divider in the gap between adjacent communication elements has two 180-degree bends, and its length is selected as a multiple of an integer odd number of half-waves in the waveguide of the power divider at the middle frequency of the VCHAR operating range. The power divider consists of two mechanically connected plates, each of which has a recess having a snake configuration, the width of which is equal to the size of the narrow wall of the power divider waveguide, and the height is half the size of the wide wall of the power divider waveguide. The longitudinal axis of the power divider containing all the even coupling elements is offset relative to the longitudinal axis of the power divider containing all the odd coupling elements by an odd integer number of quarters of the wavelength in the waveguide of the power divider. The power divider communication elements are communication windows and matching protrusions. Moreover, the communication windows are made in the narrow wall of the waveguide of one plate of the power divider, and the matching protrusions are made opposite the communication windows on the other narrow wall of the waveguide of the second plate of the power divider. The width of the communication windows and the height of the matching protrusions corresponding to them is selected from the conditions for the formation of the required amplitude-phase distribution of the field by opening the VCHAR. Each ruler is a rectangular waveguide, in the narrow wall of which alternately inclined slots are made, while even rulers have a mirror direction of inclination of the slots with respect to the direction of inclination of the slots of the odd rulers. The difference in the lengths of even and odd rulers is equal to the value by which the longitudinal axes of the power divider are offset, containing even and odd coupling elements. In this case, the centers of all slots with the same serial numbers (counting from the output of the power divider in the line) of each line are located on the same vertical axis.
На Фиг.1 представлен фрагмент конструкции ВЩАР.Figure 1 presents a fragment of the design VCHAR.
На Фиг.2 представлена одна из плит делителя мощности.Figure 2 presents one of the plates of the power divider.
На Фиг.3 представлена схема построения ВЩАР.Figure 3 presents a diagram of the construction of VCHAR.
В соответствии с Фиг.1, 3 ВЩАР состоит из делителя мощности 1 и горизонтально расположенных четных линеек 2 и нечетных линеек 3.In accordance with Figs. 1 and 3, the VCHAR consists of a power divider 1 and horizontally arranged even lines 2 and odd lines 3.
Делитель мощности 1 обеспечивает формирование и сканирование луча в вертикальной плоскости и содержит замедляющую структуру в виде змейкового волновода, свернутого в Е-плоскости, а также элементы связи 5 делителя мощности с линейками 2, 3 (Фиг.2, 3). Змейковый волновод делителя мощности 1 содержит 180-градусные изгибы, прямолинейные участки с элементами связи 5 и прямолинейные участки без элементов связи 5 (далее холостые каналы). На промежутке между соседними элементами связи 5 линия змейкового волновода делителя мощности 1 содержит два 180-градусных изгиба (Фиг.2, 3), а ее длина выбирается кратной целому нечетному числу полуволн в волноводе делителя мощности 1 на средней частоте рабочего диапазона ВЩАР. Прямолинейные участки, содержащие элементы связи 5 и холостые каналы в волноводе делителя мощности 1, располагаются через один. Продольные оси делителя мощности, содержащие все четные и нечетные элементы связи 5 делителя мощности с линейками 2, 3, разнесены относительно друг друга на расстояние Δ, равное целому нечетному числу четвертей длины волны в волноводе делителя мощности 1 (Фиг.2, 3). Смещение продольных осей делителя мощности 1 с четными и нечетными элементами связи на расстояние Δ обеспечивает согласование, то есть низкий уровень КСВН на входе делителя мощности на частоте нормали, и взаимную компенсацию отражений, приходящих на вход делителя мощности от четных и нечетных элементов связи и оказывающихся в противофазе по отношению друг к другу.The power divider 1 provides the formation and scanning of the beam in a vertical plane and contains a slowing structure in the form of a serpentine waveguide, rolled in the E-plane, as well as communication elements 5 of the power divider with rulers 2, 3 (Fig.2, 3). The snake waveguide of the power divider 1 contains 180-degree bends, straight sections with communication elements 5 and straight sections without communication elements 5 (hereinafter idle channels). In the interval between adjacent communication elements 5, the line of the snake waveguide of the power divider 1 contains two 180-degree bends (Figs. 2, 3), and its length is selected as a multiple of an integer odd number of half-waves in the waveguide of the power divider 1 at the average frequency of the VCHAR operating range. Rectilinear sections containing communication elements 5 and idle channels in the waveguide of the power divider 1, are located through one. The longitudinal axis of the power divider, containing all the even and odd coupling elements 5 of the power divider with the lines 2, 3, are spaced relative to each other by a distance Δ equal to an integer odd number of quarters of the wavelength in the waveguide of the power divider 1 (Figure 2, 3). The offset of the longitudinal axes of the power divider 1 with even and odd communication elements by a distance Δ ensures matching, i.e., a low level of VSWR at the input of the power divider at the normal frequency, and mutual compensation of reflections coming to the input of the power divider from even and odd communication elements and appearing in out of phase with respect to each other.
Волновод делителя мощности 1 представляет собой конструкцию из двух плит 6 и 7, в каждой из которых выфрезеровано углубление змейковой конфигурации. Ширина углубления выполняется равной размеру узкой стенки волновода делителя мощности, а высота - равной половине размера широкой стенки волновода делителя мощности. Плиты 6 и 7 делителя мощности 1 механически соединены, а образующиеся при соединении стыки герметизированы анаэробным герметиком. Элементы связи 5 делителя мощности представляют собой окна связи 8 и согласующие выступы 9. Окна связи 8 выполнены в плите 6 в узкой стенке d змейкового волновода делителя мощности 1. Согласующие выступы 9 выполнены в плите 7 на другой узкой стенке d волновода делителя мощности 1 напротив окон 8. Ширина каждого окна 8 и высота соответствующего ему выступа 9 выбираются из условия формирования требуемого амплитудно-фазового распределения поля по вертикальному раскрыву ВЩАР и зависят от уровня мощности СВЧ, необходимого для ответвления в соответствующие линейки 2, 3.The waveguide of the power divider 1 is a structure of two
ВЩАР формирует диаграмму направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Каждая из линеек ВЩАР выполнена на основе прямоугольного волновода сечением a×b, в узкой стенке b которого прорезаны попеременно-наклонные щели 10. Четные и нечетные линейки имеют одинаковое количество щелей 10. Для получения линейного фазового распределения поля по раскрыву ВЩАР расстояние между щелями 10 примерно равно половине длины волны в волноводе линейки 2, 3, а наклон щелей 10 чередуется. При этом направление наклона щелей четных линеек 2 выполнено зеркально по отношению к направлению наклона щелей нечетных линеек 3. Настройка в резонанс на максимуме связи в заданном диапазоне частот регулируется глубиной врезания щели 10 в широкие стенки а линейки 2, 3. Щели каждой из линеек герметизированы лентой из фторопласта. Кроме того, четные линейки 2 и нечетные линейки 3 имеют разную длину. Разница длин четных и нечетных линеек равна величине Δ, на которую разнесены продольные оси делителя мощности 1, содержащие четные и нечетные элементы связи 5 (Фиг.3). Вход каждой из линеек 2 или 3 выполнен в виде волноводного Н-плоскостного уголка, имеющего 45-градусный скос и предназначенного для подключения к соответствующему выходу делителя мощности. На конце каждой линейки 2, 3 установлена согласованная нагрузка 11.VCHAR forms a radiation pattern in the vertical and horizontal planes. Each of the VShAR lines is made on the basis of a rectangular waveguide with the cross section a × b, in the narrow wall b of which alternately inclined slots are cut 10. The even and odd rulers have the same number of slots 10. To obtain a linear phase distribution of the field over the opening of the VChAR, the distance between the slots 10 is approximately equal to half the wavelength in the waveguide line 2, 3, and the slope of the slots 10 alternates. The direction of inclination of the slots of even lines 2 is made mirror-like with respect to the direction of the slots of odd lines 3. Adjustment to resonance at the maximum of communication in a given frequency range is regulated by the depth of incision of slit 10 into wide walls of line 2, 3. The slots of each line are sealed with tape from ftoroplast. In addition, even rulers 2 and odd rulers 3 have different lengths. The difference in the lengths of the even and odd lines is equal to the value Δ, which spaced the longitudinal axis of the power divider 1, containing even and odd communication elements 5 (Figure 3). The input of each of the rulers 2 or 3 is made in the form of a waveguide H-plane angle having a 45-degree bevel and designed to be connected to the corresponding output of the power divider. At the end of each line 2, 3, a coordinated load 11 is installed.
Для обеспечения необходимого сектора сканирования и положения его относительно нормали к ВЩАР размер широкой стенки с волновода делителя мощности 1 выполнен меньше размера широкой стенки а волновода линеек 2, 3. Размер узкой стенки d волновода делителя мощности 1 на прямолинейном участке с элементами связи 5 выполнен равным размеру узкой стенки b волновода линеек 2, 3, а размер узкой стенки d1 волновода делителя мощности 1 в холостом канале выполнен меньше размеров узких стенок b и d. Из-за разницы размеров широких стенок с и а во входных участках, равных величине Δ, линеек 2 образуется ступенчатая фазовая ошибка, приводящая к увеличению уровня боковых лепестков и, как следствие, к ухудшению диаграммы направленности ВЩАР. Компенсирование указанной фазовой ошибки реализуется за счет введения во входные участки линеек 2 фазирующей секции 12, корректирующей фазу за счет изменения (увеличения или уменьшения) электрической длины входного участка линеек 2 на величину, равную возникшей фазовой ошибке (Фиг.1, 3). Фазирующая секция 12 представляет собой устройство, конструктивно изменяющее размер широкой стенки а линейки 2 таким образом, чтобы в пределах длины этой фазирующей секции 12 осуществлялся фазовый сдвиг, требуемый для согласования фаз четных и нечетных выходов делителя мощности 1 на средней частоте рабочего диапазона частот ВЩАР. Длина фазирующей секции 12 выбирается равной половине длины волны в линейке 2 с размером широкой стенки, измененным с учетом введения в нее фазирующей секции 12.To ensure the required scanning sector and its position relative to the normal to VCHAR, the size of the wide wall from the waveguide of the power divider 1 is made smaller than the size of the wide wall and the waveguide of the rulers 2, 3. The size of the narrow wall d of the waveguide of the power divider 1 in the straight section with communication elements 5 is made equal to the size narrow wall b of the waveguide of the rulers 2, 3, and the size of the narrow wall d 1 of the waveguide of the power divider 1 in the idle channel is smaller than the size of the narrow walls b and d. Due to the difference in the sizes of the wide walls c and a in the input sections equal to the Δ value of the lines 2, a stepwise phase error is formed, which leads to an increase in the level of the side lobes and, as a result, to a deterioration in the radiation pattern of the VCHAR. Compensation of the indicated phase error is realized by introducing into the input sections of the rulers 2 a phasing section 12, correcting the phase by changing (increasing or decreasing) the electric length of the input section of the rulers 2 by an amount equal to the resulting phase error (Figs. 1, 3). The phasing section 12 is a device that structurally changes the size of the wide wall a of the line 2 so that within the length of this phasing section 12 the phase shift is carried out, which is required to match the phases of the even and odd outputs of the power divider 1 at the middle frequency of the operating frequency range of the VCHAR. The length of the phasing section 12 is chosen equal to half the wavelength in the ruler 2 with the size of the wide wall, modified taking into account the introduction of the phasing section 12.
Исходя из эксплуатационных требований антенное полотно ВЩАР выполнено разборным на две части, причем разборка производится путем расчленения делителя мощности 1 на две секции, каждая из которых содержит подключенные через элементы связи 5 волноводно-щелевые линейные излучатели 2, 3 (Фиг.3). Соединение двух секций делителя мощности 1 осуществляется изогнутым 180-градусным отрезком волновода 13, длина которого обеспечивает непрерывность фазовой характеристики делителя мощности. В связи с этим, на следующем после стыка (считая от входа делителя мощности по пути распределения мощности СВЧ) участке змейкового волновода делителя мощности 1, содержащем элемент связи 5, волна, пришедшая к этому элементу связи, меняет сове направление на 180 градусов. Следовательно, фаза волны, ответвленная этим элементом связи в четную линейку 2, также меняется на 180 градусов. Для компенсации указанного скачка фазы элементы связи 5 делителя мощности с линейками, находящиеся непосредственно до и после 180-градусного волновода, располагаются на одной продольной оси делителя мощности. При этом линейка 2, подключенная к элементу связи 5 делителя мощности, расположенному непосредственно после 180-градусного волновода (считая от входа делителя мощности), выполняется меньшей длины и с измененным на 180 градусов направлением наклона щелей, то есть выполняется аналогичной нечетной линейке 3.Based on operational requirements, the VSChAR antenna fabric is made collapsible into two parts, and disassembly is carried out by breaking up the power divider 1 into two sections, each of which contains waveguide-slot linear emitters 2, 3 connected through communication elements 5 (Figure 3). The connection of the two sections of the power divider 1 is carried out by a bent 180-degree segment of the waveguide 13, the length of which ensures the continuity of the phase characteristics of the power divider. In this regard, in the next section (counting from the input of the power divider along the microwave power distribution path) the section of the snake waveguide of the power divider 1 containing communication element 5, the wave arriving at this communication element changes its direction by 180 degrees. Therefore, the phase of the wave, branched by this communication element into an even line 2, also changes by 180 degrees. To compensate for this phase jump, the power divider 5 coupling elements with rulers located immediately before and after the 180-degree waveguide are located on the same longitudinal axis of the power divider. In this case, line 2 connected to the power divider communication element 5 located immediately after the 180-degree waveguide (counting from the input of the power divider) is shorter and has a slit direction changed by 180 degrees, that is, it is similar to the odd line 3.
Предлагаемая конструкция ВЩАР была проверена экспериментально. ВЩАР работает в диапазоне частот 2710-2850 МГц и состоит из 54 волноводно-щелевых линейных излучателей, каждый из которых выполнен на основе прямоугольного волновода сечением 72×34 мм, в одной из узких стенок которого прорезано 85 попеременно-наклонных излучающих щелей с шагом, равным 73 мм. Продольные оси делителя мощности, содержащие четные и нечетные элементы связи с линейками, разнесены относительно друг друга на расстояние, равное 1/4 длины волны в волноводной змейке делителя мощности на частоте нормали. Длина линии змейкового волновода делителя мощности на промежутке между соседними элементами связи выполнена равной 3,5 длины волны в волноводе делителя мощности на средней частоте рабочего диапазона ВЩАР. Размер широкой стенки с волновода делителя мощности - 67 мм, размер узкой стенки d волновода делителя мощности на прямолинейных участках с элементами связи - 34 мм, а размер узкой стенки d1 волновода делителя мощности в холостом канале - 24 мм. Фазирующая секция установлена во входной участок каждой четной линейки и имеет длину, равную 45,3 мм. Уровень боковых лепестков составил минус 34 дБ, величина КСВН на входе делителя мощности в рабочем диапазоне частот не превышает 1,5.The proposed design of VCHAR was tested experimentally. VCHCHAR operates in the frequency range 2710-2850 MHz and consists of 54 waveguide-slot linear emitters, each of which is made on the basis of a rectangular waveguide with a cross section of 72 × 34 mm, in one of the narrow walls of which 85 alternately inclined radiating slots are cut with a step equal to 73 mm. The longitudinal axis of the power divider, comprising odd and even elements of communicating with rulers, spaced from each other by a distance equal to one quarter of the wavelength in the waveguide power divider snake at a frequency normal. The length of the line of the serpentine waveguide of the power divider in the gap between adjacent communication elements is made equal to 3.5 wavelengths in the waveguide of the power divider at the middle frequency of the operating range of the VCHAR. The size of the wide wall from the waveguide of the power divider is 67 mm, the size of the narrow wall d of the waveguide of the power divider in straight sections with communication elements is 34 mm, and the size of the narrow wall d 1 of the waveguide of the power divider in the idle channel is 24 mm. The phasing section is installed in the input section of each even line and has a length of 45.3 mm. The level of the side lobes was minus 34 dB, the value of the VSWR at the input of the power divider in the operating frequency range does not exceed 1.5.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146852/09A RU2321112C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Waveguide-slot antenna array and its power splitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146852/09A RU2321112C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Waveguide-slot antenna array and its power splitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2321112C1 true RU2321112C1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39366456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006146852/09A RU2321112C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Waveguide-slot antenna array and its power splitter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2321112C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444098C1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-02-27 | Александр Игоревич Клименко | ULTRABROADBAND RADIATOR FOR PHASED ANTENNA ARRAY OF 8,5-12,5 GHz FREQUENCY RANGE |
| RU2566644C1 (en) * | 2014-07-29 | 2015-10-27 | Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения (АО ЦКБА) | Slotted waveguide antenna |
| RU2593914C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-10 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Waveguide slotted antenna array (versions) |
| RU2594643C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Antenna array with a frequency scanning |
| RU2610824C1 (en) * | 2015-11-27 | 2017-02-15 | Акционерное общество "Московский научно-исследовательский институт "АГАТ" | Resonant slotted-waveguide antenna array with parallel distribution system on unleashed power dividers |
| RU176974U1 (en) * | 2017-06-29 | 2018-02-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | WIDTH ANTENNA FREQUENCY SCANNING ANTENNA ARRAY |
-
2006
- 2006-12-28 RU RU2006146852/09A patent/RU2321112C1/en active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444098C1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-02-27 | Александр Игоревич Клименко | ULTRABROADBAND RADIATOR FOR PHASED ANTENNA ARRAY OF 8,5-12,5 GHz FREQUENCY RANGE |
| RU2566644C1 (en) * | 2014-07-29 | 2015-10-27 | Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения (АО ЦКБА) | Slotted waveguide antenna |
| RU2593914C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-10 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Waveguide slotted antenna array (versions) |
| RU2594643C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Antenna array with a frequency scanning |
| RU2610824C1 (en) * | 2015-11-27 | 2017-02-15 | Акционерное общество "Московский научно-исследовательский институт "АГАТ" | Resonant slotted-waveguide antenna array with parallel distribution system on unleashed power dividers |
| RU176974U1 (en) * | 2017-06-29 | 2018-02-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | WIDTH ANTENNA FREQUENCY SCANNING ANTENNA ARRAY |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107134658B (en) | Miniaturized CTS flat panel array antenna | |
| CN107342454B (en) | Waveguide slot array antenna | |
| CN108123220B (en) | Low-sidelobe waveguide slot array antenna | |
| RU2321112C1 (en) | Waveguide-slot antenna array and its power splitter | |
| US8098189B1 (en) | Weather radar system and method using dual polarization antenna | |
| US4243990A (en) | Integrated multiband array antenna | |
| US9705199B2 (en) | Quasi TEM dielectric travelling wave scanning array | |
| Wang et al. | Waveguide slotted antenna array with broadband, dual-polarization and low cross-polarization for X-band SAR applications | |
| CN101702467B (en) | Circular polarization waveguide standing-wave antenna | |
| RU2321111C1 (en) | Frequency-scanned antenna arrangement | |
| US8493275B2 (en) | Waveguide radiator, especially for synthetic aperture radar systems | |
| CN107706545B (en) | CTS array antenna system with wide-angle scanning function | |
| US11936117B2 (en) | Dual-band multimode antenna feed | |
| Zaman et al. | Ku band linear slot-array in ridge gapwaveguide technology | |
| US6781554B2 (en) | Compact wide scan periodically loaded edge slot waveguide array | |
| CN108539414B (en) | Compact-structure light high-efficiency slot antenna and antenna array | |
| Sakakibara et al. | High-Gain Millimeter-Wave Planar Array Antennas with Traveling-Wave Excitation | |
| Tsunemitsu et al. | Reduction of aperture blockage in the center-feed alternating-phase fed single-layer slotted waveguide array antenna by E-to H-plane cross-junction power dividers | |
| Shijo et al. | Design and development of 77-GHz pair-slot array antenna with single-mode post-wall waveguide for automotive radar | |
| Zhang et al. | A four-way divider for partially-corporate feed in an alternating-phase fed single-layer slotted waveguide array | |
| Wang et al. | Broadband dual polarized waveguide slotted antenna array | |
| JP5300626B2 (en) | Antenna device | |
| Sakakibara et al. | Broadband millimeter-wave microstrip comb-line antenna using corporate feeding system | |
| RU2254648C2 (en) | Two-band antenna array | |
| Garcia-Marin et al. | 3D-Printed frequency-scanned slot array in grating waveguide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100713 |