RU2528136C1 - Multibeam scanning mirror antenna - Google Patents
Multibeam scanning mirror antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528136C1 RU2528136C1 RU2013101209/08A RU2013101209A RU2528136C1 RU 2528136 C1 RU2528136 C1 RU 2528136C1 RU 2013101209/08 A RU2013101209/08 A RU 2013101209/08A RU 2013101209 A RU2013101209 A RU 2013101209A RU 2528136 C1 RU2528136 C1 RU 2528136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scanning
- mirror
- antenna
- irradiators
- control signals
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемных и радиолокационных системах, строящихся на базе последних научно-технических достижений. Так появление реверсивных материалов обеспечило возможность создания антенных систем нового поколения ([1] - Патент Украины №85503, заявка №а200608440 от 27.07.2006 г., «Многолучевая зеркальная сканирующая антенна», опубликовано 26.01.2009 г., бюл. №2, [2] - Патент Украины №94991, заявка №а200909356 от 11.09.2009 г. «Многолучевая зеркальная сканирующая антенна», опубликовано 25.06.2011, бюл. №12, [3] - Патент Украины №99012, заявка №а201012993 от 01.11.2010 г. «Зеркальная сканирующая антенна», опубликовано 10.07.2012, бюл. №13, [4] - Патент Украины №85504, заявка №а200608581 от 31.07.2006 г. «Многолучевая зеркальная антенна», опубликовано 26.01.2009 г., бюл. № 2).The invention relates to the field of radio engineering and can be used in receiving and radar systems based on the latest scientific and technological achievements. So the appearance of reversible materials provided the opportunity to create a new generation of antenna systems ([1] - Patent of Ukraine No. 85503, application No. 2006608440 dated July 27, 2006, "Multipath Mirror Scanning Antenna", published January 26, 2009, bull. No. 2, [2] - Patent of Ukraine No. 94991, application No. 2009909356 dated September 11, 2009, “Multipath Mirror Scanning Antenna”, published June 25, 2011, Bulletin No. 12, [3] - Patent of Ukraine No. 99012, Application No. a201012993 of 01.11. 2010 “Mirror scanning antenna”, published July 10, 2012, bull. No. 13, [4] - Patent of Ukraine No. 85504, application No. 200608581 dated July 31, 2006. “Multipath beam Ordering antenna ", published on 26.01.2009, Bull. number 2).
В частности, в [1] приведена антенна (фиг.1), содержащая основное (1) и дополнительное (2) параболические зеркала, выполненные из радиопрозрачного материала, при этом внутренняя поверхность основного параболического зеркала и наружная поверхность дополнительного параболического зеркала покрыты реверсивным материалом, два источника управляющих сигналов (4), первый из которых расположен в раскрыве основного параболического зеркала, а второй - на обратной стороне дополнительного параболического зеркала, облучатели (3), расположенные на фокальном кольце с возможностью перемещения в плоскости фокального кольца, причем фокус основного параболического зеркала совпадает с фокусом дополнительного параболического зеркала.In particular, in [1] an antenna is shown (FIG. 1) containing a main (1) and additional (2) parabolic mirrors made of radiolucent material, while the inner surface of the main parabolic mirror and the outer surface of the additional parabolic mirror are coated with a reversible material, two sources of control signals (4), the first of which is located in the aperture of the main parabolic mirror, and the second is on the back of the additional parabolic mirror, irradiators (3) located on the focal ohm ring movable in the focal plane of the ring, and the main focus of the parabolic mirror coincides with the focus of additional parabolic mirror.
Сигналы (6) источников управляющих сигналов (4) создают на соответствующих поверхностях основного и дополнительного параболических зеркал (покрытых реверсивным материалом) отражающие поверхности (5), за счет чего, в свою очередь, формируются основные лучи диаграммы направленности антенны (7). Таким образом, в соответствии с заданным сектором сканирования, шириной лучей диаграммы направленности и усилением антенны выбирается зеркало, которое будет находиться в режиме отражения электромагнитных волн, а также источник управляющих сигналов, который будет воздействовать сигналами управления на выбранное зеркало. При этом другое зеркало, на которое не воздействуют сигналы управления, находится в режиме пропускания электромагнитных волн. Сканирование осуществляется за счет использования группы подвижных облучателей.The signals (6) of the sources of control signals (4) create reflective surfaces (5) on the corresponding surfaces of the main and additional parabolic mirrors (coated with reversible material), due to which, in turn, the main rays of the antenna pattern (7) are formed. Thus, in accordance with the specified scanning sector, the beam width of the radiation pattern and the antenna gain, a mirror is selected that will be in the mode of reflection of electromagnetic waves, as well as a source of control signals that will act on the selected mirror by control signals. In this case, another mirror, which is not affected by control signals, is in the transmission mode of electromagnetic waves. Scanning is carried out through the use of a group of mobile irradiators.
Недостатками такой антенны являются: 1) наличие высокоскоростных механически подвижных деталей - облучателей, перемещение которых осуществляется в плоскости фокального кольца; 2) ограниченность угловых размеров сектора сканирования из-за формы зеркал и их стационарного положения.The disadvantages of such an antenna are: 1) the presence of high-speed mechanically moving parts - irradiators, which are moved in the plane of the focal ring; 2) the limited angular dimensions of the scanning sector due to the shape of the mirrors and their stationary position.
Известна также многолучевая зеркальная сканирующая антенна [2], отличительным признаком которой, от рассмотренной выше, является форма вспомогательного зеркала: вертикальный профиль в форме дуги круга в верхней части и в форме части параболы - в нижней части, а горизонтальный профиль - парабола.A multi-beam mirror scanning antenna [2] is also known, the distinguishing feature of which, from the one considered above, is the shape of the auxiliary mirror: a vertical profile in the form of a circular arc in the upper part and in the form of a parabola part in the lower part, and the horizontal profile is a parabola.
Недостатками такой антенны являются: 1) наличие высокоскоростных механически подвижных деталей - облучателей, перемещение которых осуществляется в плоскости фокального кольца; 2) ограниченность угловых размеров сектора сканирования из-за формы зеркал и их стационарного положения.The disadvantages of such an antenna are: 1) the presence of high-speed mechanically moving parts - irradiators, which are moved in the plane of the focal ring; 2) the limited angular dimensions of the scanning sector due to the shape of the mirrors and their stationary position.
Известна также зеркальная сканирующая антенна [3], отличительным признаком которой, от рассмотренных выше, является форма зеркала - в виде цилиндра. Антенна (фиг.2) содержит зеркало (1), выполненное из радиопрозрачного материала и покрытое реверсивным материалом, облучатель (2) и источник управляющих сигналов (4), расположенный с обратной стороны зеркала. Облучатель расположен с внутренней стороны цилиндра на расстоянии r от его оси, равном 0,4…0,6 от радиуса основания цилиндра. Облучатель и источник управляющих сигналов установлены с возможностью синхронного вращения вокруг зеркала, при этом источник управляющих сигналов световыми сигналами (6) формирует на внешней поверхности цилиндра отражающие поверхности (5), а (2) облучает внутреннюю поверхность цилиндра той же формы (3).A mirror scanning antenna [3] is also known, the distinguishing feature of which, from the above, is the shape of the mirror - in the form of a cylinder. The antenna (figure 2) contains a mirror (1) made of radiolucent material and coated with a reversible material, an irradiator (2) and a source of control signals (4) located on the back side of the mirror. The irradiator is located on the inner side of the cylinder at a distance r from its axis equal to 0.4 ... 0.6 from the radius of the base of the cylinder. The irradiator and the source of control signals are installed with the possibility of synchronous rotation around the mirror, while the source of control signals with light signals (6) forms reflective surfaces on the outer surface of the cylinder (5), and (2) irradiates the inner surface of the cylinder of the same shape (3).
Недостатками такой антенны являются: 1) отсутствие многолучевого режима работы; 2) наличие высокоскоростных механически подвижных деталей - облучателя и источника управляющих сигналов, перемещение которых осуществляется относительно оси цилиндра; 3) ограниченность угловых размеров сектора сканирования в плоскостях, перпендикулярных основанию цилиндрического зеркала, из-за формы зеркала и его стационарного положения в указанных плоскостях.The disadvantages of such an antenna are: 1) lack of a multipath mode of operation; 2) the presence of high-speed mechanically moving parts — an irradiator and a source of control signals, the movement of which is carried out relative to the axis of the cylinder; 3) the limited angular dimensions of the scanning sector in planes perpendicular to the base of the cylindrical mirror, due to the shape of the mirror and its stationary position in these planes.
Известна также многолучевая зеркальная антенна [4], взятая за прототип и содержащая (фиг.3) зеркало (1), выполненное в форме радиопрозрачной сферы, внутренняя поверхность которой покрыта реверсивным материалом, облучатели (2), имеющие возможность перемещения по фокальной области (3), а также источник управляющих сигналов (4). При этом источник управляющих сигналов управляющими сигналами (6) формирует на внутренней поверхности сферы отражающие поверхности (5), которые совместно с облучателями формируют многолучевую (7) диаграмму направленности антенны.Also known is a multi-beam mirror antenna [4], taken as a prototype and containing (Fig. 3) a mirror (1) made in the form of a radio-transparent sphere, the inner surface of which is covered with reversible material, irradiators (2) that can move around the focal region (3 ), as well as the source of control signals (4). At the same time, the source of control signals by control signals (6) forms reflective surfaces (5) on the inner surface of the sphere, which together with irradiators form a multipath (7) antenna radiation pattern.
Недостатком прототипа является наличие в нем высокоскоростных механически подвижных облучателей, имеющих высокую скорость движения в режиме сканирования больших угловых секторов за ограниченное время.The disadvantage of the prototype is the presence in it of high-speed mechanically movable irradiators having a high speed in the scanning mode of large angular sectors for a limited time.
Целью изобретения является создание антенной системы с минимальным количеством подвижных элементов и расширение функциональных возможностей.The aim of the invention is the creation of an antenna system with a minimum number of movable elements and the expansion of functionality.
Для достижения указанной цели предлагается многолучевая зеркальная сканирующая антенна, содержащая зеркало, выполненное в форме радиопрозрачной сферы, внутренняя поверхность которой покрыта реверсивным материалом, облучатели, расположенные в фокальной сфере, а также источник управляющих сигналов.To achieve this goal, a multi-beam mirror scanning antenna is proposed, comprising a mirror made in the form of a translucent sphere, the inner surface of which is covered with reversible material, irradiators located in the focal sphere, and also a source of control signals.
Согласно изобретению два облучателя выполнены в форме окружностей, расположенных вертикально в фокальной сфере под углом 90° относительно друг другу, а сканирование в вертикальной области осуществляется от устройства управления, которое может быть реализовано на базе ПЭВМ через источник управляющих сигналов с привязкой по времени, при этом привязка по времени обеспечивает определение направления излучения по каждой точке сканирования в вертикальной плоскости.According to the invention, two irradiators are made in the form of circles located vertically in the focal sphere at an angle of 90 ° relative to each other, and scanning in the vertical region is carried out from a control device, which can be implemented on a PC through a source of control signals with a time reference, while timing provides the determination of the direction of radiation at each scanning point in a vertical plane.
При таком построении многолучевой зеркальной сканирующей антенны скорость вращения облучателей сокращается в четыре раза по сравнению с прототипом при применении в нем линейки облучателей, расположенных по линии - половине окружности в фокальной сфере, или существенно сокращается число подвижных облучателей при применении в прототипе четырех линеек облучателей, расположенных по линиям - половинам окружности в фокальной сфере. Полученный эффект достигается одновременно применением облучателей в форме окружностей и формированием УУ согласованных по времени сигналов управления.With this construction of a multi-beam mirror scanning antenna, the speed of rotation of the irradiators is reduced by four times compared to the prototype when using a line of irradiators located along the line - half a circle in the focal sphere, or the number of mobile irradiators is significantly reduced when four prototypes of irradiators located along the lines - half the circle in the focal sphere. The resulting effect is achieved simultaneously by the use of irradiators in the form of circles and the formation of CI time-controlled control signals.
На фиг.1 приведена схема антенны [1] 1-го аналога, на фиг.2 приведена схема антенны [3] 2-го аналога, на фиг.3 приведена схема антенны [4] прототипа.Figure 1 shows the diagram of the antenna [1] of the 1st analogue, figure 2 shows the diagram of the antenna [3] of the 2nd analogue, figure 3 shows the diagram of the antenna [4] of the prototype.
На фиг.4 изображено конструктивное построение антенны, а на фиг.5 - примерная схема сканирования для одного из облучателей.Figure 4 shows the structural construction of the antenna, and figure 5 is an exemplary scanning scheme for one of the irradiators.
Антенна (фиг.4) содержит сферическое радиопрозрачное зеркало (1), внутренняя поверхность которого покрыта реверсивным материалом (2). В фокальной области размещены два облучателя (31, 32), расположенных вертикально под углом 90° относительно друг друга.The antenna (figure 4) contains a spherical radiolucent mirror (1), the inner surface of which is covered with a reversible material (2). In the focal region there are two irradiators (3 1 , 3 2 ) located vertically at an angle of 90 ° relative to each other.
Управление сканированием в вертикальной области осуществляется УУ (4) через распределенный источник управляющих сигналов (5). Применение распределенного источника позволяет обеспечить отсутствие затенения реверсивного материала элементами конструкции антенны. На фиг.4 показано примерное положение элементов распределенного источника управляющих сигналов (5). Последовательность, направленность и продолжительность сигналов управления задается УУ (4) и согласуется им со скоростью вращения облучателей (31, 32).Scanning in the vertical region is controlled by the control unit (4) through a distributed source of control signals (5). The use of a distributed source makes it possible to ensure that the reverse material is not obscured by the antenna construction elements. Figure 4 shows the approximate position of the elements of a distributed source of control signals (5). The sequence, direction and duration of the control signals are specified by the control unit (4) and are consistent with the rotation speed of the irradiators (3 1 , 3 2 ).
Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.
УУ (4) воздействует на источник управляющих сигналов (5), который формирует два управляющих сигнала (например, лучи света определенной формы), воздействующих на реверсивный материал (2) в согласованных с положением облучателей (31, 32) областях зеркала (1). Таким образом, при фиксированном положении облучателей (31, 32) одновременно осуществляется сканирование в двух вертикальных плоскостях, расположенных под углом 90° относительно друг друга, т.е. осуществляется сканирование по углу места в четырех азимутальных направлениях. Примерная схема сканирования для одного из облучателей показана на фиг.5. На фиг.5 обозначено: 1 - сферическое радиопрозрачное зеркало, 2 - реверсивный материал, 3 - облучатель, 4.1-4.n - положение отражающей поверхности, сформированной сигналами управления, в разные моменты времени.The control unit (4) acts on the source of control signals (5), which generates two control signals (for example, rays of light of a certain shape) that act on the reversible material (2) in the areas of the mirror (1, 3 2 ) matched with the position of the irradiators ( 1 ) ) Thus, with a fixed position of the irradiators (3 1 , 3 2 ), scanning is simultaneously performed in two vertical planes located at an angle of 90 ° relative to each other, i.e. angle scanning in four azimuth directions is performed. An exemplary scanning scheme for one of the irradiators is shown in FIG. Figure 5 indicates: 1 - spherical radiolucent mirror, 2 - reversible material, 3 - irradiator, 4.1-4.n - position of the reflective surface formed by the control signals at different points in time.
Развязка по двум направлениям сканирования обусловлена конструктивными особенностями сферических антенн - относительным положением фокальной сферы и размерами отражающих поверхностей сферического зеркала, задействованных для формирования диаграммы направленности антенны в направлениях, определяемых двумя вертикальными плоскостями, расположенными под углом 90° относительно друг друга.The isolation in two scanning directions is due to the design features of spherical antennas - the relative position of the focal sphere and the dimensions of the reflecting surfaces of the spherical mirror used to form the antenna pattern in the directions defined by two vertical planes located at an angle of 90 ° relative to each other.
Сканирование в горизонтальной плоскости (по азимуту) осуществляется путем вращения облучателей (31, 32), при этом вращение облучателей (31, 32) осуществляется со скоростью в четыре раза меньше, чем при использовании одного точечного облучателя при фиксированном угле места или линейки облучателей, расположенных по линии - половине окружности в фокальной сфере, поскольку сканирование в вертикальной области (по углу места) осуществляется при одном положении облучателей (31, 32) одновременно по четырем направлениям (по азимуту).Scanning in the horizontal plane (in azimuth) is carried out by rotating the irradiators (3 1 , 3 2 ), while the irradiators (3 1 , 3 2 ) rotate at a speed four times less than when using one point irradiator at a fixed elevation angle or a line of irradiators located along a line - half a circle in the focal sphere, since scanning in the vertical region (in elevation) is carried out with the same position of the irradiators (3 1 , 3 2 ) simultaneously in four directions (in azimuth).
Наличие УУ (4) обеспечивает возможность задания различных режимов работы антенны, определяемых порядком и скоростью сканирования элементов пространства.The presence of the SU (4) provides the ability to set various operating modes of the antenna, determined by the order and speed of scanning of space elements.
В результате использования изобретения получен следующий технический эффект:As a result of using the invention, the following technical effect was obtained:
- сокращена скорость вращения облучателей при их малом числе;- reduced rotation speed of the irradiators with a small number of them;
- расширены функциональные возможности антенны за счет программного задания различных режимов работы.- expanded functionality of the antenna due to the software setting various operating modes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101209/08A RU2528136C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Multibeam scanning mirror antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101209/08A RU2528136C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Multibeam scanning mirror antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013101209A RU2013101209A (en) | 2014-07-20 |
| RU2528136C1 true RU2528136C1 (en) | 2014-09-10 |
Family
ID=51215184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013101209/08A RU2528136C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Multibeam scanning mirror antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2528136C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626058C1 (en) * | 2016-04-27 | 2017-07-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Static antenna system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113917546A (en) * | 2021-12-07 | 2022-01-11 | 西安空间无线电技术研究所 | Space-borne scanning type push-broom radiometer system based on feed source synthesis array |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA85504C2 (en) * | 2006-07-31 | 2009-01-26 | Донецкий Национальный Технический Университет | Multibeam mirror antenna |
| RU2380802C1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-01-27 | Джи-хо Ан | Compact multibeam mirror antenna |
| UA99012C2 (en) * | 2010-11-01 | 2012-07-10 | Государственное Высшее Учебное Заведение “Донецкий Национальный Технический Университет” | Mirror scanning antenna |
-
2013
- 2013-01-10 RU RU2013101209/08A patent/RU2528136C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA85504C2 (en) * | 2006-07-31 | 2009-01-26 | Донецкий Национальный Технический Университет | Multibeam mirror antenna |
| RU2380802C1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-01-27 | Джи-хо Ан | Compact multibeam mirror antenna |
| UA99012C2 (en) * | 2010-11-01 | 2012-07-10 | Государственное Высшее Учебное Заведение “Донецкий Национальный Технический Университет” | Mirror scanning antenna |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626058C1 (en) * | 2016-04-27 | 2017-07-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Static antenna system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013101209A (en) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5877894B2 (en) | antenna | |
| US10158170B2 (en) | Two-dimensional scanning cylindrical reflector | |
| CN103018790B (en) | A kind of Microwave sounder in orbit time robot scaling equipment and method | |
| KR102478424B1 (en) | Feed re-pointing technique for multiple shaped beams reflector antennas | |
| RU2528136C1 (en) | Multibeam scanning mirror antenna | |
| US2408373A (en) | Antenna | |
| RU2392707C1 (en) | Hybrid mirror scanning antenna for multi-mode space synthetic aperture radar | |
| GB1425142A (en) | Antenna system for radiating multiple planar beams | |
| ES2834448T3 (en) | Aiming and deflection system for a microwave beam | |
| RU2582084C1 (en) | Method for radar scanning of space and radar station therefor | |
| US3878523A (en) | Generation of scanning radio beams | |
| RU2352033C1 (en) | Hybrid optical-type antenna with dilated angles of areal scanning | |
| JP2000201019A (en) | Antenna measuring and adjusting device | |
| JP4820384B2 (en) | Antenna device | |
| RU2479897C2 (en) | Antenna post for radar station | |
| CN112567202A (en) | Three-dimensional laser scanning device | |
| RU2650629C1 (en) | Method of forming a wide-scale zone scan of the antenna system with electron beam control | |
| JP2686288B2 (en) | Antenna device | |
| WO2023013462A1 (en) | Position information deriving system | |
| RU2461928C1 (en) | Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array | |
| RU2611890C1 (en) | Antenna post of independent radar control system | |
| RU2582087C1 (en) | Method for radar scanning of space | |
| RU2815004C2 (en) | Method for beam control in hybrid two-mirror antenna system and device for its implementation | |
| RU2567127C1 (en) | Cassegrain antenna | |
| RU2626058C1 (en) | Static antenna system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160111 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170421 |