RU2461931C2 - Element of phased transmissive antenna array - Google Patents

Element of phased transmissive antenna array Download PDF

Info

Publication number
RU2461931C2
RU2461931C2 RU2010154289/07A RU2010154289A RU2461931C2 RU 2461931 C2 RU2461931 C2 RU 2461931C2 RU 2010154289/07 A RU2010154289/07 A RU 2010154289/07A RU 2010154289 A RU2010154289 A RU 2010154289A RU 2461931 C2 RU2461931 C2 RU 2461931C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dielectric
ferrite
aperture
waveguide
rod
Prior art date
Application number
RU2010154289/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010154289A (en
Inventor
Максим Евгеньевич Голубцов (RU)
Максим Евгеньевич Голубцов
Юрий Сергеевич Русов (RU)
Юрий Сергеевич Русов
Владимир Михайлович Крехтунов (RU)
Владимир Михайлович Крехтунов
Сергей Игоревич Нефедов (RU)
Сергей Игоревич Нефедов
Анатолий Иванович Фирсенков (RU)
Анатолий Иванович Фирсенков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority to RU2010154289/07A priority Critical patent/RU2461931C2/en
Publication of RU2010154289A publication Critical patent/RU2010154289A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2461931C2 publication Critical patent/RU2461931C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: device contains receiving and apertural dielectric radiators (DR), wave-guiding ferrite rotation phase shifter (PS) of faraday type and housing in a form of thin-wall shell. Rotation phase shifter consists of ferrite rod (FR) in a form of N -plane prism (N≥4) located together with winding of its longitudinal magnetisation inside magnet core in a form of N "П"-shaped ferrite clamps located one by one on each FR plane. Wave guide of PAA element includes wave guide formed by film of current-conducting coating of FR side surface, radiator wave guides, matching and connecting wave guides. Between the ends of FR and ends of DR there are dielectric inserts in form of washers made from material with dielectric capacitance εv=9.5 … 10.5. Ferrite unit is centered in the housing by dielectric washers the outer surface of which like ferrite clamps ledges is done by a form of housing inner surface. Dielectric radiator has a form of round bar at the end of which there is a matching transformer.
EFFECT: reduction of crosscut dimensions, reduction of microwave losses level, increase of PAA amplification factor, structure simplification, increase of its processability, strength and resistance against impact and vibration effects.
5 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 the microwave and EHF ranges, in particular to the designs of elements of phased array antennas (HEADLIGHTS), and can be used in radar systems with electric beam scanning.

Известны проходные фазированные антенные решетки с пространственным возбуждением, у которых прием электромагнитных волн от первичного облучателя производится одними (например, приемными), а их излучение в пространство - другими (например, апертурными) излучателями.Pass-through phased array antennas with spatial excitation are known, in which the reception of electromagnetic waves from the primary irradiator is carried out by one (for example, receiving), and their radiation into space by other (for example, aperture) emitters.

Известны элементы фазированных антенных решеток проходного типа, осуществляющих электрическое сканирование луча. Каждый из них может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных приемного и апертурного волноводно-диэлектрических излучателей и размещенного между ними волноводного ферритового фазовращателя с продольным полем намагничивания, пропускающего электромагнитные волны, поляризованные по кругу.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 a series-connected receiving and aperture waveguide-dielectric emitters and a waveguide ferrite phase shifter between them with a longitudinal magnetization field transmitting electromagnetic waves polarized in a circle.

В частности известен приемопередающий элемент ФАР проходного типа, описанный в патенте России №2184410 [1] (Патент России №2184410, МПК H01Q 21/00, H01P 1/19, от 26.06.2001). 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, опирающихся 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 εф=14…17, согласующие шайбы выполнены из материала, например ситалла, с диэлектрической проницаемостью εш=9…11, а диэлектрические излучатели выполнены из материала, например ситалла, с диэлектрической проницаемостью εи=7,15…7,35.In particular, a passing-through type PAR element is known, described in Russian patent No. 2184410 [1] (Russian Patent No. 2184410, IPC H01Q 21/00, H01P 1/19, dated June 26, 2001). 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 microns 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, with a dielectric constant ε and = 7.15 ... 7.35.

Приемопередающий элемент ФАР [1] обладает рядом недостатков. Для него характерны: высокий уровень вносимых СВЧ-потерь, большая длина, сложность изготовления отдельных деталей и сборки элемента ФАР, низкие прочность и стойкость элемента ФАР к ударным и вибрационным воздействиям.The transmitter-receiver element PAR [1] has a number of disadvantages. It is characterized by: a high level of introduced microwave losses, a large length, the difficulty of manufacturing individual parts and assembling the PAR element, low strength and resistance of the PAR element to shock and vibration.

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.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.

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 эти детали изготовлены. Согласование элемента ФАР [1] 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 поверхности которой нанесено металлизированное покрытие. При этом необходимо подбирать форму, ширину и глубину канавки, а также место ее расположения на ситалловом стержне.In the design of the PAR element, a combined ferrite-ceramic 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 these parts are made. The coordination of the PAR element [1] and the PAR in general 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 and depth of the groove, as well as its location on the ceramic bar.

Недостатком данного элемента ФАР [1] является и наличие СВЧ-потерь, обусловленных резонансами на волнах высших типов. Эти волны могут распространяться в цилиндрическом ферритовом стержне при указанных в описании патента относительных диэлектрических проницаемостях материалов ферритового стержня εф=14…17 и диэлектрического излучателя εи=7,15…7,35 при их равных диаметрах.The disadvantage of this PAR element [1] is the presence of microwave losses due to resonances at higher types of waves. 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 ... 7.35 specified in the patent description with equal diameters.

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.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.

Низкие прочность и стойкость элемента ФАР [1] к ударным и вибрационным воздействиям обусловлены отсутствием корпуса элемента ФАР и большим отношением его длины к диаметру феррито-ситаллового стержня.The low strength and resistance of the PAR element [1] to shock and vibration are due to the absence of the housing of the PAR element and the large ratio of its length to the diameter of the ferrite-ceramic metal rod.

Приемопередающий элемент ФАР [1] 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 transceiver element [1] 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.

Известен антенный элемент проходной ФАР, частично свободный от недостатков, присущих аналогу [1], и описанный в патенте России №2322737 [2] (Патент России №2322737, МПК H01Q 21/00, от 04.12.2006). Антенный элемент проходной фазированной антенной решетки содержит диэлектрические излучатели и фазовращатель, состоящий из намагничивающей обмотки, расположенной внутри магнитопровода, и цилиндрического ферритового стержня, установленного внутри намагничивающей обмотки. Цилиндрический ферритовый стержень и диэлектрические излучатели заключены в общий отрезок металлизированного круглого волновода и выполнены из материалов с высокой одинаковой или близкой по значению друг другу диэлектрической проницаемостью. Диэлектрические излучатели содержат цилиндрическую часть и одними торцами жестко соединены с торцами цилиндрического ферритового стержня, а на их других торцах выполнены удлинения в виде усеченных конусов, причем диаметр основания усеченных конусов меньше диаметра цилиндрической части диэлектрического излучателя. При этом концы общего отрезка металлизированного круглого волновода отстоят на расстоянии (0,05…0,1)λ0 от основания усеченных конусов, высота которых составляет (0,8…1,2)λ0, где λ0 - центральная длина волны 10-процентного диапазона, диаметр основания усеченных конусов составляет (0,8…0,9), а диаметр их вершин - (0,5…0,6) диаметра цилиндрической части диэлектрического элемента.A known antenna element of the pass-through PAR, partially free from the disadvantages inherent in the analogue [1], and described in Russian patent No. 2322737 [2] (Russian Patent No. 2322737, IPC H01Q 21/00, from 04.12.2006). The antenna element of the passage phased antenna array contains dielectric emitters and a phase shifter, consisting of a magnetizing winding located inside the magnetic circuit, and a cylindrical ferrite rod mounted inside the magnetizing winding. The cylindrical ferrite rod and dielectric emitters are enclosed in a common segment of a metallized circular waveguide and are made of materials with a high dielectric constant of equal or close value to each other. Dielectric emitters contain a cylindrical part and with one ends are rigidly connected to the ends of the cylindrical ferrite rod, and elongations in the form of truncated cones are made at their other ends, the diameter of the base of the truncated cones being less than the diameter of the cylindrical part of the dielectric emitter. In this case, the ends of the common segment of a metallized circular waveguide are separated by a distance (0.05 ... 0.1) λ 0 from the base of the truncated cones, the height of which is (0.8 ... 1.2) λ 0 , where λ 0 is the central wavelength 10 -percent range, the diameter of the base of the truncated cones is (0.8 ... 0.9), and the diameter of their vertices is (0.5 ... 0.6) of the diameter of the cylindrical part of the dielectric element.

В антенном элементе проходной ФАР [2] решалась задача снижения трудоемкости и стоимости производства антенного элемента ФАР за счет упрощения его конструкции. В частности, он не содержит кольцевых металлизированных канавок на цилиндрических частях диэлектрических излучателей. Однако фазовращатель элемента ФАР [2] выполнен также, как и у элемента ФАР [1], и ему присущи те же недостатки, которые перечислены выше, в том числе - резонансные пики потерь СВЧ-энергии на высших типах волн. Кроме того, из-за высокой диэлектрической проницаемости материала излучателей, которая одинакова или близка к диэлектрической проницаемости материала ферритового стержня, неизбежно увеличение СВЧ-потерь в ФАР из-за рассогласования ее раскрывов со свободным пространством в секторе сканирования луча.In the antenna element of the passage PAR [2], the task of reducing the complexity and cost of production of the antenna element of the PAR was solved by simplifying its design. In particular, it does not contain annular metallized grooves on the cylindrical parts of dielectric emitters. However, the phase shifter of the PAR element [2] is made in the same way as that of the PAR element [1], and it has the same disadvantages that are listed above, including the resonant peaks of microwave energy loss at higher types of waves. In addition, due to the high dielectric constant of the material of the emitters, which is the same or close to the dielectric constant of the material of the ferrite core, an increase in microwave losses in the PAR is inevitable due to the mismatch of its openings with free space in the beam scanning sector.

Наиболее близким по технической сути и совокупности существенных признаков к предлагаемому элементу ФАР является элемент фазированной антенной решетки по патенту России №2325741 [3] (Патент России №2325741 С1, МПК H01Q 21/00, Н01Р 1/19, от 06.10.2006), выбранный в качестве прототипа. В этом патенте описан элемент фазированной антенной решетки, содержащий приемный и апертурный диэлектрические излучатели, волноводный ферритовый фазовращатель (ФВ), состоящий из цилиндрического ферритового стержня (ФС) в виде правильной N-гранной призмы (N>4), размещенного вместе с обмоткой его продольного намагничивания внутри внешнего магнитопровода, выполненного в виде N П-образных ферритовых скоб, каждая из которых состоит из полочки и двух башмаков, прилегающих плоскими подошвами к одной из N граней ФС, и волновода ФВ, образованного тонкой пленкой токопроводящего покрытия боковой поверхности ФС, приемный и апертурный волноводы, состоящие из волноводов излучателей, согласующих и соединительных волноводов. Диаметр согласующих волноводов больше или равен диаметру окружности, описанной вокруг поперечного сечения ФС. Между торцами ФС и хвостовиками диэлектрических излучателей установлены диэлектрические вставки, каждая из которых 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 εи=3,8…4,2. Размеры согласующей диэлектрической вставки, площади поперечных сечений волноводов излучателей Sи, согласующих волноводов Sc, ферритового стержня Sф и диэлектрическая проницаемость материала диэлектрической вставки εв выбираются, исходя из обеспечения согласования фазовращателя с излучателями и обеспечения одноволнового режима работы всех волноводов элемента ФАР. Элемент ФАР содержит корпус, выполненный в виде тонкостенной цилиндрической гильзы, на наружной поверхности которой расположена печатная плата, к контактам которой присоединены провода обмотки намагничивания, выведенные через прорези в стенке корпуса.The closest in technical essence and the totality of essential features to the proposed PAR element is the phased array antenna element according to Russian patent No. 2225741 [3] (Russian Patent No. 2225741 C1, IPC H01Q 21/00, Н01Р 1/19, dated 06.10.2006), selected as a prototype. This patent describes an element of a phased antenna array containing receiving and aperture dielectric emitters, a waveguide ferrite phase shifter (PV), consisting of a cylindrical ferrite rod (FS) in the form of a regular N-faced prism (N> 4), placed together with its longitudinal winding magnetization inside the external magnetic circuit, made in the form of N П-shaped ferrite staples, each of which consists of a shelf and two shoes adjacent flat soles to one of the N faces of the FS, and the PV waveguide formed by with a film of a conductive coating on the FS side surface, a receiving and aperture waveguides, consisting of emitter waveguides, matching and connecting waveguides. The diameter of the matching waveguides is greater than or equal to the diameter of the circle described around the FS cross section. Between the ends of the FS and the shanks of the dielectric emitters, dielectric inserts are installed, each of which 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 c , the ferrite rod S f, and the dielectric constant of the material of the dielectric insert ε in are selected based on ensuring matching of the phase shifter with the emitters and ensuring the single-wave mode of operation of all waveguides of the PAR element. The PAR element contains a housing made in the form of a thin-walled cylindrical sleeve, on the outer surface of which there is a printed circuit board, to the contacts of which are connected the wires of the magnetizing winding brought out through the slots in the wall of the housing.

Этому элементу ФАР [3], выбранному в качестве прототипа, присущи такие недостатки, как большие поперечные размеры, большие СВЧ-потери, сложность конструкции, низкая технологичность и низкие прочность и стойкость к ударным и вибрационным воздействиям.This PAR element [3], selected as a prototype, has such drawbacks as large transverse dimensions, large microwave losses, structural complexity, low processability and low strength and resistance to shock and vibration.

Большие поперечные размеры элемента ФАР, ограничивающие ширину сектора электрического сканирования луча фазированной антенной решетки, составленной из подобных элементов, обусловлены, в первую очередь, выбором для изготовления излучателей материала с малой диэлектрической проницаемостью εи=3,8…4,2, большими поперечными размерами ФС и неоптимальной конфигурацией ферритовых скоб внешнего магнитопровода.The large transverse dimensions of the PAR element, limiting the width of the sector of electrical scanning of the beam of a phased antenna array composed of such elements, are primarily due to the choice for the manufacture of emitters of material with a low dielectric constant ε and = 3.8 ... 4.2, large transverse dimensions FS and non-optimal configuration of ferrite brackets of the external magnetic circuit.

Большие СВЧ-потери элемента ФАР наряду с СВЧ-потерями в фазовращателе и излучателях определяются также рассогласованием ФВ и диэлектрического излучателя вследствие неизбежного возникновения при сборке осевых зазоров между плоскостями стыков диэлектрических излучателей, диэлектрических вставок, плоскостями стыков волноводов и торцами ФС. Кроме того, отражение электромагнитных волн от плоскостей торцов диэлектрических излучателей возрастает при увеличении их диаметров и диэлектрической проницаемости εи материала и уменьшении расстояния между осями диэлектрических стержней, то есть шага антенной решетки [4] (Крехтунов В.М., Тюлин В.А. Дифракция электромагнитных волн на двумерно-периодической решетке полубесконечных диэлектрических стержней // Радиофизика, Т.26, №1, Издание горьковского университета и научно-исследовательского радиофизического института, 1983. - С.74-81).Large microwave losses of the PAR element along with microwave losses in the phase shifter and emitters are also determined by the mismatch between the PV and the dielectric emitter due to the inevitable occurrence of axial gaps between the junction planes of the dielectric emitters, dielectric inserts, the waveguide junction planes and the FS ends. In addition, the reflection of electromagnetic waves from the planes of the ends of the dielectric emitters increases with an increase in their diameters and permittivity ε and material and a decrease in the distance between the axes of the dielectric rods, that is, the pitch of the antenna array [4] (V. Krekhtunov, V. A. Tyulin Diffraction of electromagnetic waves on a two-dimensional periodic lattice of semi-infinite dielectric rods // Radiophysics, T.26, No. 1, Publishing House of Gorky University and the Scientific Research Radiophysical Institute, 1983. - P.74-81).

К усложнению конструкции элемента ФАР и снижению ее технологичности приводит использование диэлектрической вставки сложной конфигурации, диэлектрических стержней с отверстиями вдоль их продольных осей и излишнее усложнение корпуса элемента ФАР размещением на нем печатной платы с контактными площадками.The complication of the design of the PAR element and the reduction of its manufacturability is caused by the use of a dielectric insert of complex configuration, dielectric rods with holes along their longitudinal axes and excessive complication of the housing of the PAR element by placing a printed circuit board with contact pads on it.

Низкие прочность и стойкость элемента ФАР [3] к механическим воздействиям обусловлены тем, что весь ферритовый блок, включающий ферритовый стержень, обмотку намагничивания и ферритовые скобы внешнего магнитопровода, удерживаются внутри корпуса лишь за счет клеевого соединения концов ферритового стержня с соединительными волноводами.The low strength and resistance of the PAR element [3] to mechanical stresses are due to the fact that the entire ferrite block, including the ferrite rod, magnetization winding, and ferrite brackets of the external magnetic circuit, are retained inside the housing only by gluing the ends of the ferrite rod to the connecting waveguides.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков, присущих известному элементу ФАР [3], выбранному в качестве прототипа, т.е. уменьшение его поперечных размеров, снижение уровня вносимых СВЧ-потерь и увеличение коэффициента усиления ФАР, упрощение конструкции, повышение ее технологичности, прочности и стойкости к ударным и вибрационным воздействиям.The task of the invention is to eliminate the disadvantages inherent in the known element PAR [3], selected as a prototype, ie reducing its transverse dimensions, reducing the level of introduced microwave losses and increasing the gain of the HEADLIGHTS, simplifying the design, increasing its manufacturability, strength and resistance to shock and vibration.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в элементе проходной фазированной антенной решетки, содержащем приемный и апертурный диэлектрические излучатели, волноводный ферритовый фазовращатель, состоящий из цилиндрического ферритового стержня в виде правильной N-гранной призмы (N≥4), размещенного вместе с обмоткой его продольного намагничивания внутри внешнего магнитопровода, выполненного в виде N П-образных ферритовых скоб, каждая из которых состоит из полочки и двух башмаков, прилегающих плоскими подошвами к одной из N граней ФС, волновода ФВ, образованного тонкой пленкой токопроводящего покрытия боковой поверхности ФС, приемный и апертурный волноводы, состоящие из волноводов излучателей, согласующих и соединительных волноводов, диэлектрические вставки, размещенные между торцами ферритового стержня и хвостовиками диэлектрических излучателей, и корпус в виде цилиндрической гильзы, через прорези в стенке которого выведены провода обмотки намагничивания, согласно изобретению дополнительно содержит выполненные из диэлектрика шайбы, размещенные на ферритовом стержне между концами обмотки намагничивания и башмаками ферритовых скоб и примыкающие внешней цилиндрической поверхностью к внутренней цилиндрической поверхности корпуса, диэлектрические вставки выполнены в виде шайб из материала, например сверхвысокочастотной керамики, с диэлектрической проницаемостью εв=9,5…10,5, внешняя поверхность полочки каждой ферритовой скобы выполнена по форме внутренней поверхности корпуса, каждый из диэлектрических излучателей выполнен сплошным из материала, например сверхвысокочастотной керамики, с диэлектрической проницаемостью εи=4,75…5,25, включает цилиндрическую часть длиной ℓц=(0,1…0,3)λ0, на торце с меньшим диаметром которой у приемного диэлектрического излучателя установлен дополнительный согласующий приемный трансформатор в виде круглого стержня длиной ℓ1=(0,2…,25)λ1, где λ0 - длина волны в свободном пространстве, λ1 - длина синфазной волны в антенной решетке, составленной из стержней приемных трансформаторов, а на торце с меньшим диаметром конической части апертурного диэлектрического излучателя установлен дополнительный согласующий апертурный трансформатор в виде круглого стержня длиной ℓ2=(0,2…0,25)λ2, где λ2 - длина синфазной волны в антенной решетке, составленной из стержней апертурных трансформаторов, при этом соединительные волноводы имеют поперечное сечение в виде правильного N-угольника с размерами поперечного сечения ФС с учетом толщины пленки токопроводящего покрытия и слоя токопроводящего клея толщиной 0,1…0,15 мм.The solution to this problem is achieved by the fact that in the element of the passage phased antenna array containing the receiving and aperture dielectric emitters, a waveguide ferrite phase shifter, consisting of a cylindrical ferrite rod in the form of a regular N-facet prism (N≥4), placed together with the winding of its longitudinal magnetization inside an external magnetic circuit made in the form of N П-shaped ferrite staples, each of which consists of a shelf and two shoes adjacent flat soles to one of the N faces Ф C, the PV waveguide formed by a thin film of the conductive coating of the FS side surface, the receiving and aperture waveguides, consisting of radiator waveguides, matching and connecting waveguides, dielectric inserts located between the ends of the ferrite rod and the shanks of the dielectric radiators, and the body in the form of a cylindrical sleeve, the slots in the wall of which the magnetizing winding wires are led, according to the invention further comprises washers made of dielectric placed on a ferrite m the rod between the ends of the magnetization winding and the shoes of ferrite staples and adjacent the outer cylindrical surface to the inner cylindrical surface of the housing, the dielectric inserts are made in the form of washers from a material, for example microwave ceramic, with a dielectric constant ε in = 9.5 ... 10.5, the outer surface the shelves of each ferrite bracket are made in the form of the inner surface of the housing, each of the dielectric emitters is made solid of a material, for example, microwave ceramic, with ielektricheskoy permeability and ε = 4,75 ... 5,25, includes a cylindrical portion of length ℓ c = (0,1 ... 0,3) λ 0, at the end with a smaller diameter at which the receiver transducer is an additional dielectric matching transformer receiving a round rod length ℓ 1 = (0.2 ..., 25) λ 1 , where λ 0 is the wavelength in free space, λ 1 is the in-phase wavelength in the antenna array composed of receiving transformer rods, and at the end with a smaller diameter of the conical part an aperture dielectric emitter installed additional with reads aperture transformer in the form of a circular rod of length ℓ 2 = (0,2 ... 0,25) λ 2, wherein λ 2 - phase wave length in the antenna array composed of rods aperture transformers, wherein the coupling waveguides have a cross section of a regular N-gon with the dimensions of the FS cross-section, taking into account the thickness of the film of the conductive coating and the layer of conductive adhesive with a thickness of 0.1 ... 0.15 mm.

Наличие отличительных признаков у предлагаемого элемента ФАР позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна".The presence of distinctive features of the proposed PAR element allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан элемент проходной ФАР, на фиг.2 показано продольное сечение элемента проходной ФАР, на фиг.3 показано поперечное сечение элемента проходной ФАР в месте расположения башмаков ферритовых скоб (сечение А-А на фиг.2), на фиг.4 показано поперечное сечение элемента проходной ФАР в месте расположения центрирующих диэлектрических шайб (сечение Б-Б на фиг.2), на фиг.5 показано поперечное сечение элемента проходной ФАР в месте расположения полочек ферритовых скоб внешнего магнитопровода (сечение В-В на фиг.2). На фиг.2 … фиг.5 показан элемент проходной ФАР и его сечения для случая N=4.The invention is illustrated by a drawing, in which Fig. 1 shows an element of a passage HEADLIGHT, Fig. 2 shows a longitudinal section of an element of a passage HEADLIGHT, Fig. 3 shows a cross-section of an element of a passage HEADLAND at the location of the shoes of ferrite staples (section AA in FIG. 2), Fig. 4 shows a cross-section of an element of the through-headlight in the location of the centering dielectric washers (section BB in Fig. 2), Fig. 5 shows a cross-section of the element of the through-headlight in the location of the shelves of the ferrite brackets of the external magnetic circuit (Cross-section B-B in Figure 2). In Fig.2 ... Fig.5 shows the element of the headlamp and its cross section for the case N = 4.

На чертеже обозначено: 1 - приемный диэлектрический излучатель; 2 - апертурный диэлектрический излучатель; 3 - приемный волновод; 4 - апертурный волновод; 5, 6 - волноводы излучателей; 7, 8 - согласующие волноводы; 9, 10 - соединительные волноводы; 11 - волновод фазовращателя; 12 - ферритовый стержень; 13, 14 - концы ферритового стержня; 15 - обмотка намагничивания; 16, 17 - провода обмотки намагничивания; 18а, 18б, 18в, 18г - ферритовые скобы внешнего магнитопровода; 19а, 19б, 19в, 19г - полочки ферритовых скоб; 20а, 20б, 20в, 20г - башмаки ферритовых скоб; 21, 22 - диэлектрические вставки; 23, 24 - шайбы; 25 - корпус; 26, 27 - прорези в стенке корпуса; 28 - хвостовик приемного диэлектрического излучателя; 29 - цилиндрическая часть приемного диэлектрического излучателя; 30 - коническая часть приемного диэлектрического излучателя; 31 - согласующий приемный трансформатор; 32 - хвостовик апертурного диэлектрического излучателя; 33 - цилиндрическая часть апертурного диэлектрического излучателя; 34 - коническая часть апертурного диэлектрического излучателя; 35 - согласующий апертурный трансформатор.The drawing indicates: 1 - receiving dielectric emitter; 2 - aperture dielectric emitter; 3 - receiving waveguide; 4 - aperture waveguide; 5, 6 - waveguides of emitters; 7, 8 - matching waveguides; 9, 10 - connecting waveguides; 11 - waveguide phase shifter; 12 - ferrite core; 13, 14 - ends of the ferrite core; 15 - magnetization winding; 16, 17 - magnetization winding wires; 18a, 18b, 18c, 18g - ferrite brackets of the external magnetic circuit; 19a, 19b, 19c, 19g - shelves of ferrite staples; 20a, 20b, 20c, 20g - shoes of ferrite staples; 21, 22 - dielectric inserts; 23, 24 - washers; 25 - case; 26, 27 - slots in the wall of the housing; 28 - shank of the receiving dielectric emitter; 29 - a cylindrical part of the receiving dielectric emitter; 30 - conical part of the receiving dielectric emitter; 31 - matching receiving transformer; 32 - shank of the aperture dielectric emitter; 33 - a cylindrical part of the aperture dielectric emitter; 34 - conical part of the aperture dielectric emitter; 35 - matching aperture transformer.

Предлагаемый элемент проходной фазированной антенной решетки работает следующим образом.The proposed element pass-through phased antenna array operates as follows.

В режиме передачи электромагнитная волна, поляризованная по кругу, излучаемая облучателем фазированной антенной решетки, составленной из предлагаемых элементов проходной ФАР (не показана), принимается приемным диэлектрическим излучателем 1 и возбуждает в его цилиндрической части 29 волну типа HE11 диэлектрического волновода, а затем волну типа H11 в волноводе 5 приемного излучателя. Затем электромагнитная волна проходит через согласующий волновод 7 и соединительный волновод 9 и возбуждает в волноводе фазовращателя 11 низшую волну типа H1 N-угольного волновода, заполненного ферритовой средой. С выхода ферритового фазовращателя электромагнитная волна поступает в соединительный волновод 10, согласующий волновод 8, волновод 6 апертурного излучателя и излучается в свободное пространство апертурным диэлектрическим излучателем 2.In the transmission mode, an electromagnetic wave polarized in a circle emitted by an irradiator of a phased array antenna, composed of the proposed elements of a pass-through headlamp (not shown), is received by a receiving dielectric emitter 1 and excites a HE 11 type dielectric waveguide in its cylindrical part 29, and then a wave of the type H 11 in the waveguide 5 of the receiving emitter. Then the electromagnetic wave passes through the matching waveguide 7 and the connecting waveguide 9 and excites in the waveguide of the phase shifter 11 a lower wave of the type H 1 N-carbon waveguide filled with a ferrite medium. From the output of the ferrite phase shifter, the electromagnetic wave enters the connecting waveguide 10, the matching waveguide 8, the waveguide 6 of the aperture emitter and is emitted into the free space by the aperture dielectric emitter 2.

Фаза излучаемой элементом проходной ФАР электромагнитной волны, поляризованной по кругу, 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 электромагнитной волны в интервале 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 обмоткой намагничивания 15, соединенной с системой управления лучом ФАР (не показана) проводами 16 и 17, выведенными через прорези 26 и 27 в стенке корпуса 25.The phase of the radiated circularly polarized radiated element emitted by the headlamp PAR element depends on the wavelength, cross-sectional shape, dimensions of the emitters and waveguides, as well as the material parameters of the dielectric rods, dielectric inserts and ferrite rod. An additional change in the phase of the electromagnetic wave in the interval Δφ = 0 ... 2π is carried out by means of a 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 core by a magnetization winding 15 connected to the beam control system HEADLIGHTS (not shown) with wires 16 and 17 output through the slots 26 and 27 in the wall of the housing 25.

В режиме приема из свободного пространства на апертурный диэлектрический излучатель 2 падает плоская поляризованная по кругу электромагнитная волна с противоположным направлением вращения и принимается им. Затем электромагнитная волна последовательно проходит через отрезки волноводов волноводного канала элемента ФАР в обратном направлении, получает такое же, как и в режиме передачи, дополнительное изменение фазы Δφ в фазовращателе и излучается приемным диэлектрическим излучателем 1 в направлении облучателя ФАР.In the reception mode from free space, a plane polarized electromagnetic wave with an opposite direction of rotation is incident on the aperture dielectric emitter 2 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, as in the transmission mode, additional phase change Δφ in the phase shifter and is emitted by the receiving dielectric emitter 1 in the direction of the PAR lamp.

Длины ℓц1 и ℓк1 приемного и ℓц2 и ℓк2 апертурного диэлектрических излучателей выбираются с учетом конструктивных особенностей конкретной проходной ФАР и требований, предъявляемых к ее электрическим характеристикам (геометрия расположения излучателей в раскрыве, шаг антенной решетки, сектор сканирования луча, геометрия системы возбуждения). Диаметры на концах конических частей приемного и апертурного диэлектрических излучателей выбираются из условий согласования со свободным пространством и достаточной механической прочности. Диаметры цилиндрических частей приемного и апертурного диэлектрических излучателей, а также волноводов излучателей выбираются из условия одноволнового режима работы. При этом параметры приемного излучателя выбираются из условия обеспечения эффективности возбуждения приемной антенной решетки и формирования требуемого амплитудного распределения поля по ее элементам.The lengths ℓ q1 and ℓ k1 of the receiving and ℓ q2 and ℓ k2 aperture dielectric emitters are selected taking into account the design features of a specific pass-through headlamp and the requirements for its electrical characteristics (the geometry of the emitters in the aperture, the step of the antenna array, the beam scanning sector, the geometry of the excitation system ) The diameters at the ends of the conical parts of the receiving and aperture dielectric emitters are selected from conditions matching with free space and sufficient mechanical strength. The diameters of the cylindrical parts of the receiving and aperture dielectric emitters, as well as the waveguides of the emitters are selected from the conditions of a single-wave mode of operation. In this case, the parameters of the receiving emitter are selected from the condition of ensuring the efficiency of excitation of the receiving antenna array and the formation of the required amplitude field distribution over its elements.

Параметры апертурного излучателя выбираются с учетом требуемого изменения коэффициента усиления ФАР в секторе электрического сканирования луча.The parameters of the aperture emitter are selected taking into account the required change in the gain of the PAR in the sector of electric beam scanning.

Введение цилиндрических участков 29 и 33 диэлектрических излучателей, выступающих из приемного 3 и апертурного 4 волноводов элемента проходной ФАР, повышает эффективность возбуждения поверхностных волн в диэлектрических излучателях, а их длины выбираются из условия согласования входов диэлектрических излучателей с выходами возбуждающих их волноводов.The introduction of cylindrical sections 29 and 33 of dielectric emitters protruding from the receiving 3 and aperture 4 waveguides of the element of the passing PAR, increases the efficiency of excitation of surface waves in dielectric emitters, and their lengths are selected from the condition of matching the inputs of the dielectric emitters with the outputs of the waveguides exciting them.

Введение цилиндрических согласующих трансформаторов 31 и 35, примыкающих к плоскостям вершин усеченных диэлектрических конусов 30 и 34, способствует улучшению согласования торцов диэлектрических излучателей 1 и 2 со свободным пространством в диапазоне частот и в секторе сканирования луча ФАР и тем самым уменьшает СВЧ-потери на отражение от приемной и апертурной антенных решеток, повышает эффективность возбуждения волны типа НЕ11 в диэлектрических излучателях, что увеличивает амплитуду волны, прошедшей через элемент проходной ФАР.The introduction of cylindrical matching transformers 31 and 35, adjacent to the planes of the vertices of the truncated dielectric cones 30 and 34, improves the matching of the ends of the dielectric emitters 1 and 2 with free space in the frequency range and in the scanning sector of the headlamp beam and thereby reduces microwave reflection loss from receiving and aperture antenna arrays, increases the efficiency of excitation of a wave of type HE 11 in dielectric emitters, which increases the amplitude of the wave transmitted through the element of the pass-through headlamp.

Изготовление приемного 1 и апертурного 2 диэлектрических излучателей из материала с относительной диэлектрической проницаемостью εи=4,75…5,25, более высокой по сравнению с прототипом, а также выполнение внешней поверхности полочки 19 каждой ферритовой скобы по форме внутренней поверхности корпуса 25 позволяет уменьшить поперечные размеры элемента отражательной ФАР. Это позволяет устанавливать элементы отражательной ФАР в антенной решетке с меньшим шагом и таким образом обеспечить более широкий сектор сканирования луча антенны.The manufacture of receiving 1 and aperture 2 dielectric emitters from a material with a relative permittivity ε and = 4.75 ... 5.25, higher than the prototype, as well as the execution of the outer surface of the shelf 19 of each ferrite bracket in the shape of the inner surface of the housing 25 can reduce transverse dimensions of the reflective headlamp element. This allows you to install elements of the reflective headlamp in the antenna array with a smaller step and thus provide a wider sector of scanning of the antenna beam.

Введение центрирующих шайб 23 и 24 позволяет упростить сборку элемента отражательной ФАР и повысить его стойкость к внешним механическим воздействиям за счет улучшения фиксации ферритового блока внутри корпуса.The introduction of centering washers 23 and 24 makes it possible to simplify the assembly of the reflective headlamp element and increase its resistance to external mechanical stresses by improving the fixation of the ferrite block inside the housing.

Предлагаемый элемент проходной ФАР конструктивно прост, технологичен, отличается простотой изготовления отдельных деталей и сборки, характеризуется низкой трудоемкостью и невысокой стоимостью. Для его создания в условиях серийного производства нет необходимости разрабатывать новые материалы и использовать дорогостоящие технологические процессы, достаточно использовать нормализованные серийно выпускаемые материалы, клеи и освоенные технологические процессы.The proposed element of the pass-through headlamp is structurally simple, technologically advanced, characterized by the simplicity of manufacturing of individual parts and assembly, characterized by low labor intensity and low cost. To create it in conditions of mass production, there is no need to develop new materials and use expensive technological processes, it is enough to use normalized commercially available materials, adhesives and mastered technological processes.

Приемный 1 и апертурный 2 диэлектрические излучатели из материала с относительной диэлектрической проницаемостью εи=4,75…5,25, например, из композитного материала типа МСТ-5 [5] (Сверхвысокочастотные магнитные и диэлектрические материалы. Каталог. - Санкт-Петербург: Открытое акционерное общество «Завод Магнетон», 2004. - 12 с.) могут быть изготовлены литьем, прессованием или механической обработкой. Аналогичным образом могут быть изготовлены диэлектрические вставки 21 и 22 из материала с относительной диэлектрической проницаемостью εв=9,5…10,5, например из композитного материала типа МСТ-10 [5].Receiving 1 and aperture 2 dielectric emitters from a material with a relative permittivity ε u = 4.75 ... 5.25, for example, from a composite material of the type MST-5 [5] (Microwave and dielectric materials. Catalog. - St. Petersburg: Magneton Plant Open Joint-Stock Company, 2004. - 12 p.) Can be made by casting, pressing or machining. Similarly can be prepared the dielectric inserts 21 and 22 of a material having a relative dielectric constant ε s = 9,5 ... 10,5 example of a composite material such as MCT-10 [5].

Приемный 3 и апертурный 4 волноводы, включающие круглые согласующие волноводы 7 и 8, волноводы излучателей 5 и 6, а также соединительные волноводы 9 и 10, могут быть изготовлены на современном высокопроизводительном оборудовании.Receiving 3 and aperture 4 waveguides, including round matching waveguides 7 and 8, waveguides of emitters 5 and 6, as well as connecting waveguides 9 and 10, can be manufactured using modern high-performance equipment.

Не вызывает больших трудностей изготовление бескаркасной обмотки намагничивания 15, ферритового стержня 12 с плоскими гранями, на боковую поверхность которого нанесено токопроводящее покрытие, П-образных скоб 18 из феррита с башмаками 20, имеющими плоские подошвы, корпуса 25 в виде тонкостенной гильзы с прорезями 26 и 27 в стенке и центрирующих диэлектрических шайб 23 и 24.It is not difficult to manufacture a frameless magnetization winding 15, a ferrite rod 12 with flat faces, a conductive coating applied to its lateral surface, U-shaped brackets 18 made of ferrite with shoes 20 having flat soles, and cases 25 in the form of a thin-walled sleeve with slots 26 and 27 in the wall and centering dielectric washers 23 and 24.

Сборку предлагаемого элемента проходной ФАР целесообразно осуществлять клеевым соединением отдельных деталей с использованием промышленных нормализованных клеев. В частности, для клеевого соединения концов ФС 13 и 14 с соединительными волноводами 9 и 10 может быть использован электропроводный клей, например марки ЭК-С [6] (Электропроводный клей ЭК-С. Новости СВЧ-техники. - Фрязино: ГНПП «Исток», 1999, №1. - С.14), применяемый при монтажных операциях при производстве изделий электронной техники, или аналогичный ему клей. Для клеевого соединения других деталей элемента проходной ФАР должны использоваться неэлектропроводные клеи, не вносящие дополнительных СВЧ-потерь.The assembly of the proposed element through passage HEADLIGHT it is advisable to carry out the adhesive connection of individual parts using industrial normalized adhesives. In particular, for adhesive bonding of the ends of FS 13 and 14 with connecting waveguides 9 and 10, an electrically conductive adhesive, for example, EK-S brand [6] (EK-S conductive adhesive. Microwave technology news. - Fryazino: GNPP Istok, can be used) , 1999, No. 1. - C.14), used during installation operations in the manufacture of electronic products, or a similar adhesive. Non-conductive adhesives that do not introduce additional microwave losses should be used to glue the other parts of the headlamp PAR element.

Согласующая диэлектрическая вставка 21 в виде шайбы соединяется с приемным диэлектрическим излучателем 1 клеевым соединением.The matching dielectric insert 21 in the form of a washer is connected to the receiving dielectric emitter 1 by an adhesive connection.

Аналогично, согласующая диэлектрическая вставка 22 в виде шайбы соединяется с апертурным диэлектрическим излучателем 2 клеевым соединением.Similarly, the matching dielectric insert 22 in the form of a washer is connected to the aperture dielectric emitter 2 by an adhesive joint.

Приемный диэлектрический излучатель 1 с диэлектрической вставкой 21 устанавливается в приемный волновод 3 и соединяется с ним клеевым соединением, образуя сборочную единицу - приемный излучатель.The receiving dielectric emitter 1 with the dielectric insert 21 is installed in the receiving waveguide 3 and connected to it by an adhesive connection, forming an assembly unit - the receiving emitter.

Аналогично, апертурный диэлектрический излучатель 2 с диэлектрической вставкой 22 устанавливается в апертурный волновод 4 и соединяется с ним клеевым соединением, образуя сборочную единицу - апертурный излучатель.Similarly, an aperture dielectric emitter 2 with a dielectric insert 22 is installed in the aperture waveguide 4 and is connected to it by an adhesive connection, forming an assembly unit - an aperture emitter.

Сборочная единица в виде волноводного ферритового фазовращателя, включающего ферритовый стержень 12 с токопроводящим покрытием боковой поверхности, обмотку намагничивания 15, центрирующие шайбы 23 и 24 и магнитопровод в виде системы П-образных ферритовых скоб 18, устанавливается концом ферритового стержня 13 в отверстие соединительного волновода 9, и волновод фазовращателя 11 соединяется с согласующим волноводом 7 клеевым соединением с использованием электропроводного клея.An assembly unit in the form of a waveguide ferrite phase shifter, including a ferrite rod 12 with a conductive coating on the side surface, a magnetizing coil 15, centering washers 23 and 24 and a magnetic circuit in the form of a system of U-shaped ferrite brackets 18, is installed by the end of the ferrite rod 13 into the hole of the connecting waveguide 9, and the waveguide of the phase shifter 11 is connected to the matching waveguide 7 by an adhesive joint using electrically conductive glue.

Приемный излучатель, соединенный с ферритовым фазовращателем, устанавливается в корпус 25 элемента проходной ФАР, который соединяется с волноводом излучателя 5 клеевым соединением. При этом провода обмотки намагничивания 16 и 17 выводятся из корпуса 25 через продольные прорези 26 и 27 в его стенке.A receiving radiator connected to a ferrite phase shifter is installed in the housing 25 of the element of the through-beam headlamp, which is connected to the radiator waveguide 5 by an adhesive connection. In this case, the wires of the magnetization winding 16 and 17 are output from the housing 25 through the longitudinal slots 26 and 27 in its wall.

Сборочная единица в виде апертурного излучателя устанавливается в корпус 25 элемента проходной ФАР, а конец ферритового стержня 14 устанавливается в отверстие соединительного волновода 10. При этом волновод излучателя 6 соединяется клеевым соединением с корпусом 25 элемента проходной ФАР. Одновременно конец волновода фазовращателя 11 соединяется с согласующим волноводом 8 клеевым соединением с использованием токопроводящего клея.An assembly unit in the form of an aperture radiator is installed in the housing 25 of the element of the through passage PAR, and the end of the ferrite rod 14 is installed in the hole of the connecting waveguide 10. In this case, the waveguide of the emitter 6 is connected by adhesive to the housing 25 of the element of the passage of the PAR. At the same time, the end of the waveguide of the phase shifter 11 is connected to the matching waveguide 8 by an adhesive joint using conductive glue.

Эффективность предложенного технического решения проверена экспериментально на макетах элементов проходных фазированных антенных решеток миллиметрового диапазона длин волн в полосе частот прямоугольного волновода сечением 7,2×3,4 мм2. Макет элемента проходной ФАР весит не более 2 грамм и имеет поперечный размер не более 0,5λ. 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 70°.The effectiveness of the proposed technical solution was tested experimentally on mock-ups of pass-through phased array antennas 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 element of the headlamp passing through weighs no more than 2 grams and has a transverse dimension of not more than 0.5λ. The use of the invention allows to significantly improve the technical characteristics of phased antenna arrays. With 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 70 °.

Элемент проходной фазированной антенной решетки может быть эффективно использован например в антенных системах радиолокационных комплексов как стационарных, так и мобильных, наземного, морского и воздушного базирования, в том числе функционирующих в условиях повышенных механических воздействий.An element of a phased array antenna can be effectively used, for example, in antenna systems of radar systems, both stationary and mobile, land, sea and air based, including those operating under conditions of increased mechanical stress.

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".

Технический результат состоит в разработке элемента проходной фазированной антенной решетки с уменьшенными потерями, уменьшенным диаметром и одновременно с упрощением конструкции, повышением ее технологичности и стойкости к внешним механическим воздействиям.The technical result consists in the development of an element of the passage phased antenna array with reduced losses, reduced diameter and at the same time simplifying the design, increasing its manufacturability and resistance to external mechanical stresses.

Claims (1)

Элемент проходной фазированной антенной решетки (ФАР), содержащий приемный и апертурный диэлектрические излучатели, волноводный ферритовый фазовращатель, состоящий из цилиндрического ферритового стержня в виде правильной N-гранной призмы (N≥4), размещенного вместе с обмоткой его продольного намагничивания внутри внешнего магнитопровода, выполненного в виде N П-образных ферритовых скоб, каждая из которых состоит из полочки и двух башмаков, прилегающих плоскими подошвами к одной из N граней ферритового стержня, волновода ферритового фазовращателя, образованного тонкой пленкой токопроводящего покрытия боковой поверхности ферритового стержня, приемный и апертурный волноводы, состоящие из волноводов излучателей, согласующих и соединительных волноводов, диэлектрические вставки, размещенные между торцами ферритового стержня и хвостовиками диэлектрических излучателей, и корпус в виде цилиндрической гильзы, через прорези в стенке которого выведены провода обмотки намагничивания, отличающийся тем, что дополнительно содержит выполненные из диэлектрика шайбы, размещенные на ферритовом стержне между концами обмотки намагничивания и башмаками ферритовых скоб и примыкающие внешней цилиндрической поверхностью к внутренней цилиндрической поверхности корпуса, диэлектрические вставки выполнены в виде шайб из материала с диэлектрической проницаемостью εв=9,5…10,5, внешняя поверхность полочки каждой ферритовой скобы выполнена по форме внутренней поверхности корпуса, каждый из диэлектрических излучателей выполнен сплошным из материала с диэлектрической проницаемостью εи=4,75…5,25 и включает цилиндрическую часть длиной ℓц=(0,1…0,3)λ0, выступающую из волновода излучателя, примыкающую к ней коническую часть длиной ℓк=(0,3…2,5)λ0, на торце с меньшим диаметром которой у приемного диэлектрического излучателя установлен дополнительный согласующий приемный трансформатор в виде круглого стержня длиной ℓ1=(0,2…0,25)λ1, где λ0 - длина волны в свободном пространстве, λ1 - длина синфазной волны в антенной решетке, составленной из стержней приемных трансформаторов, а на торце с меньшим диаметром конической части апертурного диэлектрического излучателя установлен дополнительный согласующий апертурный трансформатор в виде круглого стержня длиной ℓ2=(0,2…0,25)λ2, где λ2 - длина синфазной волны в антенной решетке, составленной из стержней апертурных трансформаторов, при этом соединительные волноводы имеют поперечное сечение в виде правильного N-угольника с размерами поперечного сечения ФС с учетом толщины пленки токопроводящего покрытия и слоя токопроводящего клея толщиной 0,1…0,15 мм. Phased array antenna array element (PAR) containing receiving and aperture dielectric emitters, a waveguide ferrite phase shifter, consisting of a cylindrical ferrite rod in the form of a regular N-faced prism (N≥4), placed together with its longitudinal magnetization winding inside an external magnetic circuit made in the form of N U-shaped ferrite staples, each of which consists of a shelf and two shoes adjacent flat soles to one of the N faces of the ferrite rod, a ferrite phase waveguide a rotator formed by a thin film of a conductive coating on the side surface of a ferrite rod, a receiving and aperture waveguides, consisting of emitter waveguides, matching and connecting waveguides, dielectric inserts located between the ends of the ferrite rod and the shanks of the dielectric emitters, and a body in the form of a cylindrical sleeve through the slots in the wall of which the magnetizing winding wires are output, characterized in that it further comprises washers made of a dielectric, placed ferrite rod between the ends of the magnetizing coil and ferrite shoes staples and adjacent the outer cylindrical surface of the inner cylindrical surface of the casing, the dielectric inserts are designed as washers of a material having a dielectric constant ε = 9.5 ... 10.5, the outer surface of each shelf bracket ferrite is formed on an inner surface of the housing, each of the dielectric radiators made of solid material with a dielectric constant ε = 4.75 and 5.25 ... and includes a cylindrical h st length ℓ c = (0,1 ... 0,3) λ 0, projecting from the waveguide radiator, adjacent thereto a conical portion to a length ℓ = (0,3 ... 2,5) λ 0, at the end with a smaller diameter which have an additional matching receiving transformer in the form of a round rod with a length of ℓ 1 = (0.2 ... 0.25) λ 1 , where λ 0 is the wavelength in free space, λ 1 is the common-mode wavelength in the antenna array composed of receiving transformer rods, and at the end with a smaller diameter of the conical part of the aperture dielectric emitter Credited additional aperture matching transformer in the form of a circular rod of length ℓ 2 = (0,2 ... 0,25) λ 2, wherein λ 2 - phase wave length in the antenna array composed of rods aperture transformers, wherein the coupling waveguides have a cross section in in the form of a regular N-gon with the dimensions of the FS cross-section, taking into account the thickness of the film of the conductive coating and the layer of conductive adhesive with a thickness of 0.1 ... 0.15 mm.
RU2010154289/07A 2010-12-30 2010-12-30 Element of phased transmissive antenna array RU2461931C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154289/07A RU2461931C2 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Element of phased transmissive antenna array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154289/07A RU2461931C2 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Element of phased transmissive antenna array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010154289A RU2010154289A (en) 2012-07-10
RU2461931C2 true RU2461931C2 (en) 2012-09-20

Family

ID=46848193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154289/07A RU2461931C2 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Element of phased transmissive antenna array

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2461931C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2592054C1 (en) * 2015-06-16 2016-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД РУСНИТ" Element of phased antenna array

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2668304A1 (en) * 1990-10-17 1992-04-24 Onera (Off Nat Aerospatiale) Reciprocal phase shifter in dielectric guide with ferrite
RU2184410C1 (en) * 2001-06-26 2002-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" Transceiver antenna of phased array
RU62741U1 (en) * 2006-12-05 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" ANTENNA ELEMENT OF THROUGH PHASED ANTENNA ARRAY
RU2322737C1 (en) * 2006-12-04 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" Antenna element of phased lead-through antenna array
RU2325741C1 (en) * 2006-10-06 2008-05-27 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Phased antenna array element
EP2070159B1 (en) * 2006-09-21 2010-12-22 Raytheon Company Tile sub-array and related circuits and techniques

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2668304A1 (en) * 1990-10-17 1992-04-24 Onera (Off Nat Aerospatiale) Reciprocal phase shifter in dielectric guide with ferrite
RU2184410C1 (en) * 2001-06-26 2002-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" Transceiver antenna of phased array
EP2070159B1 (en) * 2006-09-21 2010-12-22 Raytheon Company Tile sub-array and related circuits and techniques
RU2325741C1 (en) * 2006-10-06 2008-05-27 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Phased antenna array element
RU2322737C1 (en) * 2006-12-04 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" Antenna element of phased lead-through antenna array
RU62741U1 (en) * 2006-12-05 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" ANTENNA ELEMENT OF THROUGH PHASED ANTENNA ARRAY

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2592054C1 (en) * 2015-06-16 2016-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД РУСНИТ" Element of phased antenna array

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010154289A (en) 2012-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2325741C1 (en) Phased antenna array element
US6549172B1 (en) Antenna provided with an assembly of filtering materials
KR20070077464A (en) Circular waveguide antenna and circular waveguide array antenna
EP2903081B1 (en) Matching and pattern control for dual band concentric antenna feed
JP6642862B2 (en) Reflector antenna including dual band splash plate support
EP0456034A2 (en) Bicone antenna with hemispherical beam
KR101656204B1 (en) Source for parabolic antenna
RU2592054C1 (en) Element of phased antenna array
RU2461930C2 (en) Module of phased transmissive antenna array
WO2020124251A1 (en) Dual end-fed broadside leaky-wave antenna
Cao et al. Multi‐beam SIW leaky‐wave antenna with 2‐D beam scanning capability for millimeter‐wave radar applications
WO2009050415A1 (en) Waveguide lens antenna
RU166711U1 (en) PHASE ANTENNA ARRANGEMENT ELEMENT
RU166140U1 (en) PHASE ANTENNA ARRANGEMENT ELEMENT
RU2461931C2 (en) Element of phased transmissive antenna array
Pour et al. A novel dual-mode dual-polarized circular waveguide feed excited by concentrically shorted ring patches
EP0268635B1 (en) Reflector antenna with a self-supported feed
US4502053A (en) Circularly polarized electromagnetic-wave radiator
RU187274U1 (en) PASS ANTENNA ELEMENT
RU195632U1 (en) Two-channel transceiver antenna system with improved polarization isolation characteristic
RU2470426C1 (en) Phased antenna array element
RU190520U1 (en) PASSAGE ELEMENT OF A PHASED ANTENNA GRID
RU62741U1 (en) ANTENNA ELEMENT OF THROUGH PHASED ANTENNA ARRAY
RU2474018C2 (en) Element of phased reflector antenna array
GB2509112A (en) Antenna system electromagnetic lens arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121231

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20131220

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181231