RU2490760C1 - Frequency scanning monopulse antenna - Google Patents

Frequency scanning monopulse antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2490760C1
RU2490760C1 RU2012111088/08A RU2012111088A RU2490760C1 RU 2490760 C1 RU2490760 C1 RU 2490760C1 RU 2012111088/08 A RU2012111088/08 A RU 2012111088/08A RU 2012111088 A RU2012111088 A RU 2012111088A RU 2490760 C1 RU2490760 C1 RU 2490760C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
short
lines
slits
last
snake
Prior art date
Application number
RU2012111088/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Данилович Бородин
Михаил Владимирович Исаков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют"
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 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют"
Priority to RU2012111088/08A priority Critical patent/RU2490760C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2490760C1 publication Critical patent/RU2490760C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: antenna consists of two travelling wave power dividers in form of short and long waveguide coils fed from a halver - a hybrid T, coupling windows and a waveguide-slit fabric with alternating-inclined slits on narrow walls of lines, wherein each coupling window on the short coil increases in size successively from the first lower coupling window to the last by 1-2%, and on the long coil all coupling windows remain the same and are equal to the size of the coupling window located in the middle of the short coil; inclination angles of slits also increase from the beginning to the middle of the line from 1° to 20°, and from the middle to the end of the line, inclination angles of slits remain the same, without terminal loads in the coils and lines of the fabric with jumper leads at the ends of the lines, lying at quarter-wavelength distance from the last slits in the lines, made in form of metal plates, while providing the required amplitude distribution.
EFFECT: high antenna efficiency and high accuracy of determining angular coordinates in the scanning plane.
3 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС) сопровождения с повышенной точностью определения угловых координат.The invention relates to radar systems (radar) tracking with increased accuracy in determining angular coordinates.

Известна моноимпульсная антенна, которая является близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства (см. Справочник по радиолокации, под редакцией Мерила И. Сколника, перевод с английского К.Н. Трофимова, Том 2, Радиолокационные антенные устройства, Москва, «Советское радио», 1977 г., стр.287, рис.16 «а» [1]). Особенность данной моноимпульсной антенны в том, что для суммарноразностного диаграммообразования с частотным сканированием в схеме с бегущей волной использованы две линии задержки в виде делителей мощности на волноводной змейке - короткой и длинной. Эти два делителя мощности формируют через ответвители общее для всей антенны в плоскости сканирования желаемое амплитудное распределение (равномерное или спадающее к краям). Так как последний ответвитель в короткой змейке находится в середине всей антенны, следовательно, он должен ответвлять наибольшую мощность. Основным недостатком данного технического решения, является то, что ответвитель не может ответвлять больше половины подошедшей к нему мощности. В связи с этим вынужденно закладывается при расчете в нагрузку в короткой змейке до 25% от общей мощности. Следовательно, возникают большие потери мощности, и как следствие этому - низкий коэффициент полезного действия (КПД).Known monopulse antenna, which is a close analogue (prototype) of the claimed device (see. Guide to radar, edited by Meryl I. Skolnik, translated from English by KN Trofimov, Volume 2, Radar antenna devices, Moscow, "Soviet Radio", 1977, p. 287, fig. 16 “a” [1]). The peculiarity of this monopulse antenna is that for the total difference pattern formation with frequency scanning in the traveling wave scheme, two delay lines are used in the form of power dividers on the waveguide snake - short and long. These two power dividers form the desired amplitude distribution (uniform or falling to the edges) common to the entire antenna in the scanning plane through the couplers. Since the last coupler in the short snake is in the middle of the entire antenna, therefore, it should branch out the highest power. The main disadvantage of this technical solution is that the coupler cannot branch more than half of the power that approached it. In this regard, when calculating the load in a short snake up to 25% of the total power is forcedly laid. Consequently, large power losses occur, and as a result of this, a low coefficient of performance (COP).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности определения угловой координаты в плоскости сканирования, повышение КПД посредством исключения траты подводимой СВЧ мощности в антеннах бегущей волны в поглощающих нагрузках.The problem to which the invention is directed, is to increase the accuracy of determining the angular coordinate in the plane of scanning, to increase the efficiency by eliminating the waste of supplied microwave power in traveling wave antennas in absorbing loads.

Техническим результатом является повышение КПД антенны, надежности, повышение точности определения угловой координаты в плоскости сканирования.The technical result is to increase the antenna efficiency, reliability, improving the accuracy of determining the angular coordinate in the scanning plane.

Для достижения указанных технических результатов в моноимпульсной антенне с частотным сканированием, состоящей из двух делителей мощности бегущей волны в виде волноводных змеек - короткой и длинной, запитанных от делителя на два - двойного Т-моста, окон связей и из волноводно-щелевого полотна с переменно-наклонными щелями на узких стенках линеек (см. [1] стр.286, рис.15), увеличивается каждое окно связи на короткой змейке в размере последовательно с первого нижнего окна связи до последнего на 1-2%, а на длинной змейке все окна связи остаются одинаковые и равны размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки, а также увеличиваются углы наклона щелей от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей остаются одинаковыми, без оконечных нагрузок в змейках и линейках полотна с закоротками на концах линеек, находящихся на четвертьволновом расстоянии от последних щелей, выполненных в виде металлических пластин, что обеспечивает необходимое амплитудное распределение. Благодаря увеличению размеров окон связи и наклона щелей на линейках, а также устранению нагрузок повышен КПД антенны до 25%. Все расчеты выполнены по программе HFSS Ansoft.To achieve the indicated technical results in a monopulse antenna with frequency scanning, consisting of two traveling wave power dividers in the form of waveguide snakes - short and long, powered from a double divider - a double T-bridge, communication windows and from a waveguide-slotted web with variable slanting slots on the narrow walls of the rulers (see [1] p. 286, Fig. 15), each communication window on a short snake is increased in size sequentially from the first lower communication window to the last by 1-2%, and on the long snake all windows communications remain one are equal in size to the size of the communication window located in the middle of the short snake, and the slope angles of the slots increase from the beginning to the middle of the ruler from 1 ° to 20 °, and from the middle to the end of the ruler the slope angles remain the same, without end loads in the snakes and rulers canvases with shorts at the ends of the rulers located at a quarter-wave distance from the last slots made in the form of metal plates, which provides the necessary amplitude distribution. Due to the increase in the size of communication windows and the slope of slots on the rulers, as well as the elimination of loads, the antenna efficiency has been increased to 25%. All calculations were performed using the HFSS Ansoft program.

То есть, наличие соединительных отрезков волноводов позволяет направить в очередную линейку мощность, уходящую ранее в нагрузку змеек [1], исключив при этом из состава антенны эти нагрузки на змейках. Для упрощения конструкции при вновь выполненном расчете наклона щелей в линейках закладывается в нагрузку мощность, равная 0,1% (30 дБ), а вместо нагрузки устанавливается закоротка на четвертьволновом расстоянии от последних щелей в линейках. При этом практически нет ущерба антенне, т.к. зеркальный луч (лепесток) величиной 30 дБ мал - соизмерим с дифракционными лепестками от желаемого амплитудного распределения. Благодаря этому есть выигрыш по КПД, трудоемкости и стоимости, а также по увеличению надежности антенны.That is, the presence of connecting segments of the waveguides allows you to send power to the next line, which previously goes into the load of snakes [1], eliminating these loads on the snakes from the antenna. To simplify the design, when calculating the slope of the slots in the rulers, the power equal to 0.1% (30 dB) is laid in the load, and instead of the load, a short circuit is established at a quarter-wave distance from the last slots in the rulers. At the same time, there is practically no damage to the antenna, as a mirror beam (lobe) of 30 dB is small - comparable with the diffraction lobes of the desired amplitude distribution. Due to this, there is a gain in efficiency, complexity and cost, as well as in increasing the reliability of the antenna.

Отличительным признаком от прототипа является то, что в моноимпульсной антенне с частотным сканированием увеличивается каждое окно связи на короткой змейке в размере последовательно с первого нижнего окна связи до последнего на 1-2%, а на длинной змейке все окна связи остаются одинаковые и равны размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки, а также увеличиваются углы наклона щелей от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей остаются одинаковыми, без оконечных нагрузок в змейках и линейках полотна с закоротками на концах линеек, находящихся на четвертьволновом расстоянии от последних щелей в линейках, выполненных в виде металлических пластин.A distinctive feature of the prototype is that in a monopulse antenna with frequency scanning, each communication window on a short snake increases in size sequentially from the first lower communication window to the last by 1-2%, and on a long snake all communication windows remain the same and equal to the size of the window the connection located in the middle of the short snake, and the slope angles increase from the beginning to the middle of the line from 1 ° to 20 °, and from the middle to the end of the line the slope angles remain the same, without end loads to the snake axes and rulers of the canvas with shorts at the ends of the rulers located at a quarter-wave distance from the last slots in the rulers made in the form of metal plates.

Предлагаемая моноимпульсная антенна с частотным сканированием подробно иллюстрируется графическими материалами на фиг.1-3.The proposed monopulse antenna with frequency scanning is illustrated in detail in the graphic materials in figure 1-3.

На фиг.1 схематично представлена моноимпульсная антенна с частотным сканированием, вид спереди.Figure 1 schematically shows a monopulse antenna with frequency scanning, front view.

На фиг.2 представлено схематическое изображение с заявленными техническими решениями, которые повышают параметры моноимпульсной антенны с частотным сканированием, вид спереди.Figure 2 presents a schematic image with the claimed technical solutions that increase the parameters of a monopulse antenna with frequency scanning, front view.

На фиг.3 представлена конструкция антенны, вид сверху.Figure 3 presents the design of the antenna, a top view.

Моноимпульсная антенна с частотным сканированием включает в себя длинную змейку 1, короткую змейку 2, двойной Т-мост 3, формирующий суммарную и разностную диаграммы направленности (Σ и Δ), соединительные отрезки волноводов 4 одинакового размера для змеек 1 и 2, окна связи (ответвители) 5, закоротки 6, волноводно-щелевые линейки 7, образующие решетку-полотно, щели 8.A monopulse antenna with frequency scanning includes a long snake 1, a short snake 2, a double T-bridge 3, which forms the sum and difference radiation patterns (Σ and Δ), connecting segments of waveguides 4 of the same size for snakes 1 and 2, communication windows (couplers ) 5, shorts 6, waveguide-slotted rulers 7, forming a lattice-web, slots 8.

Волноводно-щелевые линейки 7, образующие решетку-полотно имеют на концах закоротки 6. Каждая закоротка 6 представляет собой металлическую пластину, закрывающую волновод. Закоротки 6 размещены на четвертьволновом расстоянии от последних щелей 8 в линейках, что обеспечивает повышение КПД.The waveguide-slotted lines 7 forming the lattice-web are at the ends of the short-circuit 6. Each short-circuit 6 is a metal plate covering the waveguide. Short circuits 6 are placed at a quarter-wave distance from the last slots 8 in the rulers, which ensures an increase in efficiency.

Углы наклона щелей 8 в горизонтальной плоскости в каждой линейке 7 полотна увеличиваются от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей 8 остаются одинаковыми (см. фиг.2), что обеспечивает антенне необходимое амплитудное распределение, низкий уровень лепестков и необходимую ширину луча на заданном размере.The angles of inclination of slots 8 in the horizontal plane in each line 7 of the web increase from the beginning to the middle of the line from 1 ° to 20 °, and from the middle to the end of the line, the angles of inclination of slots 8 remain the same (see Fig. 2), which provides the antenna with the required amplitude distribution, low level of the petals and the required beam width at a given size.

Каждое окно связи 5 на короткой змейке 2 увеличивается в размере последовательно с первого нижнего окна связи 5 до последнего на 1-2%, а на длинной змейке 1 все окна связи 5 остаются одинаковые и равны размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки 2.Each communication window 5 on the short snake 2 increases in size sequentially from the first lower communication window 5 to the last by 1-2%, and on the long snake 1 all communication windows 5 remain the same and equal to the size of the communication window located in the middle of short snake 2.

Сущность работы данного изобретения заключается в том, что запитка антенны идет от двойного Т-моста 3 снизу, окна связи (ответвители) 5 запитывают нижние линейки 7 полотна от короткой змейки 2 до середины. В нижней части длинной змейки 1 окон связей нет, следовательно, окна связи 5 и соединительные отрезки волноводов 4 начинаются с середины длинной змейки 1, запитывая верхнюю часть полотна. В отличие от прототипа [1], уходящая ранее в нагрузку мощность распределяется по всем ответвителям с наибольшей интенсивностью (посредством изменения размеров окон связи и наклона щелей на линейках, а все поглощающие нагрузки исключаются из антенны).The essence of the work of this invention lies in the fact that the antenna is fed from the double T-bridge 3 from the bottom, communication windows (taps) 5 feed the bottom line 7 of the canvas from a short snake 2 to the middle. There are no connection windows in the lower part of the long snake 1, therefore, the communication windows 5 and the connecting segments of the waveguides 4 start from the middle of the long snake 1, feeding the upper part of the canvas. Unlike the prototype [1], the power that goes into the load earlier is distributed to all the taps with the highest intensity (by changing the size of the communication windows and the slope of the slots on the rulers, and all absorbing loads are excluded from the antenna).

Таким образом, благодаря новым техническим решениям моноимпульсная антенна с частотным сканированием обеспечивает высокую точность определения угловой координаты в плоскости сканирования с повышенным КПД. А также снижается трудоемкость, стоимость и повышается надежность антенны.Thus, thanks to new technical solutions, a monopulse antenna with frequency scanning provides high accuracy in determining the angular coordinate in the scanning plane with increased efficiency. And also reduces the complexity, cost and reliability of the antenna.

Claims (1)

Моноимпульсная антенна с частотным сканированием, состоящая из двух делителей мощности бегущей волны в виде волноводных змеек - короткой и длинной, запитанных от делителя на два - двойного Т-моста, окон связей и из волноводно-щелевого полотна с переменно-наклонными щелями на узких стенках линеек, отличающаяся тем, что каждое окно связи на короткой змейке увеличивается в размере последовательно с первого нижнего окна связи до последнего на 1-2%, а на длинной змейке все окна связи остаются одинаковыми и равными размеру окна связи, расположенного в середине короткой змейки, а также увеличиваются углы наклона щелей от начала до середины линейки от 1° до 20°, а от середины до конца линейки углы наклона щелей остаются одинаковыми, что обеспечивает необходимое амплитудное распределение без оконечных нагрузок в змейках и линейках полотна с закоротками на концах линеек, находящихся на четвертьволновом расстоянии от последних щелей в линейках, выполненных в виде металлических пластин. Monopulse antenna with frequency scanning, consisting of two traveling wave power dividers in the form of short and long waveguide snakes, powered from a double divider - a double T-bridge, communication windows and from a waveguide-slotted web with variable-inclined slots on narrow ruler walls characterized in that each communication window on a short snake increases in size sequentially from the first lower communication window to the last by 1-2%, and on a long snake all communication windows remain the same and equal to the size of the communication window, located in the middle of the short snake, the slope angles from the beginning to the middle of the ruler also increase from 1 ° to 20 °, and from the middle to the end of the ruler, the slope angles remain the same, which ensures the necessary amplitude distribution without end loads in the snakes and web rulers with shorts at the ends of the rulers located at a quarter-wave distance from the last slots in the rulers made in the form of metal plates.
RU2012111088/08A 2012-03-23 2012-03-23 Frequency scanning monopulse antenna RU2490760C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012111088/08A RU2490760C1 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Frequency scanning monopulse antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012111088/08A RU2490760C1 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Frequency scanning monopulse antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2490760C1 true RU2490760C1 (en) 2013-08-20

Family

ID=49162999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012111088/08A RU2490760C1 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Frequency scanning monopulse antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2490760C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623418C1 (en) * 2016-07-28 2017-06-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод" Monopulse waveguide antenna array with frequency scanning
RU2656300C1 (en) * 2017-05-05 2018-06-04 Российская Федерация, от имени которого выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) Frequency scanning antenna without the normal effect (options)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2070759C1 (en) * 1991-04-17 1996-12-20 Научно-исследовательский институт измерительных приборов Center-fed phased antenna array
US6825814B2 (en) * 2000-06-28 2004-11-30 Plasma Antennas Limited Antenna
RU2256263C1 (en) * 2004-01-05 2005-07-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения им. В.В. Тихомирова" Antenna system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2070759C1 (en) * 1991-04-17 1996-12-20 Научно-исследовательский институт измерительных приборов Center-fed phased antenna array
US6825814B2 (en) * 2000-06-28 2004-11-30 Plasma Antennas Limited Antenna
RU2256263C1 (en) * 2004-01-05 2005-07-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения им. В.В. Тихомирова" Antenna system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник по радиолокации./ Под редакцией МЕРИЛА И СКОЛНИКА, перевод с английского К.Н. Тихомирова, том 2, Радиолокационные антенные устройства. - М.: Советское Радио, 1977, с.286, рис.15, с.287, рис.16а. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623418C1 (en) * 2016-07-28 2017-06-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод" Monopulse waveguide antenna array with frequency scanning
RU2656300C1 (en) * 2017-05-05 2018-06-04 Российская Федерация, от имени которого выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) Frequency scanning antenna without the normal effect (options)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105006631B (en) Automatically controlled zero scan wave guide wave leakage antenna excessively based on liquid crystal
CN105006632B (en) LCD electric-controlled zero scan leaky-wave antenna excessively based on half module pectinate line waveguide
CN103490168B (en) Circular polarized antenna
JP2013541280A (en) Array antenna for radar sensor
CN203596414U (en) Tapered slot antenna and phased array antenna thereof
CN204424458U (en) Dual polarization slotted guide antenna battle array
CN105244609A (en) Broadband vivaldi array antenna bases on cross feed pedestal
CN105514622A (en) Four-frequency microstrip reflective array antenna
RU2490760C1 (en) Frequency scanning monopulse antenna
El Misilmani et al. A design procedure for slotted waveguide antennas with specified sidelobe levels
CN103078182B (en) Broadband cavity-backed microwave and millimeter-wave circular polarization antenna
Chen et al. Design of 24GHz microstrip phased array antennas with low side-lobe
CN104518289A (en) Dual-polarized slotted waveguide antenna array
CN204834886U (en) K wave band microstrip array antenna
CN102810745A (en) Large-sized millimeter-wave single-pulse planar slotted array antenna
Al-Husseini et al. High-gain S-band slotted waveguide antenna arrays with elliptical slots and low sidelobe levels
RU2476963C1 (en) Borodin's slotted waveguide antenna
US10186757B2 (en) Antenna and wireless device
Pan et al. A narrow-wall slotted waveguide antenna array for high power applications
Geng et al. Non-uniform slotted leaky wave antenna array for broad-beam radiation based on substrate integrated waveguide
RU2583341C1 (en) Slotted waveguide antenna array
Alphones et al. Substrate integrated waveguide and its applications to leaky wave antennas
CN105914473B (en) Improve the leaky-wave antenna of radiation efficiency and the design method of the leaky-wave antenna
CN206211023U (en) A kind of broadband millimeter-wave Waveguide slot antenna of use double-paraboloid cylinder feed
Du et al. A Dual-band Leaky Wave Antennas Based on Oddmode Spoof Surface Plasmon Polaritons