RU2659611C1 - Ultra-wideband active antenna array with electronic scanning - Google Patents

Ultra-wideband active antenna array with electronic scanning Download PDF

Info

Publication number
RU2659611C1
RU2659611C1 RU2017107157A RU2017107157A RU2659611C1 RU 2659611 C1 RU2659611 C1 RU 2659611C1 RU 2017107157 A RU2017107157 A RU 2017107157A RU 2017107157 A RU2017107157 A RU 2017107157A RU 2659611 C1 RU2659611 C1 RU 2659611C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultra
wideband
receiving
output
input
Prior art date
Application number
RU2017107157A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Курочкин
Аркадий Григорьевич Островский
Евгений Викторович Уржумцев
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
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 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2017107157A priority Critical patent/RU2659611C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2659611C1 publication Critical patent/RU2659611C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to antenna equipment. Ultra-wideband active antenna array with electric scanning comprises pairs of the receiving and transmitting channels in which the same ultra-wideband radiating element of the antenna array is connected to the receiving channel input and the transmitting channel output for the pair of the receiving and transmitting channels, ultrawideband signal generators in the transmission channels, delay devices and switches in the receiving and transmitting channels, adder, ultra-wideband signal generator start-up system, monitoring and control system, self-controlled ultra-wideband antenna switches, self-controlled ultra-wideband SHF power limiters, ultra-wideband low-noise amplifiers, ultra-wideband transmitting optoelectronic modules, ultra-wideband receiving optoelectronic module, ultra-wideband control emitter, ultra-wideband signal reference generator, ultra-wideband couplers, ultra-wideband delay meter. Delay devices in the receiving channels are made ultra-wideband electronic and optical ones, switches in the receiving channels are made ultra-wideband, the adder is made optical.
EFFECT: technical result consists in increase in the relative frequency band in the receiving and transmitting modes, radiated power, sensitivity in the receiving mode, of the potential in the transmission mode of the ultra-wideband antenna array.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокационных, связных, радиопеленгационных системах, в комплексах радиоэлектронной борьбы и других радиотехнических системах (комплексах) в качестве приемопередающей, а также приемной или передающей, сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием. Приемопередающая антенная решетка является сверхширокополосной, если она излучает и принимает сигнал, ширина спектра которого fв-fн не менее 500 МГц или относительная полоса частот у которого не менее 0,2, где γ=2(fв-fн)/(fв+fн), fв и fн - верхняя и нижняя частоты сигнала, на которых спектральная плотность мощности на 10 дБ меньше максимальной (Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары. Особенности и возможности. - Радиотехника и электроника. 2009, т. 54, №1, с. 5-31).The invention relates to radio engineering, in particular to antenna technology, and can be used in radar, communications, radio direction finding systems, electronic warfare complexes and other radio engineering systems (complexes) as a transceiver, as well as a receiving or transmitting, ultra-wide active antenna array with electric by scanning. The transceiver antenna array is ultra-wideband if it emits and receives a signal whose spectrum width f in -f n is not less than 500 MHz or the relative frequency band which is not less than 0.2, where γ = 2 (f in -f n ) / ( f in + f n ), f in and f n - the upper and lower frequencies of the signal at which the power spectral density is 10 dB less than the maximum (Immoreev I.Ya. Ultra-wideband radars. Features and capabilities. - Radio engineering and electronics. 2009, t . 54, No. 1, pp. 5-31).

Из известных устройств наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является антенная решетка (см. SAKAI FUMINORI, ОНТА KAZUO. SAKURA TECH CORP. EP 2337151. ARRAY ANTENNA), выбранная в качестве прототипа. Известное устройство является сверхширокополосной активной антенной решеткой с электрическим сканированием, которая может быть использована в качестве приемопередающей, а также приемной или передающей, обеспечивающей широкоугольное сканирование. В вариантах, приведенных на фиг. 7, 8, 13 в указанном патенте, сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием содержит пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления. Сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов соединен с портом циркулятора, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала, а выход - со входом корреляционного детектора. Система контроля и управления, как приведено на фиг. 16 и 18 в указанном патенте, выполнена с охватом устройств задержки и контролем величины задержки непосредственно в устройствах задержки.Of the known devices, the closest set of features to the invention is the antenna array (see SAKAI FUMINORI, ONTA KAZUO. SAKURA TECH CORP. EP 2337151. ARRAY ANTENNA), selected as a prototype. The known device is an ultra-wideband active antenna array with electric scanning, which can be used as a transceiver, as well as receiving or transmitting, providing wide-angle scanning. In the embodiments of FIG. 7, 8, 13 in the said patent, an ultra-wide active antenna array with electric scanning contains pairs of receiving and transmitting channels in which the same ultra-wide radiating antenna element for the pair of receiving and transmitting channels is connected to the input of the receiving channel and the output of the transmitting channel, generators of an ultra-wideband signal in the transmitting channels, delay devices and switches in the receiving and transmitting channels, an adder, a start-up system of generators of an ultra-wideband signal, subject for monitoring and control. The ultrawideband radiating element of the antenna array for a pair of receiving and transmitting channels is connected to the port of the circulator, in which the input is connected to the output of the generator of the ultra-wideband signal, and the output to the input of the correlation detector. The monitoring and control system, as shown in FIG. 16 and 18 in the aforementioned patent, is made with the coverage of delay devices and control of the delay value directly in the delay devices.

Циркуляторы, соединенные со сверхширокополосными излучающими элементами антенной решетки для пар приемного и передающего каналов, обладают малой относительной полосой частот (менее единицы), что приводит к уменьшению относительной полосы частот в передающем и приемном режимах антенной решетки так, что известная приемопередающая сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием, работающая, как приведено в указанном патенте, на частоте около 25 ГГц и имеющая полосу пропускания не менее 500 МГц, реализует относительную полосу частот около нескольких процентов, но не может реализовать относительную полосу частот порядка единицы и более. Корреляционные детекторы в приемных каналах преобразуют частоту сигнала, принятого антенной решеткой, вниз в диапазон видеочастот, что приводит к уменьшению относительной полосы частот в приемном режиме антенной решетки.Circulators connected to ultra-wideband radiating elements of the antenna array for pairs of receiving and transmitting channels have a small relative frequency band (less than unity), which leads to a decrease in the relative frequency band in the transmitting and receiving modes of the antenna array so that the known transceiver ultra-wideband active antenna array with electric scanning, operating, as described in the said patent, at a frequency of about 25 GHz and having a bandwidth of at least 500 MHz, implements the relative Tel'nykh band frequencies around a few percent, but can not realize the relative bandwidth of the order of unity or greater. Correlation detectors in the receiving channels convert the frequency of the signal received by the antenna array down into the range of video frequencies, which leads to a decrease in the relative frequency band in the receiving mode of the antenna array.

Генераторы сверхширокополосного сигнала, работающие на частоте около 25 ГГц, обладают малой мощностью (импульсная мощность выходного сигнала генератора не более 50 Вт, средняя мощность не более 0,1 Вт), что приводит к малой излучаемой мощности антенной решетки и, как следствие, к малой дальности действия радиотехнической системы, содержащей известную антенную решетку. При использовании мощных генераторов сверхширокополосного сигнала (например, импульсная мощность 80 кВт, средняя мощность 25 Вт), работающих на частотах ниже 10 ГГц, в известной приемопередающей сверхширокополосной активной антенной решетке с электрическим сканированием не обеспечивается сверхширокая относительная полоса частот порядка единицы и более из-за узкополосности циркуляторов. Поэтому известная антенная решетка с малой излучаемой мощностью используется в радиотехнических системах малой дальности действия, указанных в патенте.Ultra-wideband signal generators operating at a frequency of about 25 GHz have low power (pulsed power of the generator output signal is not more than 50 W, average power is not more than 0.1 W), which leads to a small radiated power of the antenna array and, as a result, to a small the range of the radio system containing the known antenna array. When using powerful generators of ultra-wideband signal (for example, pulsed power of 80 kW, average power of 25 W) operating at frequencies below 10 GHz, an ultra-wide relative frequency band of the order of one or more is not provided in the known transceiver ultra-wideband active antenna array with electric scanning narrowband circulators. Therefore, the known antenna array with low radiated power is used in the radio systems of short range specified in the patent.

Система контроля и управления в известной антенной решетке не контролирует и при необходимости не корректирует величины суммарной задержки в приемных и передающих каналах, так как не контролирует и при необходимости не корректирует величины задержки в сверхширокополосных излучающих элементах, циркуляторах, корреляционных детекторах и генераторах сверхширокополосного сигнала, что приводит к уменьшению чувствительности сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в приемном режиме и уменьшению потенциала сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в передающем режиме из-за отклонений величин суммарной задержки в приемных и передающих каналах в процессе эксплуатации от требуемых величин задержки. Термин «потенциал активной антенной решетки» известен (см. Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. - М.: Радиотехника, 2004).The monitoring and control system in the known antenna array does not control and, if necessary, does not correct the total delay in the receiving and transmitting channels, since it does not control and, if necessary, does not adjust the delay in the ultra-wideband radiating elements, circulators, correlation detectors, and ultra-wideband signal generators, which leads to a decrease in the sensitivity of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning in the receiving mode and to a decrease in the potential the ultra wideband active antenna array with electric scanning in the transmitting mode due to deviations of the total delay values in the receiving and transmitting channels during operation from the required delay values. The term "potential of an active antenna array" is known (see Active phased antenna arrays / Edited by DI Voskresensky and AI Kanaschenkov. - M .: Radio engineering, 2004).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание приемопередающей сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, обеспечивающей широкоугольное сканирование и увеличение относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной антенной решетки. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в увеличении относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной антенной решетки, обеспечивающей широкоугольное сканирование.The problem to which the invention is directed, is the creation of a transceiver ultra-wideband active antenna array with electric scanning, which provides wide-angle scanning and an increase in the relative frequency band in the receiving and transmitting modes, radiated power, sensitivity in the receiving mode, potential in the transmitting mode of the ultra-wideband antenna array. The technical result achieved by the invention is to increase the relative frequency band in the receiving and transmitting modes, the radiated power, the sensitivity in the receiving mode, the potential in the transmitting mode of an ultra-wideband antenna array providing wide-angle scanning.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Заявляемая сверхширокополосная активная решетка с электрическим сканированием содержит, так же как и прототип, пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления.The inventive ultra-wideband active array with electric scanning contains, as well as the prototype, pairs of receiving and transmitting channels in which the same ultra-wide radiating element of the antenna array for a pair of receiving and transmitting channels is connected to the input of the receiving channel and the output of the transmitting channel, and the generators of the ultra-wideband the signal in the transmitting channels, delay devices and switches in the receiving and transmitting channels, the adder, the trigger system of the ultra-wideband signal generators, sys monitoring and control him.

В отличие от прототипа введены самоуправляемые сверхширокополосные антенные переключатели, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ, сверхширокополосные малошумящие усилители, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль, контрольный сверхширокополосный излучатель, опорный генератор сверхширокополосного сигнала, сверхширокополосные ответвители, сверхширокополосный измеритель задержки, при этом устройства задержки в приемных каналах выполнены сверхширокополосными электронными и оптическими, выключатели в приемных каналах выполнены сверхширокополосными, сумматор выполнен оптическим, при этом сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала, а выход - с входом самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ, выход которого соединен с входом сверхширокополосного малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного электронного устройства задержки, выход которого соединен с входом сверхширокополосного выключателя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом сверхширокополосного оптического устройства задержки, выход которого соединен с входом оптического сумматора, выход которого соединен с входом сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом первого сверхширокополосного ответвителя, у которого первый выход является выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, а второй - соединен с первым входом сверхширокополосного измерителя задержки, у которого второй вход соединен с выходом второго сверхширокополосного ответвителя, а выход - с системой контроля и управления. Притом вход второго сверхширокополосного ответвителя соединен с выходом опорного генератора сверхширокополосного сигнала, а порт второго сверхширокополосного ответвителя соединен с контрольным сверхширокополосным излучателем, который расположен в области приема и передачи сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки для пар приемных и передающих каналов. При этом самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель включает в себя первую и вторую линии передачи СВЧ и группу быстродействующих pin-диодов, включенных с одинаковой полярностью, полюс которой, одноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен с выходом первой линии передачи СВЧ, вход которой соединен с входом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а полюс которой, разноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен непосредственно со второй линией передачи СВЧ, у которой порт соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а выход - с его выходом.In contrast to the prototype, self-guided ultra-wideband antenna switches, self-guided ultra-wideband microwave power limiters, ultra-wideband low-noise amplifiers, ultra-wideband transmitting optoelectronic modules, an ultra-wideband receiving optoelectronic module, a control ultra-wideband emitter, an ultra-wideband delay reference generator, an ultra-wideband delay signal generator in the receiving channels They are ultra-wideband electronic and optical, the switches in the receiving channels are ultra-wideband, the adder is optical, and the ultra-wideband radiating element of the antenna array for a pair of receiving and transmitting channels is connected to the port of the self-governing ultra-wideband antenna switch, at which the input is connected to the output of the ultra-wideband signal generator, and - with the input of a self-governing super-wide microwave power limiter, the output of which is connected to the super-wide input a low-noise low-bandwidth amplifier whose output is connected to an input of an ultra-wideband electronic delay device, the output of which is connected to an input of an ultra-wide-band transmitting optoelectronic module, the output of which is connected to an input of an ultra-wide-band optical delay device, the output of which is connected to the input of an optical adder, the output of which is connected to the input of an ultra-wideband receiving optoelectronic module, the output of which is It is connected to the input of the first ultra-wideband coupler, the first output of which is the output of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning, and the second is connected to the first input of the ultra-wide delay meter, in which the second input is connected to the output of the second ultra-wide coupler and the output to the monitoring system and management. Moreover, the input of the second ultra-wideband coupler is connected to the output of the reference generator of the ultra-wideband signal, and the port of the second ultra-wideband coupler is connected to the control ultra-wideband emitter, which is located in the area of reception and transmission of the ultra-wideband radiating elements of the antenna array for pairs of receiving and transmitting channels. In this case, the self-governing ultra-wideband antenna switch includes the first and second microwave transmission lines and a group of high-speed pin diodes connected with the same polarity, the pole of which, with the same name as the polarity of the output signal of the ultra-wideband signal generator, is connected to the output of the first microwave transmission line, the input of which is connected with the input of a self-governing super-wideband antenna switch, and the pole of which, unlike the polarity of the output signal of the ultra-wideband generator a, it is connected directly to the second microwave transmission line, in which the port is connected to the port of the self-controlled ultra-wideband antenna switch, and the output is connected to its output.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием; на фиг. 2 - структурная схема и схема подключения самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя предлагаемой сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием; на фиг. 3 - варианты схемы включения группы быстродействующих pin-диодов в самоуправляемом сверхширокополосном антенном переключателе (а-ж при положительной полярности выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала; и-р при отрицательной полярности выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a structural diagram of the proposed ultra-wideband active antenna array with electrical scanning; in FIG. 2 is a block diagram and a connection diagram of a self-guided ultra-wideband antenna switch of the proposed ultra-wideband active antenna array with electric scanning; in FIG. 3 - options for switching on a group of high-speed pin diodes in a self-governing ultra-wideband antenna switch (w-with a positive polarity of the output signal of the ultra-wide-band signal generator; and -p with a negative polarity of the output signal of the ultra-wide-band signal generator).

Предлагаемая сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием (фиг. 1) содержит, так же как и прототип, пары приемного 1 и передающего 2 каналов, в которых к входу приемного канала 1 и выходу передающего канала 2 подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки 3 для пары приемного 1 и передающего 2 каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала 4 в передающих каналах 2, устройства задержки 5, 6, 7 и выключатели 8, 9 в приемных и передающих каналах 1, 2, сумматор 10, систему запуска 11 генераторов сверхширокополосного сигнала 4, систему контроля и управления 12.The proposed ultra-wideband active antenna array with electric scanning (Fig. 1) contains, like the prototype, pairs of receiving 1 and transmitting 2 channels, in which the same ultra-wide-band radiating element is connected to the input of the receiving channel 1 and the output of the transmitting channel 2 gratings 3 for a pair of receiving 1 and transmitting 2 channels, generators of an ultra-wideband signal 4 in transmitting channels 2, delay devices 5, 6, 7 and switches 8, 9 in receiving and transmitting channels 1, 2, adder 10, trigger system 11 tori of ultra-wideband signal 4, monitoring and control system 12.

В отличие от прототипа в предлагаемую сверхширокополосную активную антенную решетку с электрическим сканированием введены самоуправляемые (не требующие внешнего управления) сверхширокополосные антенные переключатели 13, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ 14, сверхширокополосные малошумящие усилители 15, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули 16, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль 17, контрольный сверхширокополосный излучатель 18, опорный генератор сверхширокополосного сигнала 19, сверхширокополосные ответвители 20, 21, сверхширокополосный измеритель задержки 22.Unlike the prototype, the proposed ultra-wideband active antenna array with electric scanning includes self-governing (not requiring external control) ultra-wideband antenna switches 13, self-guiding ultra-wideband power limiters microwave 14, ultra-wideband low-noise amplifiers 15, ultra-wideband transmitting optoelectronic modules 16, ultra-wideband wideband control ultra-wideband emitter 18, reference generator ultra-wideband sig Nal 19, ultrawideband couplers 20, 21, ultrawideband delay meter 22.

Устройства задержки 5, 6 в приемных каналах 1 выполнены сверхширокополосными электронными 5 и оптическими 6, выключатели 8 в приемных каналах 1 выполнены сверхширокополосными, сумматор 10 выполнен оптическим.Delay devices 5, 6 in the receiving channels 1 are made by ultra-wideband electronic 5 and optical 6, the switches 8 in the receiving channels 1 are made by ultra-wideband, the adder 10 is made optical.

Сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки 3 для пары приемного 1 и передающего 2 каналов соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала 4, а выход - с входом самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ 14, выход которого соединен с входом сверхширокополосного малошумящего усилителя 15, выход которого соединен с входом сверхширокополосного электронного устройства задержки 5, выход которого соединен с входом сверхширокополосного выключателя 8, выход которого соединен с входом сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля 16, выход которого соединен с входом сверхширокополосного оптического устройства задержки 6, выход которого соединен с входом оптического сумматора 10, выход которого соединен с входом сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля 17, выход которого соединен с входом первого сверхширокополосного ответвителя 20, у которого первый выход является выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, а второй - соединен с первым входом сверхширокополосного измерителя задержки 22, у которого второй вход соединен с выходом второго сверхширокополосного ответвителя 21, а выход - с системой контроля и управления 12. Притом вход второго сверхширокополосного ответвителя 21 соединен с выходом опорного генератора сверхширокополосного сигнала 19, а порт второго сверхширокополосного ответвителя 21 соединен с контрольным сверхширокополосным излучателем 18, который расположен в области приема и передачи сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки 3 для пар приемных 1 и передающих 2 каналов.The ultrawideband radiating element of the antenna array 3 for the pair of receiving 1 and transmitting 2 channels is connected to the port of the self-controlled ultrawideband antenna switch 13, at which the input is connected to the output of the generator of the ultrawideband signal 4, and the output is connected to the input of the self-controlled ultrawideband microwave power limiter 14, the output of which is connected to the input of the ultra-wideband low noise amplifier 15, the output of which is connected to the input of the ultra-wideband electronic delay device 5, the output of which is dined with the input of the ultra-wideband switch 8, the output of which is connected to the input of the ultra-wideband transmitting optoelectronic module 16, the output of which is connected to the input of the ultra-wideband optical delay device 6, the output of which is connected to the input of the optical adder 10, the output of which is connected to the input of the ultra-wideband optical-receiving module 17, the output which is connected to the input of the first ultra-wideband coupler 20, in which the first output is the output of the ultra-wideband active antenna electric grating, and the second is connected to the first input of the ultra-wideband delay meter 22, in which the second input is connected to the output of the second ultra-wideband coupler 21, and the output to the monitoring and control system 12. Moreover, the input of the second ultra-wideband coupler 21 is connected to the output of the reference generator ultra-wideband signal 19, and the port of the second ultra-wideband coupler 21 is connected to a control ultra-wideband emitter 18, which is located in the field of reception and transmission of rhshirokopolosnyh radiating elements of the antenna array 3 for receiving pairs 1 and 2 transmit channels.

Самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель 13 включает в себя первую 24 и вторую 25 линии передачи СВЧ и группу быстродействующих pin-диодов 26 (см. фиг. 2). Термин «pin-диод» известен (см. Б.В. Сестрорецкий, Ю.А. Синьков. Микроминиатюризация СВЧ-устройств. М.: Машиностроение, 1973).Self-controlled ultra-wideband antenna switch 13 includes a first 24 and a second 25 microwave transmission line and a group of high-speed pin diodes 26 (see Fig. 2). The term "pin diode" is known (see BV Sestroretsky, Yu.A. Sinkov. Microminiaturization of microwave devices. M: Mechanical Engineering, 1973).

Группа 26 содержит один или более быстродействующих pin-диодов; быстродействующие pin-диоды включены в группе 26 с одинаковой полярностью (см. фиг. 3, где даны варианты включения pin-диодов). Полюс A группы быстродействующих pin-диодов 26, одноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала 4, соединен с выходом первой линии передачи СВЧ 24. Вход первой линии передачи СВЧ 24 соединен с входом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13. Полюс B группы быстродействующих pin-диодов 26, разноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала 4, соединен непосредственно со второй линией передачи СВЧ 25. Порт второй линии передачи СВЧ 25 соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13, а выход второй линии передачи СВЧ 25 соединен с выходом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13.Group 26 contains one or more high-speed pin diodes; high-speed pin diodes are included in group 26 with the same polarity (see Fig. 3, where pin diodes are turned on). The pole A of the group of high-speed pin diodes 26, of the same name with the polarity of the output signal of the ultra-wideband signal generator 4, is connected to the output of the first microwave transmission line 24. The input of the first transmission line of the microwave 24 is connected to the input of the self-governing ultra-wideband antenna switch 13. Pole B of the group of high-speed pin diodes 26, which is opposite to the polarity of the output signal of the ultra-wideband signal generator 4, is connected directly to the second microwave transmission line 25. The port of the second microwave transmission line 25 is connected to the ca self-controlled ultra-wideband antenna switch 13, and the output of the second microwave transmission line 25 is connected to the output of the self-controlled ultra-wideband antenna switch 13.

Питаемые элементы сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием подключены к устройству питания 23 (линии подключения к устройству питания 23 на фиг. 1 не показаны).The feed elements of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning are connected to the power device 23 (the connection lines to the power device 23 in Fig. 1 are not shown).

Предлагаемая сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием работает следующим образом.The proposed ultra-wideband active antenna array with electrical scanning operates as follows.

В передающем режиме работы при подаче напряжения питания на питаемые элементы сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием генератор импульса запуска 27 системы запуска 11 генераторов сверхширокополосного сигнала 4 формирует по команде системы контроля и управления 12 на входе разветвителя 28 системы запуска 11 генераторов сверхширокополосного сигнала 4 импульс запуска, который повторяется разветвителем 28 на входе выключателя 29 и повторяется синхронно на входах устройств задержки 7 в передающих каналах 2 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием. Импульс запуска задерживается устройством задержки 7 в передающем канале 2 антенной решетки относительно времени формирования импульса запуска на его входе на определенное время, установленное цифровыми данными, поступившими в данное устройство задержки 7 от системы контроля и управления 12.In the transmitting mode of operation, when the supply voltage is supplied to the fed elements of an ultra-wideband active antenna array with electric scanning, the trigger pulse generator 27 of the trigger system 11 of the ultra-wideband signal generators 4 generates, upon the command of the control and control system 12, at the input of the splitter 28 of the trigger system 28 of the trigger system 11 of the ultra-wideband signal generators 4 a trigger pulse , which is repeated by the splitter 28 at the input of the switch 29 and is repeated synchronously at the inputs of the delay devices 7 in the transmitting channels 2 s erhshirokopolosnoy active array antenna with an electric scanning. The triggering pulse is delayed by the delay device 7 in the transmitting channel 2 of the antenna array relative to the time of the formation of the triggering pulse at its input for a certain time set by the digital data received in this delay device 7 from the monitoring and control system 12.

В передающем канале 2 задержанный импульс запуска с выхода устройства задержки 7 через открытый выключатель 9 поступает на вход генератора сверхширокополосного сигнала 4, который при этом формирует на полюсе A группы быстродействующих pin-диодов 26 самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13 (фиг. 2) сверхширокополосный сигнал СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений, который открывает pin-диоды группы быстродействующих pin-диодов 26 и через полюс B группы быстродействующих диодов 26 поступает во вторую линию передачи СВЧ 25 самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13, по которой первая часть сверхширокополосного сигнала в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений поступает в сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки 3, а вторая часть поступает на вход самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ 14. Первая часть сверхширокополосного сигнала в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений возбуждает в сверхширокополосном излучающем элементе антенной решетки 3 перемещающийся от антенного переключателя 13 к апертуре сверхширокополосного излучающего элемента антенной решетки 3 импульс электромагнитного поля, который излучается в пространство, а вторая часть сверхширокополосного сигнала в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений ослабляется в самоуправляемом сверхширокополосном ограничителе мощности СВЧ 14 до уровня, безопасного для работы сверхширокополосного малошумящего усилителя 15.In the transmitting channel 2, the delayed start pulse from the output of the delay device 7 through the open switch 9 is fed to the input of the ultra-wideband signal generator 4, which at the same time forms at the pole A of the group of high-speed pin diodes 26 of the self-controlled ultra-wideband antenna switch 13 (Fig. 2) an ultra-wide microwave signal in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop, which opens the pin diodes of the group of high-speed pin diodes 26 and through the pole B of the group of high-speed diodes 26 a second microwave transmission line 25 of the self-controlled ultra-wideband antenna switch 13, through which the first part of the ultra-wideband signal in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop enters the ultra-wide-band radiating element of the antenna array 3, and the second part is fed to the input of the self-controlled ultra-wide-band microwave power limiter 14. The first part of the ultra-wide-band signal in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop excites in an ultra-wide-band radiating m element of the antenna array 3 moving from the antenna switch 13 to the aperture of the ultra-wideband radiating element of the antenna array 3 is an electromagnetic field pulse that is radiated into space, and the second part of the ultra-wideband signal in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop is attenuated in the self-governing ultra-wideband microwave power limiter 14 to the level safe to operate ultra-wideband low noise amplifier 15.

Импульсы электромагнитного поля, излученные сверхширокополосными излучающими элементами антенной решетки 3, суммируются в пространстве и формируют, при определенной разности между временами задержки в передающих каналах 2, луч антенной решетки в передающем режиме. Луч сканирует двумерный сектор пространства в передающем режиме при определенном изменении разности между временами задержки в передающих каналах 2, устанавливаемом цифровыми данными, поступающими в устройства задержки 7 передающих каналов 2 от системы контроля и управления 12 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.The electromagnetic field pulses emitted by the ultra-wideband radiating elements of the antenna array 3 are summed in space and form, with a certain difference between the delay times in the transmission channels 2, the beam of the antenna array in the transmitting mode. The beam scans the two-dimensional sector of space in the transmitting mode with a certain change in the difference between the delay times in the transmitting channels 2, set by digital data received in the delay device 7 of the transmitting channels 2 from the monitoring and control system 12 of an ultra-wideband active antenna array with electric scanning.

В приемном режиме работы электромагнитная волна, пришедшая от объекта на сверхширокополосные излучающие элементы антенной решетки 3, возбуждает на входах приемных каналов 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием принятые сигналы СВЧ, задержанные друг относительно друга на определенные промежутки времени, зависящие от направления приема.In the receiving operating mode, an electromagnetic wave arriving from the object to the ultra-wideband radiating elements of the antenna array 3 excites received microwave signals at the inputs of the receiving channels 1 of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning, which are delayed relative to each other for certain periods of time, depending on the direction of reception.

В приемном канале 1 антенной решетки принятый сигнал проходит через вторую линию передачи СВЧ 25 самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13 на его выход, и малая часть принятого сигнала проходит через закрытые pin-диоды группы быстродействующих pin-диодов 26 и первую линию передачи СВЧ 24 на вход самоуправляемого антенного переключателя 13 (см. фиг. 2), а с выхода самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя 13 принятый сигнал проходит через самоуправляемый сверхширокополосный ограничитель мощности СВЧ 14, усиливается сверхширокополосным малошумящим усилителем 15 и задерживается сверхширокополосным электронным устройством задержки 5 на время, установленное цифровыми данными, поступившими от системы контроля и управления 12 в данное сверхширокополосное электронное устройство задержки 5, с выхода которого принятый сигнал через открытый сверхширокополосный выключатель 8 проходит на вход сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля 16 и преобразуется им в оптический сигнал, который задерживается сверхширокополосным оптическим устройством задержки 6 на такое время, установленное цифровыми данными, поступившими от системы контроля и управления 12 в данное сверхширокополосное оптическое устройство задержки 6, при котором оптические сигналы становятся синхронными на выходах сверхширокополосных оптических устройств задержки 6 в приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.In the receiving channel 1 of the antenna array, the received signal passes through the second microwave transmission line 25 of the self-controlled ultra-wideband antenna switch 13 to its output, and a small part of the received signal passes through closed pin diodes of the group of high-speed pin diodes 26 and the first microwave transmission line 24 to the input of the self-controlled antenna switch 13 (see Fig. 2), and from the output of the self-controlled ultra-wideband antenna switch 13, the received signal passes through the self-controlled ultra-wideband microwave power limiter 14 is amplified by an ultra-wideband low-noise amplifier 15 and delayed by an ultra-wideband electronic delay device 5 for the time set by the digital data received from the monitoring and control system 12 to this ultra-wideband electronic delay device 5, from the output of which the received signal passes through the open ultra-wideband switch 8 to the input of the ultra-wideband transmitting optoelectronic module 16 and is converted by it into an optical signal, which is delayed by ultra-wideband optical a delay device 6 for such a time, set by digital data received from the monitoring and control system 12 into this ultra-wide-band optical delay device 6, in which the optical signals become synchronous at the outputs of the ultra-wide-band optical delay devices 6 in the receiving channels 1 of the ultra-wide-band active antenna array with electric by scanning.

Синхронные оптические сигналы, поступающие с выходов сверхширокополосных оптических устройств задержки 6 в приемных каналах 1 на входы оптического сумматора 10, суммируются им, а с его выхода суммарный оптический сигнал проходит на вход сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля 17 и преобразуется им в сигнал СВЧ, который проходит через первый сверхширокополосный ответвитель 20 так, что первая часть сигнала СВЧ проходит на второй выход первого сверхширокополосного ответвителя 20 и далее - на вход второго ответвителя 21, а вторая часть сигнала СВЧ проходит на первый выход первого сверхширокополосного ответвителя 20, являющийся выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.Synchronous optical signals coming from the outputs of the ultra-wideband optical delay devices 6 in the receiving channels 1 to the inputs of the optical adder 10 are summed by it, and from its output, the total optical signal passes to the input of the ultra-wideband receiving optoelectronic module 17 and is converted by it into a microwave signal that passes through the first ultra-wideband coupler 20 so that the first part of the microwave signal passes to the second output of the first ultra-wideband coupler 20 and then to the input of the second coupler 21, and the second part of the microwave signal passes to the first output of the first ultra-wideband coupler 20, which is the output of an ultra-wideband active antenna array with electrical scanning.

Для установления требуемого направления приема оптические сигналы до суммирования оптическим сумматором 10 синхронизируются на выходах сверхширокополосных оптических устройств задержки 6 в приемных каналах 1 по соответствующему суммарному времени задержки, установленному цифровыми данными, поступившими от системы контроля и управления 12 в сверхширокополосные электронные и оптические устройства задержки 5 и 6 в приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием. Направление приема сканирует двумерный сектор пространства при определенном изменении разности между временами задержки, устанавливаемом цифровыми данными, поступающими в устройства задержки 5 и 6 приемных каналов 2 от системы контроля и управления 12 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.To establish the desired direction of reception, the optical signals before being summed by the optical adder 10 are synchronized at the outputs of the ultra-wideband optical delay devices 6 in the receiving channels 1 according to the corresponding total delay time set by the digital data received from the monitoring and control system 12 to the ultra-wideband electronic and optical delay devices 5 and 6 in the receiving channels 1 of an ultra-wideband active antenna array with electric scanning. The receiving direction scans the two-dimensional sector of the space with a certain change in the difference between the delay times established by the digital data supplied to the delay devices 5 and 6 of the receiving channels 2 from the monitoring and control system 12 of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning.

В режиме контроля величины задержки в одном проверяемом передающем канале 2 при открытом выключателе 9 и при закрытых выключателях 9 в остальных передающих каналах 2 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, импульс электромагнитного поля, излученный сверхширокополосным излучающим элементом антенной решетки 3, возбуждает на порте контрольного сверхширокополосного излучателя 18 принятый контрольный сигнал СВЧ, задержанный на промежуток времени, зависящий для проверяемого передающего канала 2 от положения сверхширокополосного излучающего элемента антенной решетки 3 относительно контрольного сверхширокополосного излучателя 18 и величины задержки, установленной цифровыми данными, поступившими в устройство задержки 7 проверяемого передающего канала 2 от системы контроля и управления 12. Часть контрольного сигнала СВЧ через порт второго сверхширокополосного ответвителя 21 поступает на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22. Импульс запуска с входа открытого выключателя 29 поступает на вход опорного генератора сверхширокополосного сигнала 19, который при этом формирует на входе второго сверхширокополосного ответвителя 21 сверхширокополосный сигнал СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений, часть которого поступает на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22.In the control mode of the delay value in one checked transmitting channel 2 with the open switch 9 and with the closed switches 9 in the remaining transmitting channels 2 of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning, the electromagnetic field pulse emitted by the ultra-wideband radiating element of the antenna array 3 excites at the port of the control ultra-wideband emitter 18 received the control signal microwave, delayed for a period of time, depending on the tested transmitting channel 2 from the polo the ultra-wideband radiating element of the antenna array 3 relative to the control ultra-wideband emitter 18 and the delay set by the digital data received in the delay device 7 of the checked transmitting channel 2 from the monitoring and control system 12. A portion of the microwave control signal through the port of the second ultra-wideband coupler 21 is fed to the second input ultra-wideband delay meter 22. The start pulse from the input of the open switch 29 is fed to the input of the reference generator okopolosnogo signal 19, which thus forms the inlet of the second coupler 21, an ultra-wideband UWB RF signal into a unipolar pulse of voltage or voltage drop, part of which is supplied to a second input of delay ultra-wideband meter 22.

Значение времени между поступлением на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22 части контрольного сигнала СВЧ и части сверхширокополосного сигнала СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений преобразуется сверхширокополосным измерителем задержки 22 в цифровые данные, поступающие с его выхода в систему контроля и управления 12, где регистрируются, обрабатываются, преобразуются и, при отклонении величины задержки в проверяемом передающем канале 2 в процессе эксплуатации от требуемой величины задержки, поступают в устройство задержки 7 проверяемого передающего канала 2, корректируя величину задержки в проверяемом передающем канале 2. Контроль и корректировка величин задержки в других передающих каналах 2 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием проводится аналогичным образом поочередно.The time between the input to the second input of the ultra-wideband delay meter 22 of the microwave control signal part and the portion of the microwave ultra-wideband signal in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop is converted by the ultra-wideband delay meter 22 into digital data from its output to the monitoring and control system 12, where it is recorded are processed, converted and, if the delay in the checked transmitting channel 2 deviates during operation from the required value The arms come into the delay device 7 of the tested transmitting channel 2, adjusting the delay in the checked transmitting channel 2. Monitoring and adjusting the delay in the other transmitting channels 2 of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning is carried out in a similar way alternately.

В режиме контроля величины задержки в приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием импульс запуска с входа открытого выключателя 29 поступает на вход опорного генератора сверхширокополосного сигнала 19, который при этом формирует на входе второго сверхширокополосного ответвителя 21 сверхширокополосный сигнал СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений, первая часть которого поступает на порт второго сверхширокополосного ответвителя 21, далее - в контрольный сверхширокополосный излучатель 18, и возбуждает в нем перемещающийся к апертуре контрольного сверхширокополосного излучателя 18 импульс электромагнитного поля, который излучается в пространство и возбуждает на входах приемных каналов 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием принятые контрольные сигналы СВЧ, задержанные на промежутки времени, зависящие от положения сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки 3 приемных каналов 1 относительно контрольного сверхширокополосного излучателя 18, а вторая часть сверхширокополосного сигнала СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений поступает на выход второго сверхширокополосного ответвителя 21, далее - на вход сверхширокополосного измерителя задержки 22. В одном проверяемом приемном канале 1 при открытом сверхширокополосном выключателе 8 и при закрытых сверхширокополосных выключателях 8 в остальных приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, принятый контрольный сигнал СВЧ, как и в приемном режиме антенной решетки, проходит на вход первого сверхширокополосного ответвителя 20, и первая часть контрольного сигнала СВЧ проходит на второй выход сверхширокополосного ответвителя 20 и далее - на первый вход сверхширокополосного измерителя задержки 22.In the control mode of the delay in the receiving channels 1 of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning, the start pulse from the input of the open switch 29 is fed to the input of the reference generator of the ultra-wideband signal 19, which at the same time generates an ultra-wideband microwave signal at the input of the second ultra-wideband coupler 21 in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop, the first part of which goes to the port of the second ultra-wideband coupler 21, then to the control a wide-band radiator 18, and excites in it an electromagnetic field pulse moving to the aperture of the control ultra-wide band radiator 18, which is radiated into space and excites received control signals of the microwave delayed by time intervals depending on the position at the inputs of the receiving channels 1 of the ultra-wide-band active antenna array with electric scanning ultra-wideband radiating elements of the antenna array 3 receiving channels 1 relative to the control ultra-wideband emit 18, and the second part of the microwave super wideband signal in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop is fed to the output of the second ultra-wideband coupler 21, then to the input of the ultra-wideband delay meter 22. In one tested receiving channel 1 with the ultra-wideband switch 8 open and the ultra-wideband switches closed 8 in the remaining receiving channels 1 of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning, the received microwave control signal, as in the receiving mode having an antenna array, passes to the input of the first ultra-wideband coupler 20, and the first part of the microwave control signal passes to the second output of the ultra-wideband coupler 20 and then to the first input of the ultra-wideband delay meter 22.

Значение времени между поступлением на второй вход сверхширокополосного измерителя задержки 22 части контрольного сигнала СВЧ и части сверхширокополосного сигнала СВЧ в виде однополярного импульса напряжения или перепада напряжений преобразуется сверхширокополосным измерителем задержки 22 в цифровые данные, поступающие с его выхода в систему контроля и управления 12, где регистрируются, обрабатываются, преобразуются и, при отклонении величины задержки в проверяемом приемном канале 1 в процессе эксплуатации от требуемой величины задержки, поступают в устройства задержки 5, 6 проверяемого приемного канала 1, корректируя величину задержки в проверяемом приемном канале 1. Контроль и корректировка величин задержки в других приемных каналах 1 сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием проводится аналогичным образом поочередно.The time between the input to the second input of the ultra-wideband delay meter 22 of the microwave control signal part and the portion of the microwave ultra-wideband signal in the form of a unipolar voltage pulse or voltage drop is converted by the ultra-wideband delay meter 22 into digital data from its output to the monitoring and control system 12, where it is recorded are processed, converted and, when the delay value deviates from the checked receiving channel 1 during operation from the required delay value LCDs arrive at the delay devices 5, 6 of the receiving channel 1 being checked, adjusting the delay in the receiving channel being checked 1. Monitoring and adjustment of the delay values in the other receiving channels 1 of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning are carried out in a similar way alternately.

От устройства питания 23 к питаемым элементам сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием подводится напряжение питания (линии подключения к устройству питания 23 на фиг. 1 не показаны).From the power device 23 to the power elements of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning, a supply voltage is supplied (the connection lines to the power device 23 in Fig. 1 are not shown).

Сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки может излучать и принимать импульсы электромагнитного поля длительностью 1 нс, спектр которых составляет от 0,5 до 2,5 ГГц по уровню минус 10 дБ относительно максимального значения и относительная полоса частот которых более 1,3, и иметь диаграмму направленности шириной 120 градусов, обеспечивающую широкоугольное сканирование в секторе углов 120 градусов в приемном и передающем режимах антенной решетки.An ultra-wide-band radiating element of the antenna array can emit and receive pulses of an electromagnetic field of 1 ns duration, the spectrum of which is from 0.5 to 2.5 GHz at a level of minus 10 dB relative to the maximum value and the relative frequency band of which is more than 1.3, and have a radiation pattern 120 degrees wide, providing wide-angle scanning in the sector of angles of 120 degrees in the receiving and transmitting modes of the antenna array.

Экспериментальные исследования компонентов предложенной приемопередающей антенной решетки показали следующее: диапазон изменения задержек в каналах предложенной приемопередающей активной антенной решетки составляет от 0 до 40 нс и, благодаря этому, обеспечивается широкоугольное сканирование в секторе углов более 120 градусов в приемном и передающих режимах; самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель и другие сверхширокополосные компоненты предложенной приемопередающей антенной решетки имеют полосу рабочих частот от 200 МГц до 4 ГГц; сверхширокополосный сигнал на выходе использованных генераторов сверхширокополосного сигнала в передающих каналах антенной решетки имеет импульсную мощность около 8 кВт и полосу рабочих частот от 200 МГц до 4 ГГц; использованные сверхширокополосные малошумящие усилители в приемных каналах антенной решетки имеют коэффициент шума не более 1,6 дБ в полосе рабочих частот от 200 МГц до 4 ГГц. При использовании мощных генераторов сверхширокополосного сигнала (например, импульсная мощность 80 кВт, средняя мощность 25 Вт), работающих на частотах ниже 3 ГГц, в предложенной приемопередающей сверхширокополосной активной антенной решетке с электрическим сканированием обеспечивается как сверхширокая относительная полоса частот более единицы в приемном и передающем режимах, так и высокое значение излучаемой мощности (например, при наличии трехсот пар приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, суммарная импульсная и средняя мощность импульса электромагнитного поля длительностью 1 нс, излучаемого в пространство с переменной частотой повторения при средней частоте повторения 1 МГц, могут составлять соответственно 4,5 МВт и 2,25 кВт). Поэтому предложенная антенная решетка с большой излучаемой мощностью может использоваться в радиотехнических системах большой дальности действия до нескольких сотен километров.Experimental studies of the components of the proposed transceiver antenna array showed the following: the range of delay delays in the channels of the proposed transceiver active antenna array is from 0 to 40 ns and, due to this, wide-angle scanning is provided in the sector of angles of more than 120 degrees in the receiving and transmitting modes; self-governing ultra-wideband antenna switch and other ultra-wideband components of the proposed transceiver antenna array have a working frequency band from 200 MHz to 4 GHz; an ultra-wideband signal at the output of the used ultra-wideband signal generators in the transmitting channels of the antenna array has a pulse power of about 8 kW and an operating frequency band from 200 MHz to 4 GHz; used ultra-wideband low-noise amplifiers in the receiving channels of the antenna array have a noise figure of not more than 1.6 dB in the operating frequency band from 200 MHz to 4 GHz. When using powerful generators of ultra-wideband signal (for example, pulsed power of 80 kW, average power of 25 W) operating at frequencies below 3 GHz, the proposed transceiving ultra-wideband active antenna array with electric scanning provides as an ultra-wide relative frequency band of more than one in the receiving and transmitting modes , and the high value of the radiated power (for example, if there are three hundred pairs of receiving and transmitting channels in which the input of the receiving channel and the output of the transmitting the same ultrawideband radiating element of the antenna array for a pair of receiving and transmitting channels is connected, the total pulse and average power of an electromagnetic field pulse of 1 ns duration emitted into a space with a variable repetition rate at an average repetition frequency of 1 MHz can be 4, 5 MW and 2.25 kW). Therefore, the proposed antenna array with high radiated power can be used in long-range radio systems up to several hundred kilometers.

Система контроля и управления в предложенной антенной решетке контролирует и при необходимости корректирует величины суммарной задержки в приемных и передающих каналах, в том числе величины задержки в сверхширокополосных излучающих элементах, самоуправляемых сверхширокополосных антенных переключателях, самоуправляемых сверхширокополосных ограничителях мощности СВЧ, сверхширокополосных малошумящих усилителях, сверхширокополосных электронных и оптических устройствах задержки, сверхширокополосных выключателях, сверхширокополосных передающих оптоэлектронных модулях, оптическом сумматоре, генераторах сверхширокополосного сигнала, выключателях, устройствах задержки, разветвителе. Это приводит к увеличению чувствительности сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в приемном режиме и увеличению потенциала сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием в передающем режиме из-за уменьшения отклонений величин суммарной задержки в приемных и передающих каналах в процессе эксплуатации от требуемых величин задержки.The monitoring and control system in the proposed antenna array monitors and, if necessary, corrects the total delay in the receiving and transmitting channels, including the delay in the ultra-wideband radiating elements, self-controlled ultra-wideband antenna switches, self-controlled ultra-wideband microwave power limiters, ultra-wideband low-noise amplifiers, ultra-wideband and electronic wideband optical delay devices, ultra wideband switches, ultra wideband GOVERNMENTAL transmit optoelectronic modules, the optical combiner, an ultra-wideband signal generators, switches, delay devices splitter. This leads to an increase in the sensitivity of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning in the receiving mode and an increase in the potential of the ultra-wideband active antenna array with electric scanning in the transmitting mode due to a decrease in the deviations of the total delay in the receiving and transmitting channels during operation from the required delay values.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает широкоугольное сканирование и, в отличие от прототипа, обеспечивает увеличение относительной полосы частот в приемном и передающем режимах, излучаемой мощности, чувствительности в приемном режиме, потенциала в передающем режиме сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием.Thus, the proposed technical solution provides wide-angle scanning and, unlike the prototype, provides an increase in the relative frequency band in the receiving and transmitting modes, radiated power, sensitivity in the receiving mode, potential in the transmitting mode of an ultra-wideband active antenna array with electric scanning.

Claims (1)

Сверхширокополосная активная антенная решетка с электрическим сканированием, содержащая пары приемного и передающего каналов, в которых к входу приемного канала и выходу передающего канала подсоединен один и тот же сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов, генераторы сверхширокополосного сигнала в передающих каналах, устройства задержки и выключатели в приемных и передающих каналах, сумматор, систему запуска генераторов сверхширокополосного сигнала, систему контроля и управления, отличающаяся тем, что введены самоуправляемые сверхширокополосные антенные переключатели, самоуправляемые сверхширокополосные ограничители мощности СВЧ, сверхширокополосные малошумящие усилители, сверхширокополосные передающие оптоэлектронные модули, сверхширокополосный приемный оптоэлектронный модуль, контрольный сверхширокополосный излучатель, опорный генератор сверхширокополосного сигнала, сверхширокополосные ответвители, сверхширокополосный измеритель задержки, при этом устройства задержки в приемных каналах выполнены сверхширокополосными электронными и оптическими, выключатели в приемных каналах выполнены сверхширокополосными, сумматор выполнен оптическим, при этом сверхширокополосный излучающий элемент антенной решетки для пары приемного и передающего каналов соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, у которого вход соединен с выходом генератора сверхширокополосного сигнала, а выход - с входом самоуправляемого сверхширокополосного ограничителя мощности СВЧ, выход которого соединен с входом сверхширокополосного малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного электронного устройства задержки, выход которого соединен с входом сверхширокополосного выключателя, выход которого соединен с входом сверхширокополосного передающего оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом сверхширокополосного оптического устройства задержки, выход которого соединен с входом оптического сумматора, выход которого соединен с входом сверхширокополосного приемного оптоэлектронного модуля, выход которого соединен с входом первого сверхширокополосного ответвителя, у которого первый выход является выходом сверхширокополосной активной антенной решетки с электрическим сканированием, а второй - соединен с первым входом сверхширокополосного измерителя задержки, у которого второй вход соединен с выходом второго сверхширокополосного ответвителя, а выход - с системой контроля и управления, притом вход второго сверхширокополосного ответвителя соединен с выходом опорного генератора сверхширокополосного сигнала, а порт второго сверхширокополосного ответвителя соединен с контрольным сверхширокополосным излучателем, который расположен в области приема и передачи сверхширокополосных излучающих элементов антенной решетки для пар приемных и передающих каналов, при этом самоуправляемый сверхширокополосный антенный переключатель включает в себя первую и вторую линии передачи СВЧ и группу быстродействующих pin-диодов, включенных с одинаковой полярностью, полюс которой, одноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен с выходом первой линии передачи СВЧ, вход которой соединен с входом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а полюс которой, разноименный с полярностью выходного сигнала генератора сверхширокополосного сигнала, соединен непосредственно со второй линией передачи СВЧ, у которой порт соединен с портом самоуправляемого сверхширокополосного антенного переключателя, а выход - с его выходом.An ultra-wide active antenna array with electric scanning, containing pairs of receiving and transmitting channels, in which the same ultra-wide radiating antenna element for the pair of receiving and transmitting channels is connected to the input of the receiving channel and the output of the transmitting channel, generators of ultra-wideband signal in the transmitting channels, devices delays and switches in receiving and transmitting channels, adder, ultra-wideband signal generator start-up system, monitoring and control system characterized in that self-guided ultra-wideband antenna switches, self-guided ultra-wideband microwave power limiters, ultra-wideband low-noise amplifiers, ultra-wideband transmitting optoelectronic modules, an ultra-wideband receiving optoelectronic module, a control ultra-wideband emitter, an ultra-wideband delay reference signal generator, an ultra wideband reference signal generator delay devices in the receiving channels are interlaced with ultra-wideband electronic and optical, the switches in the receiving channels are made ultra-wideband, the adder is made optical, while the ultra-wideband radiating element of the antenna array for a pair of receiving and transmitting channels is connected to the port of the self-governing ultra-wideband antenna switch, at which the input is connected to the output of the generator of the ultra-wideband signal - with the input of a self-controlled ultra-wide microwave power limiter, the output of which is connected to the input of the drill a wide-band low-noise amplifier, the output of which is connected to an input of an ultra-wide-band electronic delay device, the output of which is connected to an input of an ultra-wide-band transmitting optoelectronic module, the output of which is connected to an input of an ultra-wide-band optical delay device, the output of which is connected to the input of an optical summator the output of which is connected to the input of an ultra-wideband receiving optoelectronic module, the output of which the first is connected to the input of the first ultra-wideband coupler, in which the first output is the output of the ultra-wideband active antenna array with electrical scanning, and the second is connected to the first input of the ultra-wide delay meter, in which the second input is connected to the output of the second ultra-wide coupler and the output to the monitoring system and control, moreover, the input of the second ultra-wideband coupler is connected to the output of the reference generator of the ultra-wideband signal, and the port of the second is ultra-wide a strip coupler is connected to a control ultra-wideband emitter, which is located in the area of reception and transmission of ultra-wideband radiating elements of the antenna array for pairs of receiving and transmitting channels, while the self-controlled ultra-wideband antenna switch includes the first and second microwave transmission lines and a group of high-speed pin diodes included with the same polarity, the pole of which, of the same name as the polarity of the output signal of the ultra-wideband signal generator, is connected to the output the first microwave transmission line, the input of which is connected to the input of the self-controlled ultra-wideband antenna switch, and the pole of which, unlike the polarity of the output signal of the ultra-wideband signal generator, is connected directly to the second microwave transmission line, in which the port is connected to the port of the self-controlled ultra-wide-band antenna switch, and the output is with his exit.
RU2017107157A 2017-03-06 2017-03-06 Ultra-wideband active antenna array with electronic scanning RU2659611C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017107157A RU2659611C1 (en) 2017-03-06 2017-03-06 Ultra-wideband active antenna array with electronic scanning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017107157A RU2659611C1 (en) 2017-03-06 2017-03-06 Ultra-wideband active antenna array with electronic scanning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2659611C1 true RU2659611C1 (en) 2018-07-03

Family

ID=62815499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017107157A RU2659611C1 (en) 2017-03-06 2017-03-06 Ultra-wideband active antenna array with electronic scanning

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2659611C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114236623A (en) * 2021-11-23 2022-03-25 山东大学 Underground high-power large-current electromagnetic emission device and working method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1450023A1 (en) * 1986-11-18 1989-01-07 Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Active transmitting grid
SU1758735A1 (en) * 1990-07-09 1992-08-30 Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола Device for controlling beam position of phased array
SU1112897A1 (en) * 1983-03-24 1996-01-27 Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова Multibeam adaptive array of hydraulic radar
RU125397U1 (en) * 2012-05-29 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) ACTIVE PHASED ANTENNA GRID WITH WIDE-ANGLE SCANNING

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1112897A1 (en) * 1983-03-24 1996-01-27 Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова Multibeam adaptive array of hydraulic radar
SU1450023A1 (en) * 1986-11-18 1989-01-07 Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Active transmitting grid
SU1758735A1 (en) * 1990-07-09 1992-08-30 Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола Device for controlling beam position of phased array
RU125397U1 (en) * 2012-05-29 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) ACTIVE PHASED ANTENNA GRID WITH WIDE-ANGLE SCANNING

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114236623A (en) * 2021-11-23 2022-03-25 山东大学 Underground high-power large-current electromagnetic emission device and working method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8237604B2 (en) Virtual beam forming in ultra wideband systems
US8559823B2 (en) Multi-aperture three-dimensional beamforming
US5455593A (en) Efficiently decreasing the bandwidth and increasing the radiated energy of an UWB radar or data link transmission
US5239309A (en) Ultra wideband radar employing synthesized short pulses
US8203479B2 (en) Electronic counter measure system
EP2131508A2 (en) Multicode aperture transmitter/receiver
US20050200516A1 (en) Retrodirective noise-correlating (RNC) radar methods and apparatus
RU2451373C1 (en) Active phased array
Cui et al. Dual-use unimodular sequence design via frequency nulling modulation
RU2615996C1 (en) Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array
RU2659611C1 (en) Ultra-wideband active antenna array with electronic scanning
Ariza et al. 60 GHz polarimetric MIMO sensing: Architectures and technology
Wilden et al. MIRA-CLE, an experimental MIMO radar in Ka band
US10630322B2 (en) High power signal communications within a power limit
US9874626B2 (en) Multicode transmitter
RU2545168C2 (en) Multifunctional jamming station
KR101912519B1 (en) Hybrid microwave imaging system and operating method thereof
CN111106858B (en) Device and method for wireless power transmission based on antenna array design
Colpitts et al. Harmonic radar for insect flight pattern tracking
RU2777376C1 (en) Multichannel automated apparatus for countering radar reconnaissance
Cetin et al. Performance comparison of different sparse array configurations for ultra-wideband, near-field imaging applications
RU2799903C1 (en) Multi-frequency inboard station of active interferences
Heidary Ultra-wideband antenna arrays
Zhang et al. Fast threat detection and localization using super-regenerative transceiver in random noise radar
RU175040U1 (en) TRANSMITTER MODULE OF THE ACTIVE PHASED LATTICE