RU2504873C1 - Резонансная волноводно-щелевая антенна - Google Patents
Резонансная волноводно-щелевая антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504873C1 RU2504873C1 RU2012118348/08A RU2012118348A RU2504873C1 RU 2504873 C1 RU2504873 C1 RU 2504873C1 RU 2012118348/08 A RU2012118348/08 A RU 2012118348/08A RU 2012118348 A RU2012118348 A RU 2012118348A RU 2504873 C1 RU2504873 C1 RU 2504873C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- waveguide
- antenna
- radiating
- radiating elements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радионавигации и радиолокации. Технический результат - расширение рабочего диапазона частот без ухудшения коэффициента направленного действия и согласования антенны при сохранении направления главного лепестка диаграммы направленности, а также низкой стоимости и высокой технологичности. Для этого в волноводную линию, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы, а на конце - элемент настройки, введены фазосдвигающие устройства, установленные между излучающими элементами и между излучающим элементом и элементом настройки, и связанные с волноводом элементами связи, причем фазосдвигающие устройства в широких пределах меняют фазу проходящего СВЧ сигнала в зависимости от уровня его мощности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радионавигации и радиолокации.
При создании различных радионавигационных (радиолокационных) устройств возникает задача создания антенн, работающих в двух различных диапазонах, например антенн систем вторичной радиолокации, предназначенных для управления воздушным движением, причем в одном диапазоне происходит передача сигнала, в другом - прием. Антенна должна иметь небольшой вес, низкую стоимость и высокую технологичность и выдерживать большие механические нагрузки. Этими свойствами обладают резонансные волноводно-щелевые антенны, выполненные на основе волноводов, резонаторов или полосковой линии. (Антенны и устройство СВЧ. B.C.Филипов, Л.И.Пономарев, А.Ю.Гринев. Под ред. проф. Д.И.Воскресенского. М., Радио и связь, 1994.).
Так, в отдаленном аналоге заявляемого изобретения - резонансной волноводно-щелевой антенне, содержащей прямоугольный волновод, в одной из стенок которого выполнены излучающие щели, и короткозамкнутый поршень, расположенный на конце антенны, причем расстояние между щелями кратно половине длины волны в волноводе. (Антенны УКВ. Г.3.Айзенберг, В.Г.Ямпольский, О.Н.Терешин. Ч. 2. М., Связь, 1977.) обеспечивается небольшой вес, низкая стоимость, высокая технологичность.
Однако этой антенне присущ следующий недостаток: так как каждая щель отдельно не согласована с волноводом, то все отраженные от щелей волны складываются на входе антенны и коэффициент отражения системы становится большим. Это рассогласование можно компенсировать на входе антенны с помощью элемента настройки (обычно это короткозамкнутый поршень), но уже при малых изменениях частоты согласование нарушается и, следовательно, антенна останется узкополосной. (Антенны и устройство СВЧ. B.C.Филипов, Л.И.Пономарев, А.Ю.Гринев. Под ред. проф. Д.И.Воскресенского. М., Радио и связь, 1994.). Причем при изменении частоты меняется не только согласование антенны, но и другие параметры. На частотах, отличных от резонансной, расстояние между излучателями не равно половине длины волны и поэтому щели в антенне возбуждаются неравномерно и несинфазно, что приводит к искажению диаграмм направленности. Расширение полосы возможно за счет уменьшения количества щелей (Антенны УКВ. Г.3.Айзенберг, В.Г.Ямпольский, О.Н.Терешин. Ч. 2. М., Связь, 1977.), но это неизбежно приводит к увеличению ширины главного лепестка диаграммы направленности, что крайне нежелательно. Широкая диаграмма направленности не позволяет обеспечить высокое разрешение по угловым координатам, а для обеспечения требуемой зоны обслуживания увеличение ширины главного лепестка диаграммы направленности приводит к необходимости увеличения излучаемой мощности передатчика, повышения чувствительности приемной аппаратуры. Все это приводит к значительному усложнению всего изделия и к увеличению его стоимости. Кроме того, невозможно обеспечить согласование в том случае, если антенна предназначена для работы в двух достаточно далеко разнесенных диапазонах частот.
Более близким аналогом, выбранным в качестве прототипа в связи со сходством выполняемой технической задачи, является волноводно-щелевая антенна (авт.св. СССР №1171887, H01Q 13/10,1985), содержащая прямоугольный волновод, в одной из стенок которого выполнены излучающие щели, возбудитель моды Hoi, поглощающую нагрузку, объемный резонатор, установленный снаружи прямоугольного волновода и соединенный с ним отверстием связи, полупроводниковый коммутатор, установленный внутри прямоугольного волновода между поглощающей нагрузкой и последней излучающей щелью на расстоянии от нее, равном четверти длины волны в прямоугольном волноводе, соответствующей положению луча по нормали к оси антенны, детектор, размещенный в объемном резонаторе, и усилитель-ограничитель, при этом детектор, усилитель-ограничитель и полупроводниковый коммутатор соединены последовательно.
Эта антенна обладает большей широкополосностью, так как антенна является согласованной не только на частоте, соответствующей положению луча по нормали к оси антенны, но и на других частотах, однако при изменении частоты изменяется направление главного лепестка диаграммы направленности. Это делает невозможным использование данной антенны для решения задач по обеспечению работоспособности систем вторичной радиолокации. В системах вторичной радиолокации для обеспечения их работоспособности необходимо, чтобы антенна на разных частотах, по крайней мере, имела одно и то же направление главного лепестка диаграммы направленности.
Технический результат предлагаемого изобретения - расширение рабочего диапазона частот без ухудшения коэффициента направленного действия и согласования антенны при сохранении направления главного лепестка диаграммы направленности, а также низкой стоимости и высокой технологичности.
Указанный технический результат достигается тем, что в волноводную линию, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы, а на конце - элемент настройки, введены фазосдвигающие устройства, установленные между излучающими элементами и между излучающим элементом и элементом настройки, причем фазосдвигающие устройства в широких пределах меняют фазу проходящего СВЧ сигнала в зависимости от уровня его мощности.
Известны устройства, использующие при работе разность уровней мощности приходящих СВЧ сигналов (Лебедев И.В., Шнитников А.С., Купцов Е.И. Твердотельные СВЧ ограничители проблемы и решения (обзор). Изв. вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника, 1985, т.28, №10). Однако эти устройства выполняют либо защиту приемных устройств от мощного сигнала (СВЧ ограничители), либо присоединение (переключения) входа устройства к одному из его выходов (например, переключатели прием - передача), т.е. выполняют иную техническую задачу.
Известны устройства, меняющие в широких пределах фазу проходящего СВЧ сигнала (СВЧ фазовращатели и переключатели. Особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. - М., Радио и связь, 1984). Однако во всех известных фазосдвигающих устройствах изменение фазы происходит не за счет разности уровней проходящей мощности, а за счет подачи внешнего управляющего низкочастотного сигнала и не зависит от уровня проходящей мощности. Использование внешних управляющих низкочастотных сигналов для получения необходимого фазового сдвига проходящего СВЧ сигнала приводит к увеличению массогабаритных показателей, увеличению энергопотребления, уменьшению надежности, ухудшению технологичности, увеличению стоимости антенны.
Таким образом, рассмотренные конструктивные признаки данных устройств либо применены в нем по иному назначению либо приводят к увеличению массогабаритных показателей, увеличению энергопотребления, уменьшению надежности, то есть не могут обеспечить работу волноводно-щелевой резонансной антенны на двух различных частотах при сохранении низкой стоимости и высокой технологичности антенны.
Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
На фиг.1 показана предлагаемая волноводно-щелевая антенна.
Волноводно-щелевая антенна содержит волноводную линию 1, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы 2, на конце волноводной линии находится элемент настройки 3 (короткозамкнутый поршень) и фазосдвигающие устройства 4, установленные в промежутках между излучающими элементами 2, а также фазосдвигающее устройство 5 между излучающим элементом 2 и элементом настройки 3 (короткозамкнутым поршнем), и связанными с волноводом 1 элементами связи 6.
Волноводно-щелевая антенна работает следующим образом. Для определенности рассмотрим работу волноводно-щелевой антенны с продольными щелями (излучающими элементами 2), расположенными по одну сторону от средней линии широкой стенки волновода 1. Фазосдвигающие устройства 4, 5 могут быть выполнены различным образом, например, по схеме проходного шлейфного фазовращателя на СВЧ диодах. (СВЧ фазовращатели и переключатели. Особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. - М., «Радио и связь», 1984, с.25). Характерной особенностью предложенного фазовращателя от фазовращателей, описанных в работе «СВЧ фазовращатели и переключатели. Особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. - М., Радио и связь, 1984., является отсутствие цепей управления и обязательное использование в качестве коммутирующих элементов ограничительных диодов (типа 2А557А и др.) вместо переключательных диодов (типа 2А542А и др.). Такого типа фазосдвигающие устройства 4, 5 могут быть соединены с волноводом 1 элементами связи 6, выполненные, например, в виде зондовых переходов. (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. Жук М.С. и Молочков Ю.Б. М., Энергия, 1973, с. 406).
Рассмотрим режим передачи. В режиме передачи на антенну поступает сигнал большой мощности определенной частоты. При прохождении сигнала большой мощности (режим передачи) диоды в фазосдвигающих устройствах 4, 5, связанные с волноводом 1 элементами связи 6, под воздействием мощного ВЧ сигнала (без подачи внешнего сигнала управления) открываются. Фазосдвигающее устройство 4 (проходной шлейфный фазовращатель) с открытыми диодами обеспечивает на частоте передачи при данном расстоянии между излучающими элементами 2 фазовый сдвиг равный 360°. При сдвиге фаз между излучающими элементами 2, равном 360°, излучающие элементы 2 (щели) возбуждаются синфазно, что соответствует направлению максимального излучения по нормали к оси антенны. Фазосдвигающее устройство 5, установленное между последним излучающим элементом 2 и элементом настройки 3, дает фазовый сдвиг, необходимый для компенсации рассогласования на входе антенны. Направление главного лепестка диаграммы направленности в режиме передачи нормально оси антенны.
Рассмотрим режим приема. В режиме приема на антенну поступает сигнал малой мощности с частотой, отличной от частоты сигнала в режиме передачи. При прохождении сигнала малой мощности (режим приема) диоды в фазосдвигающих устройствах 4 закрыты. Проходной шлейфный фазовращатель с закрытыми диодами обеспечивает такой фазовый сдвиг, что на частоте приема, отличной от частоты передачи, и при данном расстоянии между излучающими элементами 2 разность фаз сигнала на этих элементах также равна 360°. При сдвиге фаз между излучающими элементами 2, равном 360°, ВЧ сигналы с излучающих элементов 2 (щелей) так же, как и в режиме передачи, складываются синфазно. При этом направление главного лепестка диаграммы направленности в режиме приема также нормально оси антенны.
Фазосдвигающее устройство 5, установленное между последним излучающим элементом 2 и элементом настройки 3, дает фазовый сдвиг, необходимый для компенсации рассогласования на входе антенны.
Подбирая фазовые сдвиги, которые дает фазосдвигающее устройство 5 в обоих режимах (передачи и приема), можно компенсировать рассогласования на входе антенны как в режиме передачи, так и в режиме приема. При этом появляется дополнительная степень регулировки за счет подбора изменения фазы в данном фазосдвигающем устройстве 5.
Таким образом, предложенная волноводно-щелевая антенна работает в двух различных диапазонах частот без ухудшения согласования и коэффициента направленного действия, при этом направление главного лепестка диаграммы направленности в обоих режимах одинаково (нормально оси антенны), а также имеет низкую стоимость и высокую технологичность прежде всего потому, что отсутствуют внешние управляющие низкочастотные сигналы для получения необходимого фазового сдвига проходящего СВЧ сигнала, необходимость использования которых и приводит к увеличению массогабаритных показателей, увеличению энергопотребления, уменьшению надежности, ухудшению технологичности, увеличению стоимости антенны
Волноводно-щелевая антенна, имеющая другие излучающие элементы 2, например, выполненные в виде продольных щелей, расположенных по обе стороны от средней линии широкой стенки волновода 1, поперечными щелями и др. работает аналогично. Кроме того, в волноводно-щелевой антенне часто используют реактивные вибраторы для получения продольной составляющей поля. Реактивный вибратор представляет собой металлический стержень, ввинченный в волновод (Антенны УКВ. Г.3.Айзенберг, В.Г.Ямпольский, О.Н.Терешин. Ч. 2. М., Связь, 1977.). В этом случае возможно дополнительное использование стержня в качестве элементами связи 6 для фазосдвигающих устройств 4, 5, при этом сохраняется возможность индивидуальной регулировки каждого излучающего элемента 3.
Фазосдвигающее устройство 4 может быть выполнено не только по схеме проходного шлейфного фазовращателя, но и по другим схемам (Антенны и устройство СВЧ. Д.М.Сазонов. М., Высшая школа, 1988.).
Дополнительным положительным результатом данного технического решения является то, что расстояние между излучающими элементами 3 может быть не кратно половине длины волны в волноводе. Это позволяет создавать антенну с определенными параметрами (уровнем ближних или дальних боковых лепестков и т.д.)
Возможно также создание волноводно-щелевой антенны не только на прямоугольном волноводе, но и на других линиях передачи, например полосковой. (Антенны и устройство СВЧ. B.C.Филипов, Л.И.Пономарев, А.Ю.Гринев. Под ред. проф. Д.И.Воскресенского. М., Радио и связь, 1994.).
Использование данного изобретения позволяет создать волноводно-щелевую антенну с широким рабочим диапазоном частот без ухудшения согласования при сохранении низкой стоимости и высокой технологичности.
Claims (1)
- Волноводно-щелевая антенна, содержащая волноводную линию, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы, элемент настройки, находящийся на конце волноводной линии, отличающаяся тем, что введены фазосдвигающие устройства, установленные в промежутках между излучающими элементами, а также фазосдвигающее устройство, установленное между излучающим элементом и элементом настройки, и связанные с волноводом элементами связи, причем фазосдвигающие устройства в широких пределах меняют фазу проходящего СВЧ сигнала в зависимости от уровня его мощности.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118348/08A RU2504873C1 (ru) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Резонансная волноводно-щелевая антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118348/08A RU2504873C1 (ru) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Резонансная волноводно-щелевая антенна |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012118348A RU2012118348A (ru) | 2013-11-10 |
RU2504873C1 true RU2504873C1 (ru) | 2014-01-20 |
Family
ID=49516699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012118348/08A RU2504873C1 (ru) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Резонансная волноводно-щелевая антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504873C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1171887A1 (ru) * | 1983-05-03 | 1985-08-07 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Волноводно-щелева антенна |
SU1201933A1 (ru) * | 1983-05-03 | 1985-12-30 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Волноводно-щелева антенна |
WO1995015592A1 (en) * | 1993-11-30 | 1995-06-08 | Saab Ericsson Space Aktiebolag | Waveguide antenna |
RU2042238C1 (ru) * | 1992-06-10 | 1995-08-20 | Михаил Вульфович Инденбом | Волноводно-щелевая антенна |
US7379029B2 (en) * | 2005-09-27 | 2008-05-27 | Elta Systems Ltd | Waveguide slot antenna and arrays formed thereof |
US7498899B2 (en) * | 2004-09-28 | 2009-03-03 | Fujitsu Media Devices Limited | Duplexer with filters including film bulk acoustic resonators |
RU2382451C1 (ru) * | 2009-03-18 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Линейная волноводно-щелевая антенная решетка бегущей волны |
US20100066623A1 (en) * | 2006-12-01 | 2010-03-18 | Astrium Gmbh | Waveguide radiator, especially for synthetic aperture radar systems |
-
2012
- 2012-05-03 RU RU2012118348/08A patent/RU2504873C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1171887A1 (ru) * | 1983-05-03 | 1985-08-07 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Волноводно-щелева антенна |
SU1201933A1 (ru) * | 1983-05-03 | 1985-12-30 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Волноводно-щелева антенна |
RU2042238C1 (ru) * | 1992-06-10 | 1995-08-20 | Михаил Вульфович Инденбом | Волноводно-щелевая антенна |
WO1995015592A1 (en) * | 1993-11-30 | 1995-06-08 | Saab Ericsson Space Aktiebolag | Waveguide antenna |
US7498899B2 (en) * | 2004-09-28 | 2009-03-03 | Fujitsu Media Devices Limited | Duplexer with filters including film bulk acoustic resonators |
US7379029B2 (en) * | 2005-09-27 | 2008-05-27 | Elta Systems Ltd | Waveguide slot antenna and arrays formed thereof |
US20100066623A1 (en) * | 2006-12-01 | 2010-03-18 | Astrium Gmbh | Waveguide radiator, especially for synthetic aperture radar systems |
RU2382451C1 (ru) * | 2009-03-18 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Линейная волноводно-щелевая антенная решетка бегущей волны |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012118348A (ru) | 2013-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9203161B2 (en) | Antenna apparatus and method of adjusting the same | |
US10862208B2 (en) | Phased array antenna | |
EP3012916A1 (en) | Multiple beam antenna systems with embedded active transmit and receive rf modules | |
CN112259962B (zh) | 基于双模平行波导的双频段共口径天线阵 | |
CN109302851B (zh) | 一种反射阵天线及通信设备 | |
US20130059553A1 (en) | Antenna apparatus, antenna system, and method of adjusting antenna apparatus | |
US7839349B1 (en) | Tunable substrate phase scanned reflector antenna | |
US6653984B2 (en) | Electronically scanned dielectric covered continuous slot antenna conformal to the cone for dual mode seeker | |
CN113253210B (zh) | 一种全数字式移频移相的大瞬时宽带相控阵及方法 | |
KR20160011704A (ko) | 파라볼릭 안테나용 소스 | |
US11456764B2 (en) | Multi-function communication device with millimeter-wave range operation | |
US7253781B2 (en) | Antenna device radio unit and radar | |
IL259786B (en) | Conformal antenna | |
Karimian et al. | Non-Reciprocal Phased Array antenna | |
US20210367356A1 (en) | Antenna device | |
US11575200B2 (en) | Conformal antenna | |
US7859482B1 (en) | Frequency selective surface waveguide switch | |
RU2504873C1 (ru) | Резонансная волноводно-щелевая антенна | |
WO2015001342A1 (en) | Radar system | |
US20220013900A1 (en) | Smart antenna, antenna feeder system, antenna communications system, and ap | |
Manoochehri et al. | A substrate integrated waveguide slot array with voltage-controlled liquid crystal phase shifter | |
Fang et al. | A low-cost mechanical beam scanning waveguide slot antenna array | |
KR101604171B1 (ko) | 공진기와 안테나 필터를 이용한 som 방식 도플러 레이더 | |
Yukhanov et al. | Characteristics of Vivaldi antennas in the radiation and scattering mode | |
JP2013026817A (ja) | フェーズドアレーアンテナ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190504 |