RU2699555C1 - Способ построения антенной решётки - Google Patents
Способ построения антенной решётки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699555C1 RU2699555C1 RU2019103848A RU2019103848A RU2699555C1 RU 2699555 C1 RU2699555 C1 RU 2699555C1 RU 2019103848 A RU2019103848 A RU 2019103848A RU 2019103848 A RU2019103848 A RU 2019103848A RU 2699555 C1 RU2699555 C1 RU 2699555C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibrators
- dielectric
- printed
- dielectric substrates
- antenna array
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/28—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave comprising elements constituting electric discontinuities and spaced in direction of wave propagation, e.g. dielectric elements or conductive elements forming artificial dielectric
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемопередающих активных фазированных антенных решетках (АФАР). Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки. Согласно способу, делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану подрешетки на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами выполняют прямоугольные пазы. Соединяют диэлектрические подложки подрешеток между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы, запитку каждого печатного вибратора осуществляют с помощью полосковой линии, которую подключают к внешнему фидеру с помощью врубных разъемов, расположенных у основания диэлектрических подложек, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X. 1 ил.
Description
Изобретение относится к антенной технике и предназначено для использования в приемопередающих активных фазированных антенных решетках (АФАР).
Известен способ построения антенной решетки [1 - стр. 313 - Сазонов Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. - 432 с.], в котором в стенке волновода, закороченном на конце, выполняют ряд щелей, каждая из которых имеет длину λ/2, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, при этом расстояние между щелями и между крайними щелями и концами волновода устанавливают равными соответственно λ и λ/2.
Недостатком известного способа является ограниченность рабочей полосы частот [1 - стр. 316] и высокий вес за счет необходимости использования металлических волноводов.
Известен способ построения антенной решетки [2 - стр. 144 - Воскресенский Д.И., Кременецкий С.Д. и др. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. М.: Радио и связь. 1988. - 240 с.], наиболее близкий к предлагаемому и взятый за прототип, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин прямоугольной формы, располагают на диэлектрической подложке, приподнятой над проводящим экраном, плоскость подложки параллельна проводящему экрану и приподнята над ним на высоту L, при этом вибраторы расположены эквидистантно в узлах прямоугольной или треугольной сетки.
К недостаткам прототипа следует отнести:
- недостаточную полосу рабочих частот полосковых излучателей, составляющую не более 3% [3 - стр. 128 - Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь. 1986. - 144 с.], в то время как в системах связи требуются полосы 12% и более;
- значительное увеличение массы антенной решетки при реализации антенной решетки на низких рабочих частотах, поскольку на одной сплошной подложке расположено несколько линеек с вибраторами, а со снижением частоты размеры вибраторов и расстояния между ними увеличивается;
- низкую вибропрочность конструкции, поскольку подложка с излучателями расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, а конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции, отсутствуют.
Задачей, на которую направлено предлагаемое изобретение, является снижение массы антенной решетки.
Для решения указанной задачи предлагается способ построения антенной решетки, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин, располагают на диэлектрической подложке над проводящим экраном, при этом печатные вибраторы расположены эквидистантно в узлах прямоугольной сетки.
Согласно изобретению, делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану подрешетки на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами выполняют прямоугольные пазы, соединяют диэлектрические подложки подрешеток между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы, при этом нижние диэлектрические профили крепят к проводящим экранам подрешеток клеем или винтами, запитку каждого печатного вибратора осуществляют с помощью полосковой линии, которую подключают к внешнему фидеру с помощью врубных разъемов, расположенных у основания диэлектрических подложек, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X.
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение массы и повышение вибропрочности антенной решетки.
Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что их отличие заключается в следующем:
- в предлагаемом способе антенная решетка разделена на подрешетки, каждая из которых имеет свой проводящий экран, что позволяет снизить массу антенной решетки за счет снижения площади проводящего экрана;
- в предлагаемом способе диэлектрические подложки с печатными вибраторами установлены перпендикулярно экранам подрешеток и соединены между собой с помощью диэлектрических профилей, что позволяет снизить массу антенной решетки за счет исключения массы диэлектрика, заполняющего промежутки между линейками вибраторов в прототипе;
- в предлагаемом способе диэлектрическую подложку с печатными вибраторами устанавливают перпендикулярно проводящим экранам подрешеток, в то время как в прототипе плоскость диэлектрической подложки параллельна проводящему экрану;
- в предлагаемом способе диэлектрические подложки с печатными вибраторами соединяют между собой с помощью диэлектрических профилей, что позволяет получить конструкцию с высокой вибропрочностью, в то время как в прототипе диэлектрическая подложка с печатными вибраторами расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, а конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции отсутствуют, что не позволяет конструкцию прототипа использовать в реальных устройствах.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа построения антенной решетки из литературы не известно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг. приведен один из вариантов антенной решетки, построенной с использованием предложенного способа.
При реализации предложенного способа выполняют следующую последовательность действий:
- делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки - 1;
- выполняют в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами прямоугольные пазы - 2;
- соединяют диэлектрические подложки между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы - 3;
- прикрепляют диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, к проводящим экранам подрешеток клеем или винтами - 4;
- запитывают каждый печатный вибратор с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляется с помощью врубного разъема, расположенного у основания диэлектрической подложки - 5;
- устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X, при этом размеры проводящих экранов подрешеток несколько превышают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y и длину подложек подрешеток по оси X - 6.
Один из вариантов антенной решетки из 32 вибраторов, построенной с использованием предлагаемого способа, содержит (фиг.) четыре подрешетки, каждая из которых включает в себя проводящий экран подрешетки 1, на котором установлены по две диэлектрические подложки 2 прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов 3. Диэлектрические подложки 2 установлены таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек 2 были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящим экранам подрешетки 1.
Плечи печатных вибраторов 3 расположены параллельно проводящему экрану 1 на высоте меньшей или равной λ/4, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками 2 по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов 3 по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X.
В каждой диэлектрической подложке 2 в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами 3 выполняют прямоугольные пазы 4, соединяют диэлектрические подложки 2 между собой путем плотной установки в эти пазы 4 диэлектрических профилей 5 квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки (на фиг. не показаны) в местах их установки в пазы 4. Нижние диэлектрические профили 5 крепят к проводящим экранам подрешеток 1 клеем или винтами. Запитку каждого печатного вибратора 3 выполняют с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляют с помощью врубных разъемов 6, расположенных у основания диэлектрических подложек 2.
Диэлектрические подложки 2 могут быть выполнены из фольгированного стеклотекстолита или другого фольгированного диэлектрика, при этом печатные вибраторы 3 выполняются с помощью травления.
Расстояния между центрами печатных вибраторов 3 - dx по оси X и dy по оси Y выбирают из условия отсутствия дифракционных максимумов при заданных максимальных углах отклонения луча θxmax и θymax соответственно в плоскости X и Y, используя выражение [4 - стр. 65 - Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Воскресенского Д.И. – М.: Радиотехника. 2012. - 744 с.]:
Предложенный способ обеспечивает снижение массы антенной решетки, по сравнению с прототипом, за счет разделения антенной решетки на подрешетки, каждая из которых имеет свой проводящий экран, что обеспечивает снижение площади проводящего экрана. А также за счет применения диэлектрических подложек 2 с печатными вибраторами 3, соединенных между собой диэлектрическими профилями 5, поскольку между линейками печатных вибраторов 3 имеется пустое пространство. В то время как в прототипе промежутки между линейками вибраторов заполнены диэлектриком, масса которого значительно превышает массу воздуха того же объема, а также используется сплошной проводящий экран на всю антенную решетку.
Предложенный способ обеспечивает повышение вибропрочности антенной решетки, по сравнению с прототипом, за счет соединения диэлектрических подложек 2 между собой диэлектрическими профилями 5. При этом в верхней и нижней части диэлектрических подложек 2 между вибраторами выполняют прямоугольные пазы 4, в которые устанавливают диэлектрические профили 5, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы 4. В то время как в прототипе диэлектрическая подложка с вибраторами расположена параллельно проводящему экрану и разделена с ним воздушным промежутком, при этом конструктивные элементы, обеспечивающие прочность конструкции отсутствуют, что не позволяет конструкцию прототипа использовать в реальных устройствах.
Для проверки предлагаемого способа был изготовлен макет, испытания которого показали совпадение полученных характеристик с расчетными.
Claims (1)
- Способ построения антенной решетки, при котором печатные вибраторы с плечами из проводящих металлических пластин, располагают на диэлектрической подложке над проводящим экраном, при этом печатные вибраторы расположены эквидистантно в узлах прямоугольной сетки, отличающийся тем, что делят антенную решетку на подрешетки, каждая из которых содержит четное количество вибраторов и проводящий экран подрешетки, при этом в каждой подрешетке устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов, таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану подрешетки, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану подрешетки на высоте меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки, в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами выполняют прямоугольные пазы, соединяют диэлектрические подложки подрешеток между собой путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы, при этом нижние диэлектрические профили крепят к проводящим экранам подрешеток клеем или винтами, запитку каждого печатного вибратора осуществляют с помощью полосковой линии, которую подключают к внешнему фидеру с помощью врубных разъемов, расположенных у основания диэлектрических подложек, при этом расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y устанавливают из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103848A RU2699555C1 (ru) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | Способ построения антенной решётки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103848A RU2699555C1 (ru) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | Способ построения антенной решётки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2699555C1 true RU2699555C1 (ru) | 2019-09-06 |
Family
ID=67851531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103848A RU2699555C1 (ru) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | Способ построения антенной решётки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2699555C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737700C1 (ru) * | 2020-06-03 | 2020-12-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ построения широкополосной антенной решётки |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008256502A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | アクティブフェーズドアレーアンテナ装置 |
RU2338307C1 (ru) * | 2007-11-06 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Активная фазированная антенная решетка |
EP2975688A1 (en) * | 2014-07-15 | 2016-01-20 | Alcatel Lucent | Antenna feed and method of configuring an antenna feed |
RU2583336C1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Приемо-передающая активная фазированная антенная решетка |
RU2592731C1 (ru) * | 2015-04-27 | 2016-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ построения антенной решетки |
US20170040710A1 (en) * | 2015-08-09 | 2017-02-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System including a hybrid active array |
-
2019
- 2019-02-12 RU RU2019103848A patent/RU2699555C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008256502A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | アクティブフェーズドアレーアンテナ装置 |
RU2338307C1 (ru) * | 2007-11-06 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Активная фазированная антенная решетка |
EP2975688A1 (en) * | 2014-07-15 | 2016-01-20 | Alcatel Lucent | Antenna feed and method of configuring an antenna feed |
RU2583336C1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Приемо-передающая активная фазированная антенная решетка |
RU2592731C1 (ru) * | 2015-04-27 | 2016-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ построения антенной решетки |
US20170040710A1 (en) * | 2015-08-09 | 2017-02-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System including a hybrid active array |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОСКРЕСЕНСКИЙ Д.И. и др. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. Москва, Радио и связь, 1988, с.144. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737700C1 (ru) * | 2020-06-03 | 2020-12-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ построения широкополосной антенной решётки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2592731C1 (ru) | Способ построения антенной решетки | |
CN110034377B (zh) | 天线装置 | |
EP1547201B1 (en) | Low profile wideband antenna array | |
RU2576592C2 (ru) | Широкополосные микрополосковые антенны и антенные решетки | |
US10333214B2 (en) | Antenna radiating elements and sparse array antennas and method for producing an antenna radiating element | |
CN102142604B (zh) | 方向图可控的微带天线单元 | |
RU2589488C2 (ru) | Решетки волноводно-рупорных излучателей, способы построения решеток волноводно-рупорных излучателей и антенные системы | |
WO2005071789A1 (en) | Compact multi-tiered plate antenna arrays | |
CN109314313A (zh) | 阵列天线装置 | |
US20130127682A1 (en) | Modular Phased-Array Antenna | |
CN103367918A (zh) | 一种基于准表面等离子体波导的频率扫描阵列天线 | |
US20210359404A1 (en) | Surface Wave Reduction for Antenna Structures | |
CN102983401A (zh) | 低耗低副瓣高增益平面频率扫描天线 | |
EP1690318B1 (en) | Scanable sparse array antenna | |
US10396461B2 (en) | Low profile, ultra-wide band, low frequency modular phased array antenna with coincident phase center | |
CN103545607A (zh) | 一种宽频带高增益Fabry-Perot谐振天线 | |
RU2699555C1 (ru) | Способ построения антенной решётки | |
EP1879256A1 (en) | Cavity antenna that is excited with one or more dipoles | |
CN108539422B (zh) | 三维蜿蜒基片集成波导近场聚焦扫描漏波缝隙阵天线 | |
RU2592721C1 (ru) | Способ построения антенной решетки | |
WO2015133458A1 (ja) | アレイアンテナ及びセクタアンテナ | |
CN108539414B (zh) | 一种结构紧凑的轻质高效缝隙天线及天线阵 | |
RU2795527C1 (ru) | Способ построения антенной решетки | |
JP7425868B2 (ja) | 電磁バンドギャップ構造物 | |
RU2730111C1 (ru) | Способ построения широкополосной антенной решетки |