RU2680732C1 - Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования - Google Patents

Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования Download PDF

Info

Publication number
RU2680732C1
RU2680732C1 RU2018112812A RU2018112812A RU2680732C1 RU 2680732 C1 RU2680732 C1 RU 2680732C1 RU 2018112812 A RU2018112812 A RU 2018112812A RU 2018112812 A RU2018112812 A RU 2018112812A RU 2680732 C1 RU2680732 C1 RU 2680732C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
emitters
active
antenna
active lines
microwave signal
Prior art date
Application number
RU2018112812A
Other languages
English (en)
Inventor
Олег Станиславович Алексеев
Александр Николаевич Грибанов
Игорь Владимирович Голиков
Георгий Феодосьевич Мосейчук
Анатолий Исакович Синани
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова"
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 "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority to RU2018112812A priority Critical patent/RU2680732C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2680732C1 publication Critical patent/RU2680732C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях. Способ формирования пеленгационных ДН (суммарной и разностной одновременно) в АКЭС основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину:где: i - номера активных линеек излучателей;λ - длина волны в среде распространения излученного поля;R - радиус цилиндра;ϕ- направление луча антенны в азимутальной плоскости;ϕ- угловое направление оси ДН i-той активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;ψ- начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-той активной линейке излучателей; в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования. Для обеспечение соосности формируемых приемных ДН в круговом секторе электронного сканирования на прием, номера активных линеек излучателей i изменяют в интервале от 1 до N, где N - нечетное число, определяют центральную активную линейку излучателей внутри выбранного углового сектора, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первыйи второй, при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют СВЧ-сигналыот N активных линеек излучателей, изменяя их фазына величиныгде τ- начальная фаза СВЧ-сигнала, принятого i-той активной линейкой излучателей,а для формирования на прием разностной ДН объединяют СВЧ-сигналы, от N-1 активных линеек излучателей, где N-1 число активных линеек излучателей без центральной линейки, изменяя их фазыпри i≤(N-1)/2 на величиныа при i>(N+1)/2 - на величиныпричем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0° до 360° произвольным образом, уменьшают до нуля амплитуду СВЧ-сигналацентральной излучающей линейки выбранной группы, а для формирования пеленгационных диаграмм направленности в других направлениях все вышеперечисленные операции повторяют для нового направления приемных диаграмм направленности. 2 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в прицельных радиолокационных станциях.
Известен «Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом» (RU 2379801 С1, опубл. 20.01.2010 г., МПК H01Q 21/00).
Способ основан на изменении фазового распределения в апертуре антенны радиолокационной станции путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ сигнала в каждом излучателе антенны. Для достижения возможности расширения зоны обзора РЛС за пределы сектора сканирования антенну радиолокационной станции устанавливают на поворотное устройство таким образом, что нормаль к апертуре антенны образует с осью вращения поворотного устройства угол α>0° и осуществляют вращение антенны вокруг его оси на угол β, изменяющийся в пределах от 0° до 360° так, что нормаль к апертуре антенны описывает конус с углом при вершине, равный 2α. Производят изменение фазового распределения в апертуре антенны с учетом величины угла α и изменения положения поворотного устройства относительно первоначального угла β, формируют зону электронного сканирования, а суммируя зоны обзора, полученные при вращении антенны на поворотном устройстве и при ее электронном сканировании, образуют полную зону обзора радиолокационной станции.
Известен также способ, описанный в Главе 2.7 Цилиндрические и кольцевые ФАР с электрическим сканированием луча («Проектирование фазированных антенных решеток» под редакцией д.т.н., проф. Д.И. Воскресенского, издательство «Радиотехника», Москва 2012 г., стр. 247-265), основанный на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, разделении цилиндрической поверхности антенны на несколько фиксированных одинаковых сегментов числом не менее четырех, каждый из которых возбуждается отдельным СВЧ-распределителем, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели.
Недостатками этого способа являются:
- ограниченность мгновенного сектора сканирования величиной ±(45÷60)° вследствие разбиения всей апертуры антенны на отдельные фиксированные сегменты, зоны электронного сканирования которых в совокупности охватывают круговую зону;
- необходимость использования механических либо электрических коммутаторов для подключения других сегментов;
- изменение характеристик излучения антенны при сканировании в каждом парциальном секторе.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования пеленгационных ДН в антенне кругового электронного сканирования (АКЭС) является «Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической антенны» (патент RU 2619445 С1, опубл. 15.05.2017 г, МПК H01Q 21/00), основанный на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей, выделении при любом направлении луча внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели. Причем, при любом направлении луча выделяют внутри углового сектора активные линейки излучателей, подводя к ним сигнал посредством электронного включения, а для синфазного сложения излученных полей в направлении луча антенны изменяют фазы сигналов, подводимых к активным линейкам излучателей, на величины
Figure 00000001
где: i - номера активных линеек излучателей;
λ - длина волны в среде распространения излученного поля;
R - радиус цилиндра;
ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;
ϕi - угловое направление оси ДН i-той активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;
ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-той активной линейке излучателей.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности одновременного формирования двух диаграмм направленности - суммарной и разностной.
Задачей предлагаемого способа является достижение возможности одновременного формирования двух приемных диаграмм направленности (ДН) - суммарной и разностной при нечетном числе активных линеек излучателей.
Техническим результатом является обеспечение соосности формируемых приемных ДН в круговом секторе электронного сканирования при нечетном числе активных линеек излучателей.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ формирования пеленгационных ДН (суммарной и разностной одновременно) в АКЭС основан на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей для любого направления луча антенны, выделении внутри этого углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и излучении плоского поля путем электронного управления вносимым фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, на величину:
Figure 00000002
где: i - номера активных линеек излучателей;
λ - длина волны в среде распространения излученного поля;
R - радиус цилиндра;
ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;
ϕi - угловое направление оси ДН i-той активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;
ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-той активной линейке излучателей;
в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования.
Новым в заявляемом способе формирования пеленгационных ДН антенны кругового электронного сканирования (АКЭС) на прием является то, что номера активных линеек излучателей i изменяют в интервале от 1 до N, где N - нечетное число, определяют центральную активную линейку излучателей внутри выбранного углового сектора, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый
Figure 00000003
и второй
Figure 00000004
, при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют СВЧ-сигналы
Figure 00000005
от N активных линеек излучателей, изменяя их фазы
Figure 00000006
на величины
Figure 00000007
где τi - начальная фаза СВЧ-сигнала, принятого i-той активной линейкой излучателей,
а для формирования на прием разностной ДН объединяют СВЧ-сигналы
Figure 00000008
, от N-1 активных линеек излучателей, где N-1 число активных линеек излучателей без центральной линейки, изменяя их фазы
Figure 00000009
при i≤(N-1)/2 на величины
Figure 00000010
а при i>(N+1)/2 - на величины
Figure 00000011
причем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0° до 360° произвольным образом, уменьшают до нуля амплитуду СВЧ-сигнала
Figure 00000012
центральной излучающей линейки выбранной группы, а для формирования пеленгационных диаграмм направленности в других направлениях все вышеперечисленные операции повторяют для нового направления приемных диаграмм направленности.
На фиг. 1 изображен пример формирования группы из N активных линеек излучателей, где введены следующие обозначения:
R - радиус цилиндрической поверхности, на которой размещены линейки излучателей АКЭС;
ϕн и ϕк - границы выбранного углового сектора, в котором располагаются линейки излучателей, которые могут быть использованы для формирования требуемых приемных ДН;
ϕ0 - направление оси приемных ДН;
ϕ1, ϕ2, ϕ3, …, ϕN _ угловые положения активных линеек излучателей.
На фиг. 2 изображен пример формирования пеленгационных ДН при N=9. Серым цветом выделен центральный излучатель с подключенными к нему устройствами.
Антенна кругового электронного сканирования (АКЭС), реализующая предлагаемый способ, состоит из активных 1 и пассивных 2 линеек излучателей (фиг. 1), размещенных на цилиндрической поверхности АКЭС эквидистантно, устройств разделения 3 принятого каждой линейкой излучателей СВЧ-сигнала на два одинаковых по модулю и фазе
Figure 00000013
и
Figure 00000014
, электронных устройств включения и управления фазой СВЧ-сигнала 4, размещенных в каждом СВЧ-канале АКЭС, и двух устройств сложения принятых СВЧ-сигналов 5 и 6, причем устройство 5 складывает СВЧ-сигналы
Figure 00000015
и формирует суммарную ДН, а устройство 6 складывает СВЧ-сигналы
Figure 00000016
и формирует разностную ДН.
Формирование пеленгационных ДН в антенне кругового электронного сканирования по предлагаемому способу осуществляется следующим образом:
1. Для любого заданного направления луча ϕ0 определяют размер углового сектора, в котором располагаются линейки излучателей, которые могут быть использованы для формирования требуемых приемных ДН, и выбирают N линеек излучателей, причем N - величина нечетная.
2. Принятый каждой из N линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе СВЧ-сигнала - первый
Figure 00000017
и второй
Figure 00000018
.
3. Определяют фазовые сдвиги для N линеек излучателей в соответствии с математическим выражением 1 для формирования суммарной ДН и в соответствии с математическими выражениями 2÷3 для формирования разностной ДН.
4. Обеспечивают сложение N сигналов
Figure 00000019
и сложение N сигналов
Figure 00000020
, одновременно изменяя фазы суммируемых сигналов на определенные по выражениям 1÷3 фазовые сдвиги. Кроме того, уменьшают до нуля СВЧ-сигнал
Figure 00000021
центральной линейки излучателей, поступающий на вход устройства сложения сигналов 6, например, за счет выключения в этом канале электронного устройства включения и управления фазой СВЧ-сигнала 4. Тем самым, формируются суммарная ДН на выходе устройства 5 и разностная ДН на выходе устройства 6. А использование одних и тех же линеек излучателей для формирования обеих ДН обеспечивает их соосность.
5. Формируют круговую зону формирования пеленгационных ДН в АКЭС, последовательно или в произвольном порядке изменяя заданное направление приемных ДН, для каждого значения которого необходимо выполнить операции 1÷4.
В результате перечисленных действий обеспечивается формирование на прием пеленгационных ДН в АКЭС, а также обеспечивается соосность приемных ДН, т.е. совпадение по направлению оси суммарной ДН с пеленгом разностной ДН.
Кроме того, при реализации заявляемого способа дополнительно достигается практически безинерционное в произвольном порядке перемещение пеленгационных ДН в круговой зоне электронного сканирования.

Claims (17)

  1. Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования, основанный на размещении на цилиндрической поверхности антенны излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей, излучении плоского поля путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ-сигналов, проходящих через излучатели, выделении при любом направлении луча внутри определенного углового сектора N активных линеек излучателей, подводя к ним СВЧ-сигнал посредством электронного включения, и изменении фазы СВЧ-сигналов, подводимых к активным линейкам излучателей, на величину
  2. Figure 00000022
  3. где: i - номера активных линеек излучателей;
  4. λ - длина волны в среде распространения излученного поля;
  5. R - радиус цилиндра;
  6. ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;
  7. ϕi - угловое направление оси ДН i-той активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;
  8. ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимого к i-той активной линейке излучателей;
  9. для синфазного сложения излученных N полей в направлении луча антенны, формируя тем самым суммарную ДН антенны, отличающийся тем, что номера активных линеек излучателей i изменяют в интервале от 1 до N, где N - нечетное число, определяют центральную активную линейку излучателей внутри выбранного углового сектора, а принятый каждой из N активных линеек излучателей СВЧ-сигнал разделяют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый
    Figure 00000023
    и второй
    Figure 00000024
    , при этом для формирования на прием суммарной ДН объединяют СВЧ-сигналы
    Figure 00000025
    от N активных линеек излучателей, изменяя их фазы
    Figure 00000026
    на величины
  10. Figure 00000027
  11. где τi - начальная фаза СВЧ-сигнала, принятого i-той активной линейкой излучателей,
  12. а для формирования на прием разностной ДН объединяют СВЧ-сигналы
    Figure 00000028
    , от N-1 активных линеек излучателей, где N-1 число активных линеек излучателей без центральной линейки,
  13. изменяя их фазы
    Figure 00000029
    при i<(N-1)/2 на величины
  14. Figure 00000030
  15. а при i>(N+l)/2 - на величины
  16. Figure 00000031
  17. причем величину γ - фазовый коэффициент - выбирают в интервале от 0° до 360° произвольным образом, уменьшают до нуля амплитуду СВЧ-сигнала
    Figure 00000032
    центральной излучающей линейки выбранной группы, а для формирования пеленгационных диаграмм направленности в других направлениях все вышеперечисленные операции повторяют для нового направления приемных диаграмм направленности.
RU2018112812A 2018-04-09 2018-04-09 Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования RU2680732C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112812A RU2680732C1 (ru) 2018-04-09 2018-04-09 Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112812A RU2680732C1 (ru) 2018-04-09 2018-04-09 Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2680732C1 true RU2680732C1 (ru) 2019-02-26

Family

ID=65479230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018112812A RU2680732C1 (ru) 2018-04-09 2018-04-09 Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2680732C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712987C1 (ru) * 2019-05-27 2020-02-03 Акционерное общество "Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" (АО "ВНИИ "Вега") Способ формирования диаграммы направленности кольцевой фазированной антенной решетки

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610609A (en) * 1995-11-08 1997-03-11 Litton Systems, Inc. Passive doppler emitter classification and ranging system utilizing a time-frequency constant
RU2094915C1 (ru) * 1994-12-27 1997-10-27 Научно-производственное предприятие "СИАН" Имитатор источников радиосигналов
RU2287879C2 (ru) * 2005-02-16 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод Способ повышения разрешающей способности радиолокационной станции по дальности и азимуту
RU2379801C1 (ru) * 2008-12-10 2010-01-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом
RU2619445C1 (ru) * 2016-02-15 2017-05-15 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2094915C1 (ru) * 1994-12-27 1997-10-27 Научно-производственное предприятие "СИАН" Имитатор источников радиосигналов
US5610609A (en) * 1995-11-08 1997-03-11 Litton Systems, Inc. Passive doppler emitter classification and ranging system utilizing a time-frequency constant
RU2287879C2 (ru) * 2005-02-16 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод Способ повышения разрешающей способности радиолокационной станции по дальности и азимуту
RU2379801C1 (ru) * 2008-12-10 2010-01-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом
RU2619445C1 (ru) * 2016-02-15 2017-05-15 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712987C1 (ru) * 2019-05-27 2020-02-03 Акционерное общество "Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" (АО "ВНИИ "Вега") Способ формирования диаграммы направленности кольцевой фазированной антенной решетки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3623114A (en) Conical reflector antenna
EP3352299B1 (en) Wideband beam broadening for phased array antenna systems
RU2619445C1 (ru) Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки
US2419205A (en) Directive antenna system
Di Palma et al. Radiation pattern synthesis for monopulse radar applications with a reconfigurable transmitarray antenna
US3307188A (en) Steerable antenna array and method of operating the same
US3474447A (en) Electronically scanned tacan antenna
US3063049A (en) Linearly polarized monopulse lobing antenna having cancellation of crosspolarization components in the principal lobe
US3419870A (en) Dual-plane frequency-scanned antenna array
US11329398B2 (en) Conformal antenna
RU2297699C2 (ru) Фазированная антенная решетка
US3680109A (en) Phased array
RU2680732C1 (ru) Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования
US3553692A (en) Antenna arrays having phase and amplitude control
RU2723299C1 (ru) Способ построения радиолокационной станции
RU2680729C1 (ru) Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования
RU2714534C1 (ru) Способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования
Angelilli et al. A family of secondary surveillance radars based on conformal antenna array geometries
RU2714533C1 (ru) Способ формирования передающей и приемной ДН в антенне кругового электронного сканирования
RU2389111C1 (ru) Неподвижная антенна для радиолокатора кругового обзора и сопровождения
RU2713159C1 (ru) Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки с увеличенным темпом обзора
US3774222A (en) Wide-angle planar-beam, antenna adapted for conventional or doppler scan using curved arrays
RU2716262C1 (ru) Способ измерения угла места радиолокационных целей цилиндрической фазированной антенной решеткой
RU2711736C1 (ru) Способ измерения угла места радиолокационных целей плоской фазированной антенной решеткой с одномерным движением луча
Wincza et al. Reduced sidelobe multibeam antenna array with broadside beam fed by 4× 8 Butler matrix