RU2594643C1 - Антенная решетка с частотным сканированием - Google Patents
Антенная решетка с частотным сканированием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594643C1 RU2594643C1 RU2015124760/28A RU2015124760A RU2594643C1 RU 2594643 C1 RU2594643 C1 RU 2594643C1 RU 2015124760/28 A RU2015124760/28 A RU 2015124760/28A RU 2015124760 A RU2015124760 A RU 2015124760A RU 2594643 C1 RU2594643 C1 RU 2594643C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- antenna array
- channels
- plates
- directional couplers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике. Особенностью заявленной антенной решетки с частотным сканированием является то, что антенная решетка выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины. Техническим результатом является применение антенной решетки в широком диапазоне длин волн. 6 ил.
Description
Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехнике, а именно к конструкции антенной решетки с частотным сканированием, которая может быть использована в радиолокации, радионавигации и других радиотехнических системах.
Известные и широко используемые на практике конструкции антенных решеток с частотным сканированием («Сканирующие антенные системы СВЧ» т. III, стр. 156-242, перевод с английского, изд. «Сов. радио», 1967 г.; Д.Н. Воскресенский «Устройства СВЧ и антенны», стр. 313-355, изд. «Радиотехника», 2006 г.), как правило, состоят из двух основных узлов: многоканального делителя мощности последовательного типа, к выходам которого подключены линейки волноводно-щелевых излучателей. Делитель мощности формирует диаграмму направленности антенны и обеспечивает ее сканирование в вертикальной плоскости за счет изменения рабочей частоты. Волноводно-щелевые линейки формируют диаграмму направленности антенны в горизонтальной плоскости. При этом обзор пространства в горизонтальной (азимутальной) плоскости обеспечивается за счет механического вращения антенны вокруг вертикальной оси.
Конструктивно делитель мощности часто выполняется в виде синусоидального (змейкового) волновода, свернутого в Е-плоскости, с периодической системой волноводных или коаксиальных выходов. Применительно к дециметровому диапазону длин волн наилучшими характеристиками обладают делители мощности, в которых в качестве элементов связи используются направленные ответвители, например волноводно-полосковые с коаксиальными выходами (Патент РФ №2249889, патент РФ №2250540).
Однако практическая реализация делителя мощности с использованием волноводно-коаксиальных направленных ответвителей в сантиметровом диапазоне длин волн оказывается весьма затруднительной из-за малости сечения волноводного канала.
Волноводно-щелевые линейки обычно выполняются с использованием готового волновода стандартного сечения, в одной из узких стенок которого с шагом в половину длины волны в волноводе прорезаны переменно-наклонные щели.
Однако использование в волноводно-щелевых линейках переменно-наклонных щелевых излучателей обуславливает образование в диаграмме направленности антенны так называемых кроссполяризационных лепестков, уровень которых достигает до минус 13 дБ (-13 дБ) относительно основного максимума. Поэтому антенны с частотным сканированием с использованием наклонно-щелевых излучателей имеют низкий коэффициент полезного действия (КПД) и не обладают требуемой помехозащищенностью.
Основной целью данного изобретения является создание конструкции антенной решетки с частотным сканированием, удовлетворяющей современным требованиям по электрическим параметрам и пригодной для практической реализации в широком диапазоне длин волн, и прежде всего в сантиметровом диапазоне.
Для достижения поставленных целей предлагается конструкция антенной решетки с частотным сканированием, содержащей N-канальный делитель мощности с периодической системой направленных ответвителей и N-oe число волноводно-щелевых линеек, выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины.
Предлагаемая антенная решетка с частотным сканированием подробно иллюстрируется на фиг. 1-6.
На фиг. 1 и 2 показана конструкция предлагаемой антенной решетки в двух проекциях.
На фиг. 3 и 4 приведены электродинамическая модель волноводно-щелевого направленного ответвителя и зависимость коэффициента связи Кс от переменного параметра - угла наклона щели α относительно вертикальной оси.
На фиг. 5 и 6 представлены электродинамическая модель волноводно-щелевого излучателя, возбуждаемого петлеобразым проводником, и зависимость коэффициента излучения Ки от угла наклона плоскости проводника к оси волновода β.
Конструктивно предлагаемая антенная решетка с частотным сканированием (см. фиг. 1) состоит (см. фиг. 2) из трех механически сочленяемых плит 1, 2 и 3. В плитах 1 и 2 методом фрезерования на глубину в полширины волновода выполнены каналы 4 и 5 змейкового волновода 6, свернутого в Е-плоскости волновода, а в плитах 2 и 3 - каналы 7 и 8, образующие волноводно-щелевые линейки 9. Волноводный вход 10 делителя мощности, имеющий стандартное сечение а×в, согласуется со змейковым волноводом 6 сечением а′×в′ посредством ступенчатого перехода 11.
Высота волноводного канала делителя в′, ширина а′ и длина одного полного витка змейкового волновода lв определяются расчетами электродинамической модели на компьютере с учетом предъявляемых требований к электрическим параметрам антенны с частотным сканированием: диапазону рабочих частот, допустимую КСВН на входе, сектору сканирования в вертикальной плоскости и уровню боковых лепестков. Электрическая связь змейкового волновода 6 с волноводно-щелевыми линейками 9 осуществляется через щели 12, прорезанные в общей узкой стенке 13 двух волноводов. Для обеспечения направленной связи щели 12 разнесены на расстояние d1=0,25λв (где λв - средняя длина волны в змейковом волноводе). Для взаимной компенсации отражений от четных и нечетных направленных ответвителей, они также смещены на расстояние d2=0,25λв. Для компенсации отражений от изгибов змейкового волновода длина одного полного витка Lв выбрана равной нечетному числу полуволн
Lв=0,5λв(2к+1),
где к - любое целое число, определяемое с учетом требуемого сектора сканирования антенны в вертикальной плоскости.
Деление мощности, поступающей на вход 10 антенны, между волноводно-щелевыми линейками 9 определяется требуемой диаграммой направленности антенны в вертикальной плоскости (точнее, допустимым уровнем боковых лепестков) и обеспечивается размерами щелей 12, их количеством и углом наклона αп, где п - порядковый номер канала делителя и линейки,
Требуемые углы наклона αп щелей могут быть определены по графику, приведенному на фиг. 4, полученному расчетами на компьютере матрицы рассеяния электродинамической модели волноводно-щелевого ответвителя.
Диаграмма направленности антенной решетки в горизонтальной плоскости определяется амплитудно-фазовым распределением излучения из щелей 14 линеек. Для устранения в диаграмме направленности антенны нежелательных кроссполяризационных лепестков щелевые излучатели 14 в волноводно-щелевых линейках 9 ориентированы перпендикулярно продольной оси волновода, а их возбуждение осуществляется U-образными проводниками 15 примерно полуволновой длины.
Конструкция и размеры волноводно-щелевых линеек 9 (сечение волноводного канала, число и размеры излучающих щелей 14, размеры и ориентация U-образных проводников 15) определяются требуемой диаграммой направленности антенны в горизонтальной плоскости. Ширину волноводного канала а″ линейки целесообразно выбрать равной ширине волноводного канала делителя мощности (а″=а′), а высоту b″ - с учетом оптимальной длины щели, которая, примерно, равна половине средней длины волны λ0. Для устранения резонанса отражений в пределах рабочего диапазона частот расстояния между щелями d3 целесообразно выбрать из условия d3>λвн, где λвн - длина волны в волноводе, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона частот.
Коэффициент излучения Кизл прямой щели 14 определяется углом наклона β плоскости проводника 15 к продольной оси волновода. Оптимальная длина l проводника 15 примерно равна половине средней длине волны свободного пространства λ0. При постоянных размерах ширины S щелей 14, диаметра d проводников 15 коэффициент излучения из щели Кизл=10lg Р3/Р1 будет определяться только углом наклона β.
Для обеспечения синфазности излучений четными и нечетными линейками (с учетом противофазности выходов делителя) плоскости проводников 15, определяемые углами βп в четных и нечетных линейках, ориентированы в противоположные стороны.
На фиг. 6 приведена примерная зависимость коэффициента излучения Кизл из щели (см. фиг. 5) в зависимости от угла наклона β плоскости проводника к продольной оси волновода.
Антенная решетка с частотным сканированием также включает в себя поглощающие нагрузки (16 и 17): 16 - устанавливаемые в развязанных плечах делителя и на конце волноводно-щелевых линеек и 17 - на конце делителя, а также диэлектрические пластины 18, закрывающие щелевые излучатели 14. В качестве поглощающих нагрузок 16 и 17 могут быть использованы клинообразные нагрузки из СВЧ поглотителя типа ферроэпоксид или кремний-керамит, а диэлектрические пластины 18 - из радиопрозрачного материала (фторопласт-4 или стеклотекстолит).
Claims (1)
- Антенная решетка с частотным сканированием, содержащая N-канальный делитель мощности с периодической системой направленных ответвителей и N-oe число волноводно-щелевых линеек, отличающаяся тем, что антенная решетка выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015124760/28A RU2594643C1 (ru) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | Антенная решетка с частотным сканированием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015124760/28A RU2594643C1 (ru) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | Антенная решетка с частотным сканированием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2594643C1 true RU2594643C1 (ru) | 2016-08-20 |
Family
ID=56697144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015124760/28A RU2594643C1 (ru) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | Антенная решетка с частотным сканированием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594643C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110311232A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 广州辰创科技发展有限公司 | 一种低剖面频扫天线的设计方法及天线 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2246156C1 (ru) * | 2003-08-18 | 2005-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" | Волноводно-щелевая антенная решетка |
RU59890U1 (ru) * | 2006-06-08 | 2006-12-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" | Антенная решетка со сканированием |
RU2321111C1 (ru) * | 2006-12-28 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Антенное устройство с частотным сканированием |
RU2321112C1 (ru) * | 2006-12-28 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Волноводно-щелевая антенная решетка и делитель мощности, используемый в ней |
-
2015
- 2015-06-24 RU RU2015124760/28A patent/RU2594643C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2246156C1 (ru) * | 2003-08-18 | 2005-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" | Волноводно-щелевая антенная решетка |
RU59890U1 (ru) * | 2006-06-08 | 2006-12-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" | Антенная решетка со сканированием |
RU2321111C1 (ru) * | 2006-12-28 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Антенное устройство с частотным сканированием |
RU2321112C1 (ru) * | 2006-12-28 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Волноводно-щелевая антенная решетка и делитель мощности, используемый в ней |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110311232A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 广州辰创科技发展有限公司 | 一种低剖面频扫天线的设计方法及天线 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10651560B2 (en) | Waveguide radiator, array antenna radiator and synthetic aperture radar system | |
KR101092846B1 (ko) | 직렬 슬롯 배열 안테나 | |
JP2013187752A (ja) | 導波管スロットアレーアンテナ装置 | |
Wang et al. | Waveguide slotted antenna array with broadband, dual-polarization and low cross-polarization for X-band SAR applications | |
CA2671118C (en) | Waveguide radiator, in particular for synthetic aperture radar systems | |
KR101090188B1 (ko) | 평판형 회전편파 도파관 안테나 및 도파관의 꺽임 구조 | |
Eid et al. | A novel high power frequency beam-steering antenna array for long-range wireless power transfer | |
RU2594643C1 (ru) | Антенная решетка с частотным сканированием | |
WO2015133458A1 (ja) | アレイアンテナ及びセクタアンテナ | |
Reese et al. | Beam steering capabilities of a fully dielectric antenna array | |
Peters et al. | Design of beamforming slot antenna arrays using substrate integrated waveguide | |
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 | |
Zhang et al. | A novel dual-polarized waveguide antenna with low cross-polarization for SAR applications | |
RU142669U1 (ru) | Сверхширокополосный волноводно-рупорный излучатель | |
CN109659699B (zh) | 一种用于毫米波频段的双极化波导喇叭天线 | |
Ray et al. | Linearly polarized microstrip reflectarray with microstrip antenna feed | |
Louertani et al. | Multiarms multiports externally fed spiral antenna | |
Guntupalli et al. | Frequency-steered directive beam with dual circular polarization and two-dimensional scan capability for millimeter-wave imaging and sensing systems | |
Sharma et al. | Investigations on a triple mode waveguide horn capable of providing scanned radiation patterns | |
Jing et al. | A new kind of circular polarized slotted waveguide array antenna | |
Wang et al. | Ridged waveguide slot antenna array with low cross-polarization | |
RU2254648C2 (ru) | Двухподдиапазонная антенная решетка | |
Prasad et al. | Efficient tapered dielectric image line antenna in planar environment | |
RU2279741C2 (ru) | Линейная антенна сверхвысокой частоты |