RU2325741C1

RU2325741C1 - Phased antenna array element

Info

Publication number: RU2325741C1
Application number: RU2006135429/09A
Authority: RU
Inventors: Леонид Борисович Рошаль (RU); Леонид Борисович Рошаль; Анатолий Иванович Фирсенков (RU); Анатолий Иванович Фирсенков; Владимир Михайлович Крехтунов (RU); Владимир Михайлович Крехтунов; Олег Юрьевич Шевцов (RU); Олег Юрьевич Шевцов
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2008-05-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: element of a feedthrough phased antenna array contains input and output dielectric radiators and a Faraday-type waveguide ferrite phase shifter. The phase shifter consists of a magnetisation winding inside of the magnetic conductor and a ferrite rod installed inside of the winding; the rod has the form of a right-angle prism with N edges where the number of the edges N>4. The magnetic conductor is designed as U-shaped brackets installed by one on each edge of the ferrite rod. The phased antenna array element waveguide is formed by the current-conducting coating of the ferrite rod side surface. There also are two radiator waveguides, two matching waveguides, the diameter of which is more than or equal to the diameter of a circle circumscribed about the ferrite rod cross section, and two short-circuiters with holes along the axis. Each matching dielectric insert is designed as a successive coaxial connection of a washer and a rod installed along the axis inside of the hole, in the cylindrical shank of the dielectric radiator, which is made of a material with a dielectric permeability ε_R=3.8...4.2. Ratios for selecting the dimensions of the matching dielectric insert, the cross section areas of the radiator waveguides, the matching waveguides, and the ferrite rod are given. The dielectric permeability values of the dielectric insert and ferrite rod materials are selected so as to match of the phase shifter with the radiators and to provide a single-wave operating mode. The phased antenna array element is placed in a shell designed as a metallic cylindrical sleeve connected to the radiator waveguides by a glued connection. The external surface of the shell has a printed circuit board, to the contacts of which the magnetisation winding wires led out through shell slots are connected.

EFFECT: creating compact element of feedthrough phased antenna array with low microwave losses and low weight.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и КВЧ диапазонов, в частности к конструкциям элементов фазированных антенных решеток (ФАР), и может быть использовано в радиолокационных системах с электрическим сканированием луча.The invention relates to the field of radio engineering of microwave and EHF ranges, in particular, to designs of elements of phased antenna arrays (PAR), and can be used in radar systems with electric beam scanning.

В настоящее время существует реальная потребность в волноводных ферритовых фазовращателях и элементах ФАР проходного типа на их основе с малыми поперечными размерами для антенных систем с широкоугольным электрическим сканированием луча, работающих на электромагнитных волнах с круговой поляризацией поля. Особенно актуально создание таких элементов ФАР для миллиметрового диапазона длин волн, где разработка элементов ФАР с малыми поперечными размерами встречает определенные технические трудности.Currently, there is a real need for waveguide ferrite phase shifters and phased array phased arrays based on them with small transverse dimensions for antenna systems with wide-angle electric beam scanning operating on electromagnetic waves with circular polarization of the field. Especially relevant is the creation of such PAR elements for the millimeter wavelength range, where the development of PAR elements with small transverse dimensions meets certain technical difficulties.

Известны элементы фазированных антенных решеток проходного типа, осуществляющих электрическое сканирование луча. Каждый из них может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных входного и выходного волноводно-диэлектрических излучателей и размещенного между ними волноводного ферритового фазовращателя с продольным полем намагничивания, работающего на волнах с круговой поляризацией электромагнитного поля.Known elements of phased array antennas of the passage type, carrying out electrical scanning of the beam. Each of them can be made, for example, in the form of input and output waveguide-dielectric emitters connected in series and a waveguide ferrite phase shifter with a longitudinal magnetization field operating between them and operating with circularly polarized electromagnetic fields.

В частности, известен элемент ФАР, представляющий собой единую конструкцию из двух волноводно-диэлектрических стержневых излучателей и волноводного ферритового фазовращателя (Бей Н.А., Крехтунов В.М., Митрохин В.Н. Основы проектирования антенных систем с электронным управлением лучом. - М.: Издательство МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1979. - С.22-24). Существенный недостаток данного элемента ФАР состоит в отсутствии замкнутого магнитопровода. Следствием этого является рост полей рассеяния системы намагничивания, уменьшение эффективной длины ферритового фазовращателя, увеличение вносимых СВЧ-потерь и энергии, потребляемой от системы управления лучом. Взаимное влияние соседних фазовращателей по полям намагничивания не позволяет размещать подобные элементы ФАР в раскрыве антенной решетки на малых расстояниях друг от друга, необходимых для широкоугольного электрического сканирования луча.In particular, the PAR element is known, which is a single design of two waveguide-dielectric rod emitters and a waveguide ferrite phase shifter (Bey N.A., Krekhtunov V.M., Mitrokhin V.N. Fundamentals of designing antenna systems with electron beam control .-- M .: Publishing house of MVTU named after N.E.Bauman, 1979. - S.22-24). A significant drawback of this element of the PAR is the lack of a closed magnetic circuit. The consequence of this is an increase in the scattering fields of the magnetization system, a decrease in the effective length of the ferrite phase shifter, and an increase in the introduced microwave losses and the energy consumed from the beam control system. The mutual influence of neighboring phase shifters on the magnetization fields does not allow placing such PAR elements in the aperture of the antenna array at small distances from each other, necessary for wide-angle electric scanning of the beam.

Известен элемент ФАР, частично свободный от указанных выше недостатков (Авторское свидетельство СССР №1688335. Элемент фазированной антенной решетки. МПК Н01Р 1/19, Н01Q 21/00. Опубл. 30.10.91. Бюл. №40). Данный элемент содержит намагничивающую обмотку, диэлектрические излучатели, примыкающие к торцам цилиндрического ферритового стержня, аксиально которому расположены идентичные продольные полоски из магнитного непроводящего материала, соединенные с боковой поверхностью цилиндрического ферритового стержня посредством перемычек из магнитного непроводящего материала. Все перемычки выполнены в виде цилиндрических башмаков, площадь поперечного сечения каждого из которых выбрана равной 0,09λ²/ε_δ, а расстояние между их идентичными боковыми поверхностями в направлении продольной оси цилиндрического ферритового стержня выбрано равным 0,25λ_с, где λ_с - длина поверхностной волны, распространяющейся вдоль открытого ферритового стержня, λ - длина волны в свободном пространстве, ε_δ - относительная диэлектрическая проницаемость материала башмака.Known element PAR, partially free from the above disadvantages (USSR Author's Certificate No. 1688335. Phased array antenna element. IPC Н01Р 1/19, Н01Q 21/00. Publ. 30.10.91. Bull. No. 40). This element contains a magnetizing winding, dielectric emitters adjacent to the ends of a cylindrical ferrite rod, axially to which identical longitudinal strips of magnetic non-conductive material are located, connected to the side surface of a cylindrical ferrite rod by means of jumpers from a magnetic non-conductive material. All jumpers are made in the form of cylindrical shoes, the cross-sectional area of each of which is chosen to be 0.09λ ² / ε _δ , and the distance between their identical side surfaces in the direction of the longitudinal axis of the cylindrical ferrite core is chosen to be 0.25λ _s , where λ _s is the length surface wave propagating along an open ferrite rod, λ is the wavelength in free space, ε _δ is the relative dielectric constant of the shoe material.

Недостатками данного устройства являются высокий уровень вносимых СВЧ-потерь, обусловленный рассеянием электромагнитных волн на стыке излучателей с цилиндрическим ферритовым стержнем, а также на башмаках магнитопроводов, большие поперечные размеры элемента ФАР и взаимное влияние соседних элементов ФАР друг на друга по полям СВЧ.The disadvantages of this device are the high level of introduced microwave losses due to the scattering of electromagnetic waves at the junction of the emitters with a cylindrical ferrite rod, as well as on the shoes of the magnetic cores, the large transverse dimensions of the PAR element and the mutual influence of neighboring PAR elements on each other over the microwave fields.

Известен приемопередающий элемент ФАР проходного типа, принятый авторами в качестве прототипа к предлагаемому изобретению, в котором частично устранены недостатки элементов ФАР из источников [1, 2] (Патент России №2184410. Приемопередающий элемент фазированной антенной решетки. МПК Н01Q 21/00, Н01Р 1/19. Опубл. 27.06.2002. Бюл. №18). Элемент ФАР содержит диэлектрические излучатели и фазовращатель, состоящий из намагничивающей обмотки, расположенной внутри магнитопровода, и цилиндрического ферритового стержня, установленного внутри намагничивающей обмотки. Между торцами цилиндрического ферритового стержня и торцами диэлектрических излучателей установлены согласующие диэлектрические шайбы. При этом цилиндрический ферритовый стержень, согласующие шайбы и диэлектрические излучатели имеют одинаковый диаметр и заключены в общий отрезок круглого волновода. Магнитопровод этого элемента ФАР выполнен в виде двух П-образных скоб, каждая из которых содержит продольную пластину и два башмака, опирающиеся на металлизированную боковую поверхность ферритового стержня, причем опорная поверхность башмаков выполнена по форме боковой поверхности стержня, а внутренние поверхности башмаков отшлифованы с высоким классом точности и плотно прижаты к поверхности металлизированного ферритового стержня. Общий отрезок металлизированного круглого волновода выполнен в виде медной пленки толщиной 1,1...1,5 мкм. Цилиндрический ферритовый стержень выполнен из феррита с диэлектрической проницаемостью ε_ф=14...17, согласующие шайбы выполнены из материала, например ситалла, с диэлектрической проницаемостью ε_ш=9...11, а диэлектрические излучатели выполнены из материала, например ситалла, с диэлектрической проницаемостью ε_и=7,15...7,35.Known transceiver element PAR of the passage type, adopted by the authors as a prototype of the present invention, which partially eliminated the disadvantages of the PAR elements from sources [1, 2] (Russian Patent No. 2184410. Transceiver element of a phased antenna array. IPC H01Q 21/00, Н01Р 1 / 19. Publish. 06/27/2002. Bull. No. 18). The PAR element contains dielectric emitters and a phase shifter, consisting of a magnetizing winding located inside the magnetic circuit, and a cylindrical ferrite rod installed inside the magnetizing winding. Between the ends of the cylindrical ferrite rod and the ends of the dielectric emitters installed matching dielectric washers. In this case, a cylindrical ferrite rod, matching washers and dielectric emitters have the same diameter and are enclosed in a common segment of a circular waveguide. The magnetic circuit of this PAR element is made in the form of two U-shaped brackets, each of which contains a longitudinal plate and two shoes resting on the metallized side surface of the ferrite rod, the bearing surface of the shoes being made in the shape of the side surface of the rod, and the internal surfaces of the shoes polished with a high class precision and tightly pressed to the surface of a metallized ferrite rod. The total length of the metallized circular waveguide is made in the form of a copper film 1.1 ... 1.5 μm thick. The cylindrical ferrite rod is made of ferrite with a dielectric constant ε _f = 14 ... 17, matching washers are made of a material, for example, glass, with a dielectric constant ε _w = 9 ... 11, and the dielectric radiators are made of a material, such as glass, s dielectric constant ε _and = 7.15 ... 7.35.

Приемопередающий элемент ФАР, выбранный в качестве прототипа, обладает рядом недостатков. Для него характерны: высокий уровень вносимых СВЧ-потерь, большие габариты, сложность изготовления отдельных деталей и сборки элемента ФАР, низкие прочность и стойкость элемента ФАР к ударным и вибрационным воздействиям.The transmitting element PAR, selected as a prototype, has several disadvantages. It is characterized by: a high level of introduced microwave losses, large dimensions, the complexity of manufacturing individual parts and assembling the PAR element, low strength and resistance of the PAR element to shock and vibration.

Высокий уровень вносимых известным элементом ФАР СВЧ-потерь обусловлен следующими факторами.The high level of microwave losses introduced by the well-known element of the HEADLIGHTS is due to the following factors.

1. Приемопередающий элемент ФАР имеет избыточную длину. Длины его диэлектрических излучателей выбраны из соображений обеспечения требуемых механической прочности и жесткости полотна антенной системы. Однако это приводит к росту вносимых элементом ФАР СВЧ-потерь.1. The transceiver element PAR has an excess length. The lengths of its dielectric emitters are selected for reasons of providing the required mechanical strength and rigidity of the antenna system web. However, this leads to an increase in the microwave losses introduced by the PAR element.

2. В конструкции элемента ФАР в качестве волноводного канала используется комбинированный феррито-ситалловый стержень. При этом диэлектрические излучатели, диэлектрические шайбы и ферритовый стержень имеют одинаковый диаметр и помещены внутрь круглого металлического волновода. При таком выполнении элемента ФАР отсутствует возможность независимо выбирать оптимальные поперечные размеры диэлектрических излучателей, шайб и ферритового стержня и диэлектрические проницаемости материалов, из которых они изготовлены.2. In the design of the PAR element, a combined ferrite-glass metal rod is used as a waveguide channel. In this case, dielectric emitters, dielectric washers and a ferrite rod have the same diameter and are placed inside a round metal waveguide. With this embodiment of the PAR element, it is not possible to independently select the optimal transverse dimensions of the dielectric emitters, washers and ferrite rod and the dielectric constant of the materials from which they are made.

Вследствие малого диаметра диэлектрического стержня излучателя и возбуждающего его круглого волновода для изготовления излучателя выбран материал с диэлектрической проницаемостью ε_и=7,15...7,35. Однако известно, что с увеличением диэлектрической проницаемости материала излучателей антенной решетки ухудшается их согласование со свободным пространством, увеличиваются потери на отражение от приемного и апертурного раскрывов проходной ФАР и снижается ее коэффициент усиления.Due to the small diameter of the dielectric rod of the emitter and the circular waveguide exciting it, a material with a dielectric constant ε _and = 7.15 ... 7.35 was selected for the manufacture of the emitter. However, it is known that with an increase in the dielectric constant of the material of the emitters of the antenna array, their matching with free space deteriorates, the reflection loss from the receiving and aperture openings of the through-beam headlamp increases, and its gain decreases.

Согласование описываемого элемента ФАР и ФАР в целом усложнено. Для согласования излучателя со свободным пространством на его поверхности на некотором расстоянии от волновода в ситалле выполнена замкнутая по окружности канавка конического профиля, на поверхность которой нанесено металлизированное покрытие. При этом необходимо подбирать форму, ширину, глубину канавки и ее расположение на ситалловом стержне.The coordination of the described element PAR and PAR as a whole is complicated. To match the emitter with the free space on its surface at a certain distance from the waveguide, a conical profile groove closed around the circumference is made on the surface, on the surface of which a metallized coating is applied. In this case, it is necessary to select the shape, width, depth of the groove and its location on the glass core.

3. Недостатком данного элемента ФАР является и наличие дополнительных СВЧ-потерь, обусловленных резонансами на волнах высших типов. Эти волны могут распространяться в цилиндрическом ферритовом стержне при указанных в патенте относительных диэлектрических проницаемостях материалов ферритового стержня ε_ф=14...17 и диэлектрического излучателя ε_и=7,15...7,3 5 при их равных диаметрах.3. The disadvantage of this PAR element is the presence of additional microwave losses due to resonances on waves of higher types. These waves can propagate in a cylindrical ferrite rod at the relative permittivities of the materials of the ferrite rod ε _f = 14 ... 17 and the dielectric emitter ε _and = 7.15 ... 7.3 5 specified in the patent with equal diameters.

4. В магнитной системе приемопередающего элемента ФАР имеются немагнитные зазоры между соприкасающимися поверхностями башмаков П-образных ферритовых скоб и ферритового стержня, достигающие 30 микрометров. Это приводит к увеличению полей рассеяния, неоднородности намагничивания ферритового стержня и уменьшению его эффективной длины. В этом случае для создания требуемого регулируемого фазового сдвига требуется увеличивать длину ферритового стержня, что, в свою очередь, приводит к росту уровня вносимых СВЧ-потерь. К таким же последствиям приводит выбранная конфигурация и размеры башмаков ферритовых скоб, имеющих пазы в средней части и контактирующих с поверхностью ферритового стержня не по всему периметру его поперечного сечения.4. In the magnetic system of the PAR-transceiver element of the PAR, there are non-magnetic gaps between the contacting surfaces of the shoes of the U-shaped ferrite staples and a ferrite rod, reaching 30 micrometers. This leads to an increase in the scattering fields, magnetization inhomogeneity of the ferrite rod and a decrease in its effective length. In this case, to create the required adjustable phase shift, it is necessary to increase the length of the ferrite rod, which, in turn, leads to an increase in the level of introduced microwave losses. The selected configuration and dimensions of the shoes of ferrite staples having grooves in the middle part and contacting with the surface of the ferrite rod not along the entire perimeter of its cross section lead to the same consequences.

Элемент ФАР, выбранный в качестве прототипа, имеет большие поперечные размеры, обусловленные выбором круглой формы поперечного сечения цилиндрического ферритового стержня и использованием во внешнем магнитопроводе только двух ферритовых скоб. В Х-диапазоне частот это не является существенным препятствием к созданию элемента ФАР с широкоугольным двумерным электрическим сканированием луча [4]. Однако в миллиметровом диапазоне волн, например в К_а-диапазоне, создание подобного элемента ФАР с малыми поперечными размерами встречает определенные трудности. Так, описанный в [7] волноводный ферритовый фазовращатель подобного типа имеет поперечные размеры, позволяющие строить на его основе лишь линейные ФАР с одномерным электрическим сканированием луча.The PAR element, selected as a prototype, has large transverse dimensions due to the choice of a circular cross-sectional shape of a cylindrical ferrite rod and the use of only two ferrite brackets in the external magnetic circuit. In the X-frequency range, this is not a significant obstacle to the creation of a PAR element with wide-angle two-dimensional electric beam scanning [4]. However, in the millimeter wave range, such as K _and A range, creation of such an element phased array with small transverse dimensions encounters certain difficulties. So, the waveguide ferrite phase shifter of this type described in [7] has transverse dimensions, which make it possible to build on its basis only linear phased arrays with one-dimensional electric beam scanning.

Приемопередающий элемент ФАР [3] отличается сложностью изготовления отдельных деталей и его сборки. Процесс его производства включает в себя ряд сложных технологических операций. К ним относятся, например, алмазное шлифование длинного феррито-ситаллового стержня со сложной боковой поверхностью и внутренней поверхности башмаков ферритовых скоб, которые должны плотно без зазоров примыкать к боковой поверхности цилиндрического ферритового стержня с круглой формой поперечного сечения.The PAR-3 transceiver element [3] is distinguished by the complexity of manufacturing individual parts and its assembly. The process of its production includes a number of complex technological operations. These include, for example, diamond grinding of a long ferrite-ceramic metal rod with a complex lateral surface and the inner surface of the shoes of ferrite staples, which should adjoin the lateral surface of a cylindrical ferrite rod with a round cross-section tightly without gaps.

Недостатками элемента ФАР, выбранного в качестве прототипа, являются также низкие прочность и стойкость к ударным и вибрационным воздействиям. Это обусловлено большим отношением длины феррито-ситаллового стержня к его диаметру. Вследствие этого приемопередающий элемент ФАР может быть применен только в стационарно-неподвижных ФАР. Однако его использование в радиолокационных комплексах, вблизи антенн которых имеются источники сильных динамических и акустических воздействий, проблематично.The disadvantages of the PAR element, selected as a prototype, are also low strength and resistance to shock and vibration. This is due to the large ratio of the length of the ferrite-glass metal rod to its diameter. As a result, the transceiver element of the PAR can only be used in stationary-stationary PAR. However, its use in radar systems, near the antennas of which there are sources of strong dynamic and acoustic effects, is problematic.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня вносимых СВЧ-потерь, уменьшение поперечных размеров, упрощение конструкции элемента ФАР и повышение его прочности и стойкости к внешним воздействиям.The objective of the invention is to reduce the level of introduced microwave losses, reducing the transverse dimensions, simplifying the design of the PAR element and increasing its strength and resistance to external influences.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в элементе ФАР, содержащем входной и выходной диэлектрические излучатели и ферритовый фазовращатель, состоящий из обмотки намагничивания, расположенной внутри магнитопровода, и установленного внутри нее ферритового стержня с токопроводящим покрытием боковой поверхности, между торцами которого и торцами диэлектрических излучателей установлены согласующие диэлектрические вставки, размещенные вместе с цилиндрическими хвостовиками диэлектрических излучателей и ферритовым стержнем внутри волновода, а магнитопровод выполнен в виде П-образных скоб, каждая из которых содержит продольную пластину и два башмака, прилегающих к боковой поверхности ферритового стержня, ферритовый стержень выполнен в виде правильной N-гранной призмы с числом граней N≥4, к каждой из которых примыкает одна скоба, выполненная из материала, имеющего такие же магнитные параметры, как материал ферритового стержня, а площади поперечных сечений пластины S_п и башмаков S_б скобы соответственно равныThe solution of this problem is achieved by the fact that in the PAR element, containing the input and output dielectric emitters and a ferrite phase shifter, consisting of a magnetizing winding located inside the magnetic circuit, and a ferrite rod installed inside it with a conductive coating of the side surface, between the ends of which and the ends of the dielectric emitters are installed matching dielectric inserts placed together with cylindrical shanks of dielectric emitters and a ferrite core wipe the waveguide, and the magnetic circuit is made in the form of U-shaped brackets, each of which contains a longitudinal plate and two shoes adjacent to the side surface of the ferrite core, the ferrite core is made in the form of a regular N-faced prism with the number of faces N≥4, to each of which adjoins one bracket made of a material having the same magnetic parameters as the material of the ferrite core, and the cross-sectional areas of the plate S _p and shoes S _b brackets are respectively equal

S_п=(1,2...1,3)·S_ф/N;S _p = (1.2 ... 1.3) · S _f / N;

S_б=(1,8...2)·S_ф/N,S _b = (1.8 ... 2) S _f / N,

где S_ф - площадь поперечного сечения ферритового стержня,where S _f - the cross-sectional area of the ferrite rod,

при этом волновод элемента ФАР включает N-угольный волновод, образованный токопроводящим покрытием боковой поверхности ферритового стержня, два волновода излучателей, два согласующих волновода, диаметр которых больше или равен диаметру окружности, описанной вокруг поперечного сечения ферритового стержня, и два короткозамыкателя с отверстиями вдоль оси. Каждая согласующая диэлектрическая вставка выполнена в виде последовательного соосного соединения шайбы, установленной вдоль оси внутри согласующего волновода, и стержня, установленного вдоль оси внутри отверстия в цилиндрическом хвостовике диэлектрического излучателя, выполненного из материала с диэлектрической проницаемостью ε_и=3,8...4,2. Размеры согласующей диэлектрической вставки, площади поперечных сечений волноводов излучателей S_и, согласующих волноводов S_в и ферритового стержня S_ф, диэлектрические проницаемости материалов диэлектрической вставки ε_в и ферритового стержня ε_ф выбираются исходя из обеспечения согласования фазовращателя с излучателями и обеспечения одноволнового режима работы и определяются соотношениямиwherein the waveguide of the PAR element includes an N-carbon waveguide formed by a conductive coating of the side surface of the ferrite rod, two emitter waveguides, two matching waveguides whose diameter is greater than or equal to the diameter of the circle described around the cross section of the ferrite rod, and two short circuits with holes along the axis. Each matching dielectric insert is made in the form of a coaxial serial connection of the washer installed along the axis inside the matching waveguide and a rod installed along the axis inside the hole in the cylindrical shank of the dielectric emitter made of a material with dielectric constant ε _and = 3.8 ... 4, 2. The dimensions of the matching dielectric insert, the cross-sectional area of the waveguides of the emitters S _{and the} matching waveguides S _in and the ferrite rod S _f , the dielectric constant of the materials of the dielectric insert ε _in and the ferrite rod ε _f are selected based on ensuring matching of the phase shifter with the emitters and ensuring a single-wave mode of operation and are determined relations

S_и>S_в>S_ф;S _and > S _in > S _f ;

ε_и<ε_в<ε_ф;ε _and <ε _in <ε _f ;

S_ф·ε_ф=(1,1...1,2)·S_и·ε_и;S _f · ε _f = (1,1 ... 1,2) · S _and · ε _and ;

S_в·ε_в=(1,3...1,4)·S_и·ε_и,S _in · ε _in = (1.3 ... 1.4) · S _and · ε _and ,

при этом элемент ФАР помещен внутрь корпуса, на наружной поверхности которого расположена печатная плата, к контактам которой присоединены провода обмотки намагничивания, выведенные через пазы в корпусе.in this case, the PAR element is placed inside the housing, on the outer surface of which there is a printed circuit board, to the contacts of which are connected the wires of the magnetization winding brought out through the grooves in the housing.

Корпус элемента ФАР выполнен в виде металлической цилиндрической гильзы с толщиной стенки 0,1...0,15 мм, соединенной с волноводами излучателей клеевым соединением.The housing of the PAR element is made in the form of a metal cylindrical sleeve with a wall thickness of 0.1 ... 0.15 mm, connected to the emitter waveguides by an adhesive joint.

Волновод излучателя, согласующий волновод и короткозамыкатель выполнены в виде единого входного или выходного соединенного с концом волновода фазовращателя, установленного в отверстии короткозамыкателя клеевым способом с использованием токопроводящего клея.The radiator waveguide, the matching waveguide and the short circuit are made in the form of a single input or output phase shifter connected to the end of the waveguide, which is installed in the short circuit hole by an adhesive method using conductive glue.

При предлагаемом выполнении элемента ФАР имеется возможность независимо выбирать оптимальные поперечные размеры диэлектрических излучателей, согласующих диэлектрических вставок и ферритового стержня и диэлектрические проницаемости материалов, из которых они изготовлены.With the proposed implementation of the PAR element, it is possible to independently select the optimal transverse dimensions of the dielectric emitters, matching dielectric inserts and a ferrite rod and the dielectric constant of the materials from which they are made.

Уровень СВЧ-потерь, вносимых элементом ФАР, определяется потерями в излучателях, согласующих волноводах и фазовращателе, согласованием фазовращателя с излучателями и излучателей со свободным пространством.The level of microwave losses introduced by the PAR element is determined by the losses in the emitters, matching waveguides and phase shifter, matching of the phase shifter with emitters and emitters with free space.

Согласование элемента ФАР и решетки диэлектрических излучателей в целом улучшается с уменьшением диэлектрической проницаемости материала излучателей и увеличением поперечных размеров диэлектрического излучателя и возбуждающего его волновода. Поэтому целесообразно поперечные размеры диэлектрического излучателя и волновода выбирать максимально возможными в пределах поперечных размеров элемента ФАР при сохранении условия одноволнового режима их работы. Целесообразно диэлектрические излучатели изготавливать из материала, например высокочастотной керамики, с относительной диэлектрической проницаемостью ε_и=3,8...4,2.The matching of the PAR element and the array of dielectric emitters as a whole improves with a decrease in the dielectric constant of the material of the emitters and an increase in the transverse dimensions of the dielectric emitter and its waveguide. Therefore, it is advisable to select the transverse dimensions of the dielectric emitter and the waveguide as possible as possible within the transverse dimensions of the PAR element while maintaining the conditions of the single-wave mode of their operation. It is advisable to make dielectric emitters from a material, for example, high-frequency ceramic, with a relative permittivity ε _u = 3.8 ... 4.2.

Входной, или приемный, диэлектрический излучатель вне возбуждающего его волновода целесообразно выполнять, например, в виде конуса, причем минимальный диаметр излучателя на конце конуса 2с_п и его длину l_п выбирать из условия согласования антенной решетки излучателей со свободным пространством при падении на нее электромагнитной волны падающей от облучателя. Выходной, или апертурный, диэлектрический излучатель вне возбуждающего его волновода целесообразно выполнять, например, в виде конуса, причем минимальный диаметр стержня на конце конуса 2с_а выбирать из условия согласования антенной решетки излучателей со свободным пространством при падении на нее плоской электромагнитной волны. Длина излучателя l_а выбирается из условия допустимого падения коэффициента усиления ФАР в секторе электрического сканирования луча.It is advisable to carry out the input or receiving dielectric emitter outside the waveguide exciting it, for example, in the form of a cone, the minimum diameter of the emitter at the end of the cone 2s _p and its length l _p to be selected from the condition of matching the antenna array of emitters with free space when an electromagnetic wave is incident on it falling from the irradiator. The output, or aperture, dielectric emitter outside the waveguide exciting it, it is advisable to perform, for example, in the form of a cone, and the minimum diameter of the rod at the end of the cone 2C _and choose from the condition of matching the antenna array of the emitters with free space when a plane electromagnetic wave is incident on it. The length of the emitter l _a is selected from the condition of an acceptable drop in the gain of the PAR in the sector of electric beam scanning.

Каждая согласующая диэлектрическая вставка выполнена в виде последовательного соосного соединения шайбы, установленной вдоль оси внутри согласующего волновода, и стержня, установленного вдоль оси внутри отверстия в цилиндрическом хвостовике диэлектрического излучателя. Размеры согласующих диэлектрических вставок, форма и площади поперечных сечений волноводов излучателей S_и, согласующих волноводов S_c и ферритового стержня S_ф, диэлектрические проницаемости материалов диэлектрической вставки ε_в и ферритового стержня ε_ф выбираются, исходя из обеспечения согласования фазовращателя с излучателями на волнах с круговой поляризацией и одноволнового режима работы.Each matching dielectric insert is made in the form of a coaxial serial connection of the washer installed along the axis inside the matching waveguide and a rod installed along the axis inside the hole in the cylindrical shank of the dielectric emitter. The dimensions of the matching dielectric inserts, the shape and cross-sectional area of the waveguides of the emitters S _{and the} matching waveguides S _c and the ferrite rod S _f , the dielectric permittivity of the materials of the dielectric insert ε _in and the ferrite rod ε _f are selected based on matching the phase shifter with the emitters on the circular waves polarized and single-wave operation.

Таким образом, благодаря наличию ступенчатых согласующих диэлектрических вставок между торцами ферритового стержня и торцами диэлектрических излучателей, а также ступенчатыми переходами между волноводами излучателей и волноводом фазовращателя обеспечивается минимизация СВЧ-потерь, связанных с рассогласованием элемента ФАР, и полное устранение резонансных потерь, обусловленных возбуждением и распространением волн высших типов.Thus, due to the presence of stepwise matching dielectric inserts between the ends of the ferrite rod and the ends of the dielectric emitters, as well as stepwise transitions between the waveguides of the emitters and the phase shifter waveguide, the microwave losses associated with the mismatch of the PAR element are minimized and the resonance losses due to excitation and propagation are completely eliminated waves of higher types.

СВЧ-потери, вносимые ферритовым фазовращателем, определяются качеством используемого материала ферритового стержня и его длиной. Последняя, в свою очередь, зависит от максимальной величины вносимого регулируемого фазового сдвига и однородности магнитной цепи системы намагничивания. Для увеличения эффективной длины ферритового фазовращателя необходимо повышать однородность намагничивания ферритового стержня и уменьшать поля рассеяния магнитной цепи. Для этого предлагается выполнить ферритовый стержень с N≥4 плоскими гранями, использовать П-образные скобы с плоскими подошвами башмаков, выполняя их из материала с такими же магнитными параметрами, как и материал ферритового стержня. При этом площади поперечных сечений полок и башмаков скоб должны быть соответственноThe microwave losses introduced by the ferrite phase shifter are determined by the quality of the material of the ferrite rod and its length. The latter, in turn, depends on the maximum value of the introduced adjustable phase shift and the uniformity of the magnetic circuit of the magnetization system. To increase the effective length of the ferrite phase shifter, it is necessary to increase the uniformity of magnetization of the ferrite rod and reduce the scattering fields of the magnetic circuit. To do this, it is proposed to perform a ferrite rod with N≥4 flat faces, use U-shaped staples with flat shoe soles, making them of a material with the same magnetic parameters as the material of the ferrite core. In this case, the cross-sectional areas of the shelves and shoes of the brackets should be respectively

S_п=a_п·b_п=(1,2...1,3)·S_ф/N,S _p = a _p · b _p = (1.2 ... 1.3) · S _f / N,

S_б=а_б·b_б=(1,8...2)·S_ф/N.S _b = a _b · b _b = (1.8 ... 2) · S _f / N.

Одной из целей предлагаемого изобретения является уменьшение поперечных размеров элемента ФАР до значений, позволяющих располагать их в раскрыве антенной решетки на расстояниях друг от друга, обеспечивающих требуемое двумерное широкоугольное электрическое сканирование луча с сохранением возможности вывода проводов, соединяющих обмотки намагничивания элементов ФАР с системой управления лучом, на боковую поверхность антенны.One of the objectives of the invention is to reduce the transverse dimensions of the PAR element to values that allow them to be located in the aperture of the antenna array at distances from each other, providing the required two-dimensional wide-angle electric scanning of the beam while maintaining the ability to output wires connecting the magnetization windings of the PAR elements with a beam control system, on the side of the antenna.

Уменьшение размеров поперечного сечения элемента ФАР достигается выполнением ферритового стержня с по меньшей мере четырьмя плоскими гранями и выбором минимальных размеров поперечного сечения, при которых обеспечивается допустимое ослабление электромагнитной волны и приемлемая активность ферритового фазовращателя, использованием однослойной бескаркасной обмотки намагничивания, увеличением числа ферритовых скоб магнитопровода, сопровождающегося уменьшением толщины их пластин, и применением корпуса элемента ФАР в виде гильзы с минимально возможной толщиной стенки, например порядка 0,1...0,15 мм.Reducing the cross-sectional dimensions of the PAR element is achieved by making a ferrite rod with at least four flat faces and choosing the minimum cross-sectional dimensions, which ensure permissible attenuation of the electromagnetic wave and acceptable activity of the ferrite phase shifter, using a single-layer frameless magnetizing winding, increasing the number of ferrite staples of the magnetic circuit, accompanied by reducing the thickness of their plates, and using the housing of the PAR element in the form of a sleeve with m the minimum possible wall thickness, for example of the order of 0.1 ... 0.15 mm.

Увеличение прочности и жесткости элемента ФАР и его стойкости к внешним ударным и вибрационным воздействиям обеспечивается введением в конструкцию элемента ФАР корпуса в виде тонкостенной гильзы, уменьшением длины элемента ФАР, жестким соединением отдельных его деталей друг с другом и с корпусом, например клеевым способом.An increase in the strength and stiffness of the PAR element and its resistance to external shock and vibration is provided by the introduction of the housing in the form of a thin-walled sleeve into the design of the PAR element, a decrease in the length of the PAR element, and rigid connection of its individual parts with each other and with the housing, for example, by the adhesive method.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами. На фиг.1 показан предлагаемый элемент фазированной антенной решетки проходного типа и его продольное сечение. На фиг.2 показано поперечное сечение элемента ФАР в месте соединения волновода фазовращателя с согласующим волноводом (сечение по А-А на фиг.1). На фиг.3 показано поперечное сечение элемента ФАР в месте расположения башмаков ферритовых скоб (сечение по Б-Б на фиг.1). На фиг.4 показано поперечное сечение элемента ФАР в месте расположения полок ферритовых скоб магнитопровода (сечение В-В на фиг.1).The invention is illustrated in graphic materials. Figure 1 shows the proposed element of a phased array antenna type through passage and its longitudinal section. Figure 2 shows the cross section of the PAR element at the junction of the phase shifter waveguide with the matching waveguide (section A-A in figure 1). Figure 3 shows the cross section of the element PAR in the location of the shoes of the ferrite staples (section along BB in figure 1). Figure 4 shows the cross section of the element PAR in the location of the shelves of the ferrite staples of the magnetic circuit (section BB in figure 1).

На чертежах обозначено: входной диэлектрический излучатель 1, выходной диэлектрический излучатель 2, волноводы излучателей 3 и 4, согласующие волноводы 5 и 6, ферритовый стержень 7, волновод ферритового фазовращателя 8, обмотка намагничивания 9, ферритовая П-образная скоба внешнего магнитопровода 10, продольная пластина ферритовой скобы 11, башмаки ферритовой скобы 12 и 13, согласующие диэлектрические вставки 14 и 15, шайбы диэлектрических вставок 16 и 17, стержни диэлектрических вставок 18 и 19, корпус 20, продольные пазы в корпусе 21 и 22, печатная плата 23, контактные площадки 24 и 25, провода обмотки намагничивания 26 и 27, короткозамыкатели согласующих волноводов 28 и 29, концы ферритового стержня 30 и 31.The drawings indicate: input dielectric emitter 1, output dielectric emitter 2, waveguides of emitters 3 and 4, matching waveguides 5 and 6, ferrite rod 7, waveguide of a ferrite phase shifter 8, magnetization winding 9, ferrite U-shaped bracket of the external magnetic circuit 10, longitudinal plate ferrite brackets 11, shoes of ferrite brackets 12 and 13, matching dielectric inserts 14 and 15, washers of dielectric inserts 16 and 17, rods of dielectric inserts 18 and 19, housing 20, longitudinal grooves in the housing 21 and 22, printed circuit board 23, contact pads 24 and 25, magnetization winding wires 26 and 27, short-circuiting matching waveguides 28 and 29, ends of a ferrite rod 30 and 31.

Предлагаемый элемент ФАР отличается простотой изготовления отдельных деталей и сборкой.The proposed PAR element is easy to manufacture of individual parts and assembly.

Входной 1 и выходной 2 диэлектрические излучатели, выполненные из материала с относительной диэлектрической проницаемостью ε_и=3,8...42, например из композитного материала, могут быть изготовлены литьем или прессованием. Аналогичным образом могут быть изготовлены согласующие диэлектрические вставки 14 и 15 из композитного материала с относительной диэлектрической проницаемостью Ев.Input 1 and output 2 dielectric emitters made of a material with a relative permittivity ε _and = 3.8 ... 42, for example, of a composite material, can be made by injection molding or pressing. Similarly, matching dielectric inserts 14 and 15 can be made of a composite material with a relative permittivity of EV.

Волновод излучателя 3, согласующий волновод 5 и короткозамыкатель 28 целесообразно изготавливать в виде единого входного волновода.The waveguide of the emitter 3, the matching waveguide 5 and the short circuit 28, it is advisable to produce in the form of a single input waveguide.

Волновод излучателя 4, согласующий волновод 6 и короткозамыкатель 29 целесообразно изготавливать в виде единого выходного волновода.The waveguide of the emitter 4, the matching waveguide 6 and the short circuit 29, it is advisable to produce in the form of a single output waveguide.

Входной и выходной волноводы оканчиваются короткозамыкателями, имеющими отверстия вдоль оси для установки торца ферритового стержня фазовращателя.The input and output waveguides end with short circuits having holes along the axis for installing the end face of the ferrite rod of the phase shifter.

Не вызывает больших трудностей изготовление бескаркасной обмотки намагничивания 9, ферритового стержня 7 с плоскими гранями, на боковую поверхность которого нанесено проводящее покрытие, П-образных скоб из феррита с башмаками, имеющими плоские подошвы, корпуса 20 в виде тонкостенной гильзы и печатной платы 23 с контактными площадками 24 и 25.It is not difficult to manufacture a frameless magnetization winding 9, a ferrite rod 7 with flat faces, on the side surface of which a conductive coating is applied, U-shaped staples made of ferrite with shoes with flat soles, cases 20 in the form of a thin-walled sleeve and a printed circuit board 23 with contact platforms 24 and 25.

Сборку предлагаемого элемента ФАР целесообразно осуществлять клеевым соединением отдельных деталей в следующей последовательности.The assembly of the proposed PAR element is advisable to carry out by gluing the individual parts in the following sequence.

Согласующая диэлектрическая вставка 14 стержнем 18 устанавливается в отверстие в цилиндрической части диэлектрического излучателя 1 и соединяется с ним клеевым соединением.Matching dielectric insert 14 with the rod 18 is installed in the hole in the cylindrical part of the dielectric emitter 1 and is connected to it by an adhesive joint.

Аналогично, согласующая диэлектрическая вставка 15 стержнем 19 устанавливается в отверстие в цилиндрической части диэлектрического излучателя 2 и соединяется с ним клеевым соединением.Similarly, the matching dielectric insert 15 by the rod 19 is installed in the hole in the cylindrical part of the dielectric emitter 2 and is connected to it by an adhesive joint.

Диэлектрический излучатель 1 с диэлектрической вставкой 14 устанавливается в волновод излучателя 3 и соединяется с ним клеевым соединением, образуя сборочную единицу - входной излучатель.The dielectric emitter 1 with the dielectric insert 14 is installed in the waveguide of the emitter 3 and connected to it by an adhesive connection, forming an assembly unit - the input emitter.

Аналогично, диэлектрический излучатель 2 с диэлектрической вставкой 15 устанавливается в волновод излучателя 4 и соединяется с ним клеевым соединением, образуя сборочную единицу - выходной излучатель.Similarly, a dielectric emitter 2 with a dielectric insert 15 is installed in the waveguide of the emitter 4 and is connected to it by an adhesive connection, forming an assembly unit - an output emitter.

Сборочная единица в виде волноводного ферритового фазовращателя, включающего ферритовый стержень 7 с токопроводящим покрытием боковой поверхности 8, обмотку намагничивания 9 и магнитопровод в виде системы П-образных ферритовых скоб 10, устанавливается концом 30 ферритового стержня 7 в отверстие в короткозамыкателе 28, и волновод 8 фазовращателя соединяется с согласующим волноводом 5 клеевым соединением с использованием токопроводящего клея.An assembly unit in the form of a waveguide ferrite phase shifter, including a ferrite rod 7 with a conductive coating of the side surface 8, a magnetizing coil 9 and a magnetic circuit in the form of a system of U-shaped ferrite brackets 10, is installed by the end 30 of the ferrite rod 7 into the hole in the short circuit 28, and the waveguide 8 of the phase shifter connected to the matching waveguide 5 adhesive connection using conductive glue.

Входной излучатель, соединенный с ферритовым фазовращателем, устанавливаются в корпус элемента ФАР 20, который соединяется с волноводом излучателя 3 клеевым соединением. При этом провода 26 и 27 обмотки намагничивания 9 выводятся из корпуса через продольные пазы 21 и 22 и припаиваются к контактным площадкам 24 и 25 печатной платы 23.An input radiator connected to a ferrite phase shifter is installed in the housing of the PAR 20 element, which is connected to the radiator waveguide 3 by an adhesive connection. The wires 26 and 27 of the magnetization winding 9 are removed from the housing through the longitudinal grooves 21 and 22 and soldered to the pads 24 and 25 of the printed circuit board 23.

Сборочная единица в виде выходного излучателя устанавливается в корпус элемента ФАР 20, соединенного предварительно с входным излучателем и ферритовым фазовращателем, а конец 31 ферритового стержня 7 устанавливается в отверстии короткозамыкателя 29. При этом волновод излучателя 4 соединяется клеевым соединением с корпусом элемента ФАР 20. Одновременно конец 31 волновода 8 фазовращателя соединяется с согласующим волноводом 6 клеевым соединением с использованием токопроводящего клея.An assembly unit in the form of an output emitter is installed in the housing of the PAR 20 element, previously connected to the input emitter and a ferrite phase shifter, and the end 31 of the ferrite rod 7 is installed in the hole of the short circuit 29. In this case, the waveguide of the emitter 4 is connected by glue to the housing of the PAR element 20. At the same time, the end 31 of the waveguide 8 of the phase shifter is connected to the matching waveguide 6 by an adhesive joint using conductive glue.

Предлагаемый элемент ФАР конструктивно прост, технологичен, его изготовление характеризуется низкой трудоемкостью и невысокой стоимостью. Для его создания в условиях серийного производства нет необходимости разрабатывать сложные технологические приспособления и использовать дорогостоящие технологические процессы, характерные для изготовления элемента ФАР, принятого за прототип [3].The proposed PAR element is structurally simple, technologically advanced, its manufacture is characterized by low labor intensity and low cost. To create it in conditions of mass production, there is no need to develop complex technological devices and use expensive technological processes that are characteristic for the manufacture of the PAR element, adopted as a prototype [3].

Предлагаемый элемент фазированной антенной решетки проходного типа работает следующим образом.The proposed element of a phased array antenna of the through type works as follows.

В режиме передачи электромагнитная волна с круговой поляризацией поля от возбудителя фазированной антенной решетки, составленной из предлагаемых элементов ФАР, например излучаемая облучателем ФАР, принимается диэлектрическим излучателем 1 и возбуждает в его цилиндрической части волну типа НЕ₁₁ диэлектрического волновода, а затем волну типа Н₁₁ в волноводе излучателя 3. Затем электромагнитная волна проходит через двухслойный волновод, согласующий волновод 5 и возбуждает в волноводе фазовращателя 8 низшую волну типа H₁ N-угольного волновода, заполненного ферритовой средой. С выхода ферритового фазовращателя электромагнитная волна поступает в согласующий волновод 6, волновод излучателя 4 и излучается в свободное пространство диэлектрическим излучателем 2.In the transmission mode, an electromagnetic wave with circular polarization of the field from the pathogen of a phased array antenna, composed of the proposed PAR elements, for example, emitted by a PAR illuminator, is received by a dielectric emitter 1 and excites a HE ₁₁ type dielectric waveguide in its cylindrical part, and then an H ₁₁ type wave waveguide radiator 3. Next, the electromagnetic wave passes through the two-layer waveguide, terminating waveguide 5 and waveguide excites a lower wave phase shifter 8 H type ₁ N-coal waves Yes, a ferrite-filled environment. From the output of the ferrite phase shifter, the electromagnetic wave enters the matching waveguide 6, the waveguide of the emitter 4 and is emitted into the free space by the dielectric emitter 2.

Фаза излучаемой элементом ФАР электромагнитной волны с круговой поляризацией поля зависит от длины волны, формы поперечного сечения, размеров излучателей и волноводов, а также параметров материалов диэлектрических стержней, диэлектрических вставок и ферритового стержня. Дополнительное изменение фазы волны в пределах Δφ=0...2π осуществляется посредством волноводного ферритового фазовращателя фарадеевского типа путем изменения параметров ферритовой среды при ее продольном намагничивании. Поле намагничивания создается в ферритовом стержне 7 обмоткой намагничивания 9, запитываемой от системы управления лучом проводами 26 и 27, выведенными через пазы 21 и 22 в корпусе 20 и припаянными к контактным площадкам 24 и 25 печатной платы 23.The phase of the electromagnetic wave emitted by the PAR element of the circular wave polarized field depends on the wavelength, cross-sectional shape, dimensions of the emitters and waveguides, as well as the parameters of the materials of the dielectric rods, dielectric inserts and ferrite rod. An additional change in the wave phase within Δφ = 0 ... 2π is carried out by means of the Faraday type waveguide ferrite phase shifter by changing the parameters of the ferrite medium during its longitudinal magnetization. The magnetization field is created in the ferrite rod 7 by the magnetization winding 9, fed from the beam control system by wires 26 and 27, output through the grooves 21 and 22 in the housing 20 and soldered to the pads 24 and 25 of the printed circuit board 23.

В режиме приема из свободного пространства на диэлектрический излучатель 2 падает плоская электромагнитная волна с круговой поляризацией поля противоположного направления вращения и принимается им. Затем электромагнитная волна последовательно проходит через отрезки волноводов волноводного канала элемента ФАР в обратном направлении, получает такое же дополнительное изменение фазы Δφ в фазовращателе и излучается диэлектрическим излучателем 1 в направлении возбудителя ФАР, например облучателя.In the reception mode, a plane electromagnetic wave with circularly polarized field of the opposite direction of rotation is incident on the dielectric emitter 2 from free space and is received by it. Then the electromagnetic wave sequentially passes through the segments of the waveguides of the waveguide channel of the PAR element in the opposite direction, receives the same additional phase change Δφ in the phase shifter and is emitted by the dielectric emitter 1 in the direction of the path generator PAR, for example the irradiator.

Эффективность предложенного технического решения проверена экспериментально на макетах элементов фазированных антенных решеток проходного типа миллиметрового диапазона длин волн в полосе частот прямоугольного волновода сечением 7,2·3,4 мм². Макет элемента ФАР весит не более 2 граммов и имеет поперечный размер не более 0,55λ. Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно улучшить технические характеристики фазированных антенных решеток. При указанном поперечном размере элементы ФАР в раскрыве антенной решетки могут располагаться на расстояниях, обеспечивающих двумерное широкоугольное электрическое сканирование луча с отклонением его от нормали к раскрыву на угол до (45...50)°. При этом обеспечивается возможность вывода проводов, соединяющих обмотки намагничивания фазовращателей с системой управления лучом, на боковую поверхность ФАР.The effectiveness of the proposed technical solution was tested experimentally on mock-ups of elements of a phased array antenna of the through type of the millimeter wavelength range in the frequency band of a rectangular waveguide with a cross section of 7.2 · 3.4 mm ² . The layout of the PAR element weighs no more than 2 grams and has a transverse dimension of no more than 0.55λ. The use of the invention allows to significantly improve the technical characteristics of phased antenna arrays. At the indicated transverse size, the PAR elements in the aperture of the antenna array can be located at distances providing a two-dimensional wide-angle electric scanning of the beam with its deviation from the normal to the opening by an angle of up to (45 ... 50) °. At the same time, it is possible to output wires connecting the magnetizing windings of the phase shifters with the beam control system to the side surface of the PAR.

Отмеченное выше подтверждает соответствие указанного технического решения критерию промышленная применимость.The aforementioned confirms the conformity of the specified technical solution to the criterion of industrial applicability.

Элемент фазированной антенной решетки может быть эффективно использован в антенных системах, например, стационарных и мобильных зенитных ракетно-пушечных комплексов малой дальности наземного и морского базирования. К элементам ФАР для этих комплексов предъявляются повышенные требования по жесткости, прочности и стойкости в условиях экстремальных климатических и механических воздействий. Предлагаемый элемент ФАР удовлетворяет указанным требованиям. Он не вносит ограничений на скорость перемещения носителя, а также выдерживает пуск ракет и стрельбу из пушек в непосредственной близости от раскрыва ФАР.An element of a phased antenna array can be effectively used in antenna systems, for example, stationary and mobile anti-aircraft missile-gun complexes of short-range land and sea based. The PAR elements for these complexes are subject to increased requirements for stiffness, strength and resistance under extreme climatic and mechanical stresses. The proposed element HEADLIGHT meets the specified requirements. It does not impose restrictions on the speed of movement of the carrier, and also withstands missile launch and firing from cannons in the immediate vicinity of the headlight opening.

Источники информацииInformation sources

1. Бей Н.А., Крехтунов В.М., Митрохин В.Н. Основы проектирования антенных систем с электронным управлением лучом. - М.: МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1979. - С.22-24.1. Bey N.A., Krekhtunov V.M., Mitrokhin V.N. Fundamentals of the design of antenna systems with electronic beam control. - M .: MVTU im. N.E.Bauman, 1979.- P.22-24.

2. А.с. СССР №1688335. Элемент фазированной антенной решетки. Крехтунов В.М., Соколов В.Б. МГТУ им. Н.Э.Баумана. МПК Класс Н 01 Р 1/19; Н 01 Q 21/00. Заявл. №4663740/09. Приоритет 16.03.1989. Опубл. 30.10.91. Бюл.№40.2. A.S. USSR No. 1688335. Phased array element. Krekhtunov V.M., Sokolov V.B. MSTU named after N.E.Bauman. IPC Class H 01 P 1/19; H 01 Q 21/00. Claim No. 4663740/09. Priority 03.16.1989. Publ. 10/30/91. Bull.№40.

3. Патент России №2184410. Приемопередающий элемент фазированной антенной решетки. Афанасьев Ю.Н., Жигарев В.В., Захарьев Л.Н., Кашин В.А., Корецкий В.М., Леманский А.А., Липатов А.В., Павельев Б.А., Феоктистов В.Г.; ОАО «НПО «АЛМАЗ» им. Академика А.А.Расплетина». МПК Н 01 Q 21/00, Н 01 Р 1/19. №2001117344/09. Заявл. 26.06.2001. Опубл. 27.06.2002. Бюл. №18.3. Patent of Russia No. 2184410. Transceiver element of a phased array antenna. Afanasyev Yu.N., Zhigarev V.V., Zakharyev L.N., Kashin V.A., Koretsky V.M., Lemansky A.A., Lipatov A.V., Paveliev B.A., Feoktistov V .G .; OJSC "NPO" DIAMOND "them. Academician A.A. Raspletin. " IPC Н 01 Q 21/00, Н 01 Р 1/19. No. 20011117344/09. Claim 06/26/2001. Publ. 06/27/2002. Bull. Number 18.

4. Bounkin B.V., Lemansky А.А. Experience of development and industrial production of X-band passive phased antenna arrays International Conference on Radar, Paris, 3-6 May, 1994. A.3. Antenna design, p.20-24.4. Bounkin B.V., Lemansky A.A. Experience of development and industrial production of X-band passive phased antenna arrays International Conference on Radar, Paris, 3-6 May, 1994. A.3. Antenna design, p.20-24.

5. Патент России №2194342. Антенный элемент фазированной антенной решетки. Колесников В.Л., Афанасьев Ю.Н., Канащенков А.И., Францев В.В., Гуськов Ю.Н., Емельченков Ф.И.; ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР». МПК Н 01 Р 1/19; Н 01 Р 21/00. №2001126094/09. Заявл. 26.09.2001. Опубл. 10.12.2002. Бюл. №34.5. Patent of Russia No. 2194342. Antenna element of a phased array antenna. Kolesnikov V.L., Afanasyev Yu.N., Kanashchenkov A.I., Frantsev V.V., Guskov Yu.N., Emelchenkov F.I .; OJSC "Corporation" Fazotron-NIIR ". IPC H 01 P 1/19; H 01 P 21/00. No. 2001126094/09. Claim 09/26/2001. Publ. 12/10/2002. Bull. Number 34.

6. Pat. USA 3453563. Microwave energy phase shifter wherein the output energy is polarized in the opposite sense from the input energy / Hans A. Maurer. US cl. 333-31; Int. cl. H 03 7/18; 5/00. Filed Mar.2, 1967, Ser. №620.027. Patented juli 1, 1969.6. Pat. USA 3453563. Microwave energy phase shifter while the output energy is polarized in the opposite sense from the input energy / Hans A. Maurer. US cl. 333-31; Int. cl. H 03 7/18; 5/00. Filed Mar. 2, 1967, Ser. No. 620.027. Patented juli 1, 1969.

7. Федоров В.В., Милевский Н.П., Смирнова Е.А. Двухмодовый фазовращатель для ФАР миллиметрового диапазона волн. - Сб. «Антенны», вып.1 (42), 1999. - С.60-62.7. Fedorov V.V., Milevsky N.P., Smirnova E.A. Two-mode phase shifter for phased array headlights. - Sat “Antennas”, issue 1 (42), 1999. - S.60-62.

8. Сверхвысокочастотные приборы и элементы. Проспект. - С.-П.: ОАО «Завод «Магнетон»», 2001, с.20.8. Microwave devices and elements. Avenue. - S.-P.: OJSC “Magneton Plant”, 2001, p.20.

9. Microwaves component and Devices. Проспект на изделия, выпускаемые «НИИ «Домен». - С.-П.: «НИИ «Домен», 2001, с.20.9. Microwaves component and devices. Prospectus for products manufactured by "Research Institute" Domain ". - S.-P.: “Research Institute“ Domain ”, 2001, p.20.

Claims

1. An element of a phased antenna array (PAR) containing input and output dielectric emitters and a ferrite phase shifter, consisting of a magnetizing winding located inside the magnetic circuit, and a ferrite rod installed inside it with a conductive coating on the side surface, between which the ends and ends of the dielectric emitters are fitted dielectric inserts placed together with cylindrical shanks of dielectric emitters and a ferrite rod inside the waveguide, and m The agitating conduit is made in the form of U-shaped staples, each of which contains a longitudinal plate and two shoes adjacent to the side surface of the ferrite rod, characterized in that the ferrite rod is made in the form of a regular N-faced prism with the number of faces N≥4, to each of which adjoins one bracket made of a material having the same magnetic parameters as the material of the ferrite core, and the cross-sectional areas of the plate S _p and shoes S _b brackets are equal, respectively

S _p = (1.2 ... 1.3) · S _f / N;

S _b = (1.8 ... 2) S _f / N,

where S _f is the cross-sectional area of the ferrite rod, while the PAR element waveguide includes an N-carbon phase shifter waveguide formed by a conductive coating of the side surface of the ferrite rod, two radiator waveguides, two matching waveguides whose diameter is greater than or equal to the diameter of the circle described around the cross section a ferrite rod and two short circuits with holes along the axis, each matching dielectric insert is made in the form of a coaxial series washer connection, installed aligned along the axes inside the matching waveguide, and a rod installed along the axis inside the hole in the cylindrical shank of the dielectric emitter, made of a material with a dielectric constant ε _u = 3.8 ... 4.2, dimensions of the matching dielectric insert, cross-sectional areas of the emitter waveguides S _and matching waveguides and S _in the ferrite rod S _f, the dielectric constant of the dielectric material _{in the} paste and ε ferrite rod ε _f are selected based on the security negotiation fazovrascha ator with emitters and provide one-wave mode and defined by relations

S _and > S _in > S _f ;

ε _and <ε _in <ε _f ;

S _f · ε _f = (1,1 ... 1,2) · S _and · ε _and ;

S _in · ε _in = (1.3 ... 1.4) · S _and · ε _and ,

in this case, the PAR element is placed inside the housing, on the outer surface of which there is a printed circuit board, to the contacts of which are connected the wires of the magnetization winding brought out through the grooves in the housing.

2. The PAR element according to claim 1, characterized in that the housing is made in the form of a metal cylindrical sleeve with a wall thickness of 0.1 ... 0.15 mm, connected to the waveguides of the emitters by an adhesive joint.

3. The PAR element according to claim 1, characterized in that the emitter waveguide, the matching waveguide and the short circuit are made in the form of a single input or output waveguide connected to the phase shifter waveguide, installed by the end into the short circuit hole, by the adhesive method using conductive glue.