RU2424607C2 - Многолучевая приемная антенна - Google Patents
Многолучевая приемная антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424607C2 RU2424607C2 RU2009130503/07A RU2009130503A RU2424607C2 RU 2424607 C2 RU2424607 C2 RU 2424607C2 RU 2009130503/07 A RU2009130503/07 A RU 2009130503/07A RU 2009130503 A RU2009130503 A RU 2009130503A RU 2424607 C2 RU2424607 C2 RU 2424607C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- lens
- quasi
- optical lens
- receiving
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к комбинированным конструкциям СВЧ-антенн, конкретно - к многолучевым приемным антеннам с использованием квазиоптических линз и активных антенных элементов. Антенна содержит последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами, и формирователь многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы. Формирователь содержит блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы. Приемные и передающие СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены равной длинны соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны. Техническим результатом является повышение угловой разрешающей способности. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к комбинированным конструкциям СВЧ-антенн, конкретно к многолучевым приемным антеннам с использованием квазиоптических линз и активных антенных элементов.
Известны многолучевые приемные антенны (P.Simon, "Analysis and synthesis of Rotman lenses." 22nd AIAA International Communication Satellite Systems Conference (ICSSC). 9-12 May 2004, Monterey, California, USA; US 6982676, МПК: H01Q 19/06, 2004), основанные на использовании квазиоптических линз и активных антенных элементов.
Наиболее близкой из известных по назначению и технической сущности к заявляемому техническому решению является многолучевая приемная антенна (US 6982676, МПК: H01Q 19/06, 2004), содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами.
При этом квазиоптическая линза выполнены в виде плоско-выпуклой линзы Ротмана, приемные СВЧ-волноводы квазиоптической линзы, соединяющие ее входы с активными элементами линейной антенной решетки, а также ее передающие СВЧ-волноводы, соединяющие выходы линзы с соответствующими приемными каналами РЛС, выполнены разной длинны и установлены соответственно с противоположных выпуклых сторон и в одной плоскости с линзой.
Недостатком известной многолучевой приемной антенны РЛС является недостаточная разрешающая способность воздушных объектов по угловым координатам, связанная с малой крутизной центральной части каждого углового лепестка диаграммы направленности многолучевой антенны.
В основу настоящего изобретения поставлена задача повышения угловой разрешающей способности многолучевой антенны для повышения точности измерения угловых координат воздушных объектов.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной технической задачи, является синфазно-противофазная обработка сигналов.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что многолучевая приемная антенна, содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами, согласно изобретению она дополнительно содержит формирователь многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы, содержащий блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, причем приемные и передающие СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены равной длины соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны.
При этом каждый синфазно-противофазный мост выполнен в виде двойного волноводного Т-моста, на волноводных выхода которого установлены коаксиально-волноводные переходы, а полость моста заполнена фторопластом, квазиоптическая линза выполнена в виде линзы Климова, линзы Ротмана, линзы Люнеберга, линзы Руза или линзы Гента, а СВЧ-волноводы квазиоптической линзы - в виде коаксиальных и/или СВЧ-линий полоскового типа.
Введение в антенну формирователя многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности, установленного на выходе квазиоптической линзы и содержащего блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, позволяет совместить суммарную и разностную диаграмму направленности соседних угловых лепестков в общем угловом направлении, увеличить суммарную мощность сигнала в синфазном канале приема и одновременно увеличить крутизну дискриминационной характеристики в противофазном канале приема, обеспечивающих повышение угловой разрешающей способности приемной антенны и, как следствие, резкое повышение точности измерения угловых координат воздушных объектов. Выполнение приемных и передающих СВЧ-волноводов квазиоптической линзы равной длины соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны позволяет уменьшить фазовые рассогласования, связанные с задержкой сигналов в СВЧ-волноводах и, тем самым, дополнительно повысить точность измерения угловых координат воздушных объектов.
На фиг.1 представлена функциональная схема многолучевой приемной антенны РЛС, на фиг.2 - конструкция квазиоптической линзы Климова, на фиг.3 конструкция синфазно-противофазного моста, на фиг.4 - синфазно-противофазная диаграмма направленности многолучевой приемной антенны.
Многолучевая приемная антенна (фиг.1) содержит последовательно соединенные активную линейную антенную решетку 1, квазиоптическую линзу 2 и формирователь 3 многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности. Активная линейная антенная решетка 1 содержит СВЧ-приемники 1.1…1.N с управляемыми фазовращателями. Выходы приемников 1.1…1.N соединены приемными СВЧ-волноводами 4 с СВЧ-входами квазиоптической линзы 2. СВЧ-волноводы 4 выполнены в виде коаксиальных и/или СВЧ-линий полоскового типа равной длинны. Квазиоптическая линза является диаграммообразующей системой оптического типа. Она выполнена в виде линзы Люнеберга, линзы Гента, линзы Руза, линзы Климова или линзы Ротмана (Proposed by W.Rotman in IEEE Trans, Antennas Propagat, Vol. AP-11, No. 6, Nov. 1963, pp. 623-632; Modified by R.C.Hansen in IEEE Trans, Antennas Propagat., Vol. 39, No. 4, Apr. 1991, pp. 464-472). Преимуществом линзы Климова (фиг.2) перед другими квазиоптическими линзами 2 является простота изготовления. Она содержит металлический корпус 5 с выфрезированной полостью 6 для установки усеченной с боковых сторон эллипсоидальной фторопластовой пластины 7, а также содержит металлическую крышку 8 с приемными (входными) 9.1..9.N и передающими (выходными) зондами 10.1…10.N1, где N1<<N. Зонды 9.1..9.N и 10.1…10N1 равномерно распределены на входной и выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, выполнены сборно-разборными коаксиального типа, а их центральные электроды заглублены вертикально во фторопластовую пластину 7 соответственно вблизи передней и задней границы усеченного эллипса пластины 7. Крутизна передней и задней границы усеченного эллипса пластины 7 выбрана из условия фокусировки электромагнитных волн зондов 9.2..9.(N-1) между соседними парами зондов 10.2…10.(N1-1) со смежных угловых направлений. Для устранения краевых эффектов крайние зонды 9.1, 10.1, N, N1 подключены к согласованным нагрузкам 11, а боковые торцы фторопластовой пластины 7 покрыты пленочным поглотителем 12 электромагнитных волн. Выходные зонды 10.2…10.(N1-1) попарно соединены коаксиальными кабелями 13 равной длины с синфазными 14 и противофазными 15 входами соответствующих синфазно-противофазных мостов 16 формирователя 3 многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности. При этом каждый синфазно-противофазный мост 16 (фиг.3) выполнен в виде двойного волноводного Т-моста, на суммарном 17 и разностном 18 волноводных выходах которого установлены коаксиально-волноводные переходы, аналогичные по конструкции зондам 9, 10 линзы 7, а полость моста заполнена фторопластом.
Многолучевая приемная антенна работает следующим образом. Энергия с фронтом 19 волны, приходящая от источника СВЧ-излучения с углового направления [3, принимается приемными элементами 1.1..1.N антенны 1 и передается по кабелям 4 равной длины на приемные зонды 9.1..9.N квазиоптической линзы 2. Линза 2 фокусирует принятую энергию СВЧ-излучения во фторопластовой пластине 7 в области расположения двух соседних зондов из группы 10.1..10N1, соответствующих угловому направлению β. Принятое соответствующими соседними зондами из группы 10.1…10N1 СВЧ-излучение U1 и U2 по кабелям 13 равной длины передается соответственно на входы 14 и 15 моста 16 формирователя 3 суммарно-разностных диаграмм направленности (фиг.4) на источник излучения, находящийся на угловом направлении β. При этом с выхода 17 моста 16 снимается суммарный сигнал U+=U1+U2, а с выхода 18 этого моста - разностный сигнал U-=U1-U2. При этом точному угловому положению βист соответствует центр суммарной диаграммы 20 и наибольшая крутизна дискриминационной характеристики разностной диаграммы 21 направленности. Численные значения суммарно-разностных сигналов U+ и U- далее используются в цифровой следящей системе и измерителе координат для точного определения местоположения источника радиоизлучения.
Изобретение разработано на уровне физической и цифровой модели. Результаты моделирования показали, что точность пеленгации (измерения угловых координат) источников излучений с помощью предлагаемой антенны увеличилась не менее чем на порядок.
Claims (4)
1. Многолучевая приемная антенна, содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ-волноводами, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит формирователь многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности, содержащий блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ-волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, причем приемные и передающие СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены равной длины соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны.
2. Многолучевая приемная антенна по п.1, отличающаяся тем, что синфазно-противофазный мост выполнен в виде двойного волноводного Т-моста, на волноводных выходах которого установлены коаксиально-волноводные переходы, а полость моста заполнена фторопластом.
3. Многолучевая приемная антенна по п.1, отличающаяся тем, что квазиоптическая линза выполнена в виде линзы Ротмана, линзы Люнеберга, линзы Руза, линзы Гента или линзы Климова.
4. Многолучевая приемная антенна по п.1, отличающаяся тем, что СВЧ-волноводы квазиоптической линзы выполнены в виде коаксиальных и/или СВЧ-линий полоскового типа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009130503/07A RU2424607C2 (ru) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Многолучевая приемная антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009130503/07A RU2424607C2 (ru) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Многолучевая приемная антенна |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009130503A RU2009130503A (ru) | 2011-02-20 |
RU2424607C2 true RU2424607C2 (ru) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009130503/07A RU2424607C2 (ru) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Многолучевая приемная антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2424607C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610460C2 (ru) * | 2013-02-26 | 2017-02-13 | Интел Корпорейшн | Система связи прямой видимости свч-диапазона с несколькими входами и выходами для применения в помещении |
-
2009
- 2009-08-11 RU RU2009130503/07A patent/RU2424607C2/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610460C2 (ru) * | 2013-02-26 | 2017-02-13 | Интел Корпорейшн | Система связи прямой видимости свч-диапазона с несколькими входами и выходами для применения в помещении |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009130503A (ru) | 2011-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Demmerle et al. | A biconical multibeam antenna for space-division multiple access | |
Vashist et al. | A review on the development of Rotman lens antenna | |
US11688941B2 (en) | Antenna device for beam steering and focusing | |
Ershadi et al. | Rotman lens design and optimization for 5G applications | |
Wu et al. | Single-layer 1-bit prephased single-beam metasurface using true-time delayed unit cells | |
Mayo et al. | A cost-effective modular phased array | |
RU2424607C2 (ru) | Многолучевая приемная антенна | |
RU90266U1 (ru) | Многолучевая приемная антенна "лэмз" | |
Okorogu et al. | Design and simulation of a low cost digital beamforming (DBF) receiver for wireless communication | |
Liu et al. | Optimization of RIS configurations for multiple-RIS-aided mmwave positioning systems based on CRLB analysis | |
Nahar et al. | Wideband antenna array beam steering with free-space optical true-time delay engine | |
RU73550U1 (ru) | Антенна френеля с управляемыми параметрами на основе полупроводникового материала с оптически управляемыми электромагнитными параметрами | |
Rotman et al. | Wideband phased arrays with true time delay beamformers challenges and progress | |
Okorochkov et al. | The spatial separation of signals by the curvature of the wave front | |
Tulupov et al. | Coverage impact of reconfigurable intelligent surfaces in 6G mobile networks | |
Meng et al. | Design of diffractive Cassegrain antenna at W band | |
Abd Rahman et al. | Design of Shaped-Beam Parabolic Reflector Antenna for Peninsular Malaysia Beam Coverage and its Overlapping Feed Issues | |
CN114122728B (zh) | 一种基于微波光子移相器的均匀圆形相控阵测向方法 | |
Matsuno et al. | Practical evaluation method for large IRS: RCS pattern synthesis of sub-IRS with mutual coupling | |
Boriskin et al. | Synthesis of arbitrary-shaped lens antennas for beam-switching applications | |
Kazim et al. | Application and Future Direction of RIS | |
Maci | Per-Simon Kildal: friend, scientist, educator, entrepreneur | |
Manu et al. | Radiation pattern analysis and advanced phase shifter development for designing phased smart antenna arrays | |
Xing et al. | Simulation research on adaptive nulling technology based on wavelength selective switching delay network | |
Yi et al. | SHAPING FLATTENED SCATTERING PATTERNS IN BROADBAND USING PASSIVE RECONFIGURABLE INTELLIGENT SURFACES FOR INDOOR NLOS WIRELESS SIGNAL COVERAGE ENHANCEMENT |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20191029 |