RU2703608C1 - Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector - Google Patents
Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703608C1 RU2703608C1 RU2019109828A RU2019109828A RU2703608C1 RU 2703608 C1 RU2703608 C1 RU 2703608C1 RU 2019109828 A RU2019109828 A RU 2019109828A RU 2019109828 A RU2019109828 A RU 2019109828A RU 2703608 C1 RU2703608 C1 RU 2703608C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrically connected
- symmetry
- circuit board
- printed circuit
- rectangular
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
Abstract
Description
Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении антенных фазированных решеток (ФАР) с электрически управляемой диаграммой направленности, формирующих луч с двумя независимыми ортогональными линейными поляризациями или их суммой с эллиптической, в том числе круговой, поляризацией.The invention relates to the field of antenna technology and can be used in the design and manufacture of phased array antennas (PAR) with an electrically controlled radiation pattern, forming a beam with two independent orthogonal linear polarizations or their sum with elliptical, including circular, polarization.
Для решеток с ограниченным сектором сканирования (10-30 градусов), с целью уменьшения количества управляемых элементов и сохранения коэффициента использования поверхности решетки, возможно применение управляемого излучателя с поперечными размерами (1.3-1.6)λmin (где λmin - минимальная длина волны рабочего диапазона в свободном пространстве) в виде подрешетки из четырех или более неуправляемых пассивных излучающих элементов с возбудителями.For gratings with a limited scanning sector (10-30 degrees), in order to reduce the number of controlled elements and maintain the utilization of the surface of the grating, it is possible to use a controlled emitter with transverse dimensions (1.3-1.6) λ min (where λ min is the minimum wavelength of the operating range in free space) in the form of a sublattice of four or more uncontrolled passive radiating elements with pathogens.
Известен излучатель, обеспечивающий излучение круговой поляризации, содержащий печатную плату, на одной стороне которой расположен металлический экран, а на противоположной стороне расположены возбудители первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента и делители мощности, над каждым из упомянутых возбудителей расположен пассивный элемент излучающего элемента. (K.L. Chung, Н.K. Kan, «Stacked quasi-elliptical patch array with circular polarisation», Electronics Letters, 43(10):555-556, 2007).A known emitter providing circularly polarized radiation, comprising a printed circuit board, on one side of which there is a metal screen, and on the opposite side there are pathogens of the first, second, third and fourth radiating element and power dividers, a passive element of the radiating element is located above each of these pathogens. (K.L. Chung, N.K. Kan, “Stacked quasi-elliptical patch array with circular polarization”, Electronics Letters, 43 (10): 555-556, 2007).
Недостатками известного излучателя является работа на круговой поляризации без возможности работы на двух независимых ортогональных поляризациях.The disadvantages of the known emitter is the work on circular polarization without the ability to work on two independent orthogonal polarizations.
Известен излучатель, содержащий печатную плату, на одной стороне которой расположен металлический экран, а на противоположной стороне расположены возбудители первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента и делители мощности, объединенные в две схемы, обеспечивающие попарно-противофазное питание возбудителей. Известный излучатель имеет диаграммы излучения с ортогональными линейными поляризациями (John Huang, «Dual-Polarized Microstrip Array with High Isolation and Low Cross-Polarization», Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 4, No. 3, February 1991).A known emitter containing a printed circuit board, on one side of which there is a metal screen, and on the opposite side are the pathogens of the first, second, third and fourth radiating element and power dividers, combined in two circuits, providing pair-antiphase supply of pathogens. The known emitter has radiation patterns with orthogonal linear polarizations (John Huang, “Dual-Polarized Microstrip Array with High Isolation and Low Cross-Polarization”, Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 4, No. 3, February 1991).
Недостатками известного излучателя с попарно-противофазным питанием возбудителей при использовании в составе ФАР с электрически управляемой диаграммой излучения является снижение уровня коэффициента усиления и повышение уровня кроссполяризации при сканировании луча ФАР в рабочем диапазоне частот.The disadvantages of the known emitter with a pair-antiphase supply of pathogens when used as part of a headlamp with an electrically controlled radiation pattern is a decrease in the level of gain and an increase in the level of cross-polarization when scanning a beam of a headlamp in the operating frequency range.
Известный излучатель принят в качестве ближайшего аналога к заявленному двухполяризационному излучателю фазированной антенной решетки.The known emitter adopted as the closest analogue to the claimed bipolarization emitter of a phased antenna array.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание двухполяризационного излучателя фазированной антенной решетки, лишенного указанных недостатков.The technical problem solved by the present invention is the creation of a bipolar polarized phased array antenna emitter, devoid of these disadvantages.
В результате достигается технический результат, состоящий в увеличении коэффициента усиления и снижения уровня кроссполяризации излучателя в составе ФАР.As a result, a technical result is achieved, consisting in increasing the gain and reducing the cross-polarization level of the emitter in the PAR.
Указанный технический результат достигается посредством создания двухполяризационного излучателя фазированной антенной решетки, который содержит прямоугольное металлическое основание, первую печатную плату, на одной стороне которой расположен металлический экран, электрически соединенный с металлическим основанием, а на противоположной стороне расположен первый противофазный делитель мощности, вход которого электрически соединен с центральной жилой коаксиального кабеля первой поляризации, вторую печатную плату прямоугольной формы, на одной стороне которой расположен металлический экран, электрически соединенный с металлическим основанием, а на противоположной стороне расположены возбудители первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента, поперечная ось симметрии каждого из которых параллельна короткой, а продольная - длинной стороне второй печатной платы прямоугольной формы, второй противофазный делитель мощности, вход которого электрически соединен с центральной жилой коаксиального кабеля второй поляризации, а так же первый, второй, третий и четвертый синфазные делители мощности Уилкинсона, выходы второго противофазного делителя мощности электрически соединены с входами третьего и четвертого синфазных делителей мощности Уилкинсона, а входы первого и второго синфазных делителей мощности Уилкинсона электрически соединены с соответствующими выходами первого противофазного делителя мощности. Экран коаксиального кабеля первой поляризации электрически соединен с металлическим экраном первой печатной платы, а экран коаксиального кабеля второй поляризации - с металлическим экраном второй печатной платы прямоугольной формы. Упомянутые возбудители первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них находится в соответствующей вершине прямоугольника, стороны которого параллельны соответствующим сторонам второй печатной платы прямоугольной формы. Выходы первого и второго синфазных делителей мощности Уилкинсона электрически соединены с соответствующими первыми точками питания, а выходы третьего и четвертого синфазных делителей мощности Уилкинсона - с соответствующими вторыми точкам питания возбудителей первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента. Первая точка питания каждого возбудителя расположена в ближайшей к краю второй печатной платы прямоугольной формы точке пересечения продольной или поперечной оси симметрии возбудителя и границы возбудителя, а вторая точка питания каждого возбудителя расположена в ближайшей к краю второй печатной платы прямоугольной формы точке пересечения поперечной или продольной оси симметрии возбудителя и границы возбудителя соответственно. Над каждым из упомянутых возбудителей расположен пассивный элемент излучающего элемента, центр каждого из которых электрически соединен центром соответствующего возбудителя и с прямоугольным металлическим основанием, поперечная ось симметрии каждого пассивного элемента параллельна короткой, а продольная - длинной стороне второй печатной платы прямоугольной формы, каждый из пассивных элементов содержит две прорези, расположенные симметрично относительно центра пассивного элемента, оси симметрии которых проходят через центр пассивного элемента и расположены таким образом, что угол между ними и прямой, проходящей через первую и вторую точки питания соответствующего возбудителя не превышает 5 градусов.The specified technical result is achieved by creating a bipolar radiator of a phased antenna array, which contains a rectangular metal base, a first printed circuit board, on one side of which there is a metal screen that is electrically connected to the metal base, and on the opposite side is the first antiphase power divider, the input of which is electrically connected with the central core coaxial cable of the first polarization, the second printed circuit board of a rectangular f a form, on one side of which there is a metal screen, electrically connected to a metal base, and on the opposite side there are pathogens of the first, second, third and fourth radiating elements, the transverse axis of symmetry of each of which is parallel to the short, and the longitudinal to the long side of the second rectangular printed circuit board forms, the second antiphase power divider, the input of which is electrically connected to the central core of the second polarization coaxial cable, as well as the first, second, third and the fourth in-phase power dividers Wilkinson antiphase outputs of second power divider electrically connected to the inputs of the third and fourth-phase Wilkinson power dividers and the inputs of the first and second common mode Wilkinson power dividers electrically connected to respective first antiphase outputs of the power divider. The screen of the coaxial cable of the first polarization is electrically connected to the metal screen of the first printed circuit board, and the screen of the coaxial cable of the second polarization is connected to the metal screen of the second printed circuit board of a rectangular shape. Mentioned pathogens of the first, second, third and fourth radiating elements are arranged so that the center of symmetry of each of them is located at the corresponding vertex of the rectangle, the sides of which are parallel to the corresponding sides of the second rectangular printed circuit board. The outputs of the first and second in-phase Wilkinson power dividers are electrically connected to the corresponding first power points, and the outputs of the third and fourth in-phase Wilkinson power dividers are connected to the corresponding second power points of the first, second, third and fourth radiating element. The first supply point of each pathogen is located at the intersection of the longitudinal or transverse axis of symmetry of the pathogen and the pathogen border, adjacent to the edge of the second rectangular printed circuit board, and the second supply point of each pathogen is located at the intersection of the transverse or longitudinal axis of symmetry closest to the edge of the second rectangular printed circuit board the pathogen and the boundaries of the pathogen, respectively. Above each of these pathogens there is a passive element of the radiating element, the center of each of which is electrically connected to the center of the corresponding pathogen and to a rectangular metal base, the transverse axis of symmetry of each passive element is parallel to the short, and the longitudinal to the long side of the second rectangular printed circuit board, each of the passive elements contains two slots located symmetrically relative to the center of the passive element, the axis of symmetry of which pass through the center of the passive element and are located in such a way that the angle between them and the straight line passing through the first and second supply points of the corresponding pathogen does not exceed 5 degrees.
Согласно частному варианту выполнения, размеры возбудителей по поперечной оси симметрии равны и находятся в диапазоне 
λmin - минимальная длина волны рабочего диапазона в свободном пространстве,λ min - the minimum wavelength of the working range in free space,
εr - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрической подложки второй печатной платы прямоугольной формы.ε r is the relative dielectric constant of the dielectric substrate of the second rectangular printed circuit board.
Согласно другому частному варианту выполнения, размер длинной стороны второй печатной платы прямоугольной формы находится в диапазоне (1.3-1.5)λmin, а размер короткой стороны - в диапазоне (1.1-1.25)λmin.According to another particular embodiment, the long side size of the second rectangular printed circuit board is in the range (1.3-1.5) λ min , and the short side size is in the range (1.1-1.25) λ min .
Согласно еще одному частному варианту выполнения, размеры пассивных элементов по поперечной оси симметрии равны и находятся в диапазоне (0.4-0.5)λmin, а размеры пассивных элементов по продольной оси симметрии равны и находятся в диапазоне (0.5-0.6)λmin.According to another particular embodiment, the dimensions of the passive elements along the transverse axis of symmetry are equal and are in the range (0.4-0.5) λ min , and the sizes of the passive elements along the longitudinal axis of symmetry are equal and are in the range (0.5-0.6) λ min .
Согласно еще одному частному варианту выполнения, продольные размеры прорезей равны и находятся в диапазоне (0.05-0.2)λmin, а поперечные размеры прорезей равны и находятся в диапазоне (0.02-0.07)λmin.According to another particular embodiment, the longitudinal dimensions of the slots are equal and are in the range (0.05-0.2) λ min , and the transverse dimensions of the slots are equal and are in the range (0.02-0.07) λ min .
На фигуре 1 изображен общий вид излучателя.The figure 1 shows a General view of the emitter.
На фигуре 2 изображен вид сбоку излучателя (без металлического основания).The figure 2 shows a side view of the emitter (without metal base).
На фигуре 3 изображен вид излучателя сверху.The figure 3 shows a top view of the emitter.
На фигуре 4а и 4б изображены два варианта расположения излучающих элементов и делителей мощности на второй плате.Figure 4a and 4b shows two options for the location of the radiating elements and power dividers on the second board.
На фигуре 5 изображен делитель мощности, расположенный на первой плате.Figure 5 shows a power divider located on the first board.
На фигуре 6 изображена ФАР, в которой использован заявляемый излучатель.The figure 6 shows the PAR, in which the inventive emitter is used.
На фигуре 7 представлено схематичное изображение частного варианта выполнения возбудителей и пассивных элементов.The figure 7 presents a schematic representation of a particular embodiment of pathogens and passive elements.
На фигуре 8 представлена зависимость коэффициента передачи от рабочей частоты.The figure 8 presents the dependence of the transmission coefficient on the operating frequency.
На фигуре 9 представлена зависимость выделяемой мощности на резисторе от рабочей частоты.The figure 9 presents the dependence of the allocated power on the resistor from the operating frequency.
Двухполяризационный излучатель фазированной антенной решетки, показанный на фигурах 1-3, содержит прямоугольное металлическое основание 1, первую печатную плату 2, вторую печатную плату прямоугольной формы 3.The bipolarization phased array antenna emitter shown in figures 1-3, contains a
На одной стороне первой печатной платы 2 расположен металлический экран 4, электрически соединенный с металлическим основанием 1 (фигура 3), а на противоположной стороне расположен первый противофазный делитель мощности (фигура 5), вход которого электрически соединен с центральной жилой коаксиального кабеля первой поляризации 6 (фигура 2).On one side of the first printed
На одной стороне второй печатной платы прямоугольной формы 3 расположен металлический экран 7, электрически соединенный с металлическим основанием 1, а на противоположной стороне расположены возбудители первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента 8а, 8б, 8в, 8г (фигура 4), второй противофазный делитель мощности 9, а так же первый, второй, третий и четвертый синфазные делители мощности Уилкинсона 10а, 10б, 10в, 10г (фигура 3). Каждый синфазный делитель мощности Уилкинсона 10а, 10б, 10в, 10г представляет собой делитель на четверть волновых отрезках линий с развязывающим сопротивлением (равным 100 Ом при волновом сопротивлении входных и выходных цепей 50 Ом).On one side of the second rectangular printed
Входы первого 10а и второго 10б синфазных делителей мощности Уилкинсона электрически соединены с соответствующими выходами первого противофазного делителя мощности 5.The inputs of the first 10a and second 10b in-phase Wilkinson power dividers are electrically connected to the corresponding outputs of the first
Выходы второго противофазного делителя мощности 9 электрически соединены с входами третьего 10в и четвертого 10г синфазных делителей мощности Уилкинсона.The outputs of the second out-of-phase power divider 9 are electrically connected to the inputs of the third 10v and fourth 10g in-phase Wilkinson power dividers.
Каждый из возбудителей выполнен таким образом, что имеет две оси симметрии, перпендикулярные друг другу. Поперечная ось симметрии 11а, 11б, 11в, 11г каждого из возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г параллельна короткой стороне 12 второй печатной платы прямоугольной формы 3. Продольная ось симметрии 13а, 13б, 13в, 13г каждого из возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г параллельна длинной стороне 14 второй печатной платы прямоугольной формы 3.Each of the pathogens is designed in such a way that it has two axes of symmetry perpendicular to each other. The transverse axis of
В частном варианте выполнения размеры a1 возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г по поперечной оси симметрии равны и находятся в диапазоне 
Вход второго противофазного делителя мощности 9 электрически соединен с центральной жилой коаксиального кабеля второй поляризации 15.The input of the second antiphase power divider 9 is electrically connected to the central core of the second polarization
Экран коаксиального кабеля первой поляризации 6 электрически соединен с металлическим экраном 4 первой печатной платы 2. Экран коаксиального кабеля второй поляризации 15 электрически соединен с металлическим экраном 7 второй печатной платы прямоугольной формы 3 (фигура 2).The screen of the coaxial cable of the
Возбудители первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента 8а, 8б, 8в, 8г расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них находится в соответствующей вершине прямоугольника 16, стороны которого параллельны соответствующим сторонам второй печатной платы прямоугольной формы 3 (фигура 4б).The causative agents of the first, second, third and
Выходы первого 10а и второго 10б синфазных делителей мощности Уилкинсона электрически соединены с соответствующими первыми точками питания 17а, 17б, 17в, 17г, а выходы третьего 10в и четвертого 10г синфазных делителей мощности Уилкинсона - с соответствующими вторыми точкам питания 18а, 18б, 18в, 18г возбудителей первого, второго, третьего и четвертого излучающего элемента 8а, 8б, 8в, 8г соответственно (фигура 3).The outputs of the first 10a and second 10b in-phase Wilkinson power dividers are electrically connected to the corresponding
Первая точка питания 17а, 17б, 17в, 17г, как показано на фигуре 4а, каждого из возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г соответственно, расположена в ближайшей к краю второй печатной платы прямоугольной формы 3 точке пересечения продольной (13а, 13б, 13в, 13г соответственно) оси симметрии возбудителя (8а, 8б, 8в, 8г соответственно) и его границы. Вторая точка питания (18а, 18б, 18в, 18г) каждого из возбудителей (8а, 8б, 8в, 8г соответственно) расположена в ближайшей к краю второй печатной платы прямоугольной формы 3 точке пересечения поперечной (11а, 11б, 11в, 11г соответственно) оси симметрии возбудителя (8а, 8б, 8в, 8г соответственно) и его границы.The
В другом варианте реализации изобретения, показанном на фигуре 4б, первая точка питания, 17а, 17б, 17в, 17г каждого из возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г соответственно, расположена в ближайшей к краю второй печатной платы прямоугольной формы 3 точке пересечения поперечной (11а, 11б, 11в, 11г соответственно) оси симметрии возбудителя (8а, 8б, 8в, 8г соответственно) и его границы. Вторая точка питания (18а, 18б, 18в, 18г) каждого из возбудителей (8а, 8б, 8в, 8г соответственно) расположена в ближайшей к краю второй печатной платы прямоугольной формы 3 точке пересечения продольной (13а, 13б, 13в, 13г соответственно) оси симметрии возбудителя (8а, 8б, 8в, 8г соответственно) и его границы.In another embodiment of the invention shown in FIG. 4b, the first supply point, 17a, 17b, 17c, 17g of each of the
Над каждым из упомянутых возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г расположен пассивный элемент 19а, 19б, 19в, 19г излучающего элемента, центр каждого из которых электрически соединен центром соответствующего возбудителя 8а, 8б, 8в, 8г и с прямоугольным металлическим основанием 1. Каждый из пассивных элементов крепится ко второй печатной плате прямоугольной формы 3 и металлическому основанию 1 с помощью соединителя (19а', 19б', 19в', 19г', соответственно), одновременно обеспечивающего электрическое соединение центра соответствующего пассивного элемента с центром соответствующего возбудителя 8а, 8б, 8в, 8г и с прямоугольным металлическим основанием 1. В другом варианте реализации изобретения (на фигурах не показан) пассивные элементы 19а, 19б, 19в, 19г располагаются на третьей печатной плате, что повышает жесткость заявленного излучателя.Above each of the mentioned
Поперечная ось симметрии 20а, 20б, 20в, 20г каждого из пассивных элементов (19а, 19б, 19в, 19г соответственно) параллельна короткой стороне 12 второй печатной платы прямоугольной формы 3. Продольная ось симметрии 21а, 21б, 21в, 21г каждого из пассивных элементов (19а, 19б, 19в, 19г соответственно) параллельна длинной стороне 14 второй печатной платы прямоугольной формы 3.The transverse axis of
В частном варианте выполнения, показанном на фигуре 7, каждый из возбудителей (8а, 8б, 8в, 8г) и каждый из пассивных элементов (19а, 19б, 19в, 19г) выполнен в виде прямоугольника со скругленными углами, причем радиусы скругления R1 для каждого из возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г равны и находятся в диапазоне 
Каждый из пассивных элементов 19а, 19б, 19в, 19г содержит две прорези (22a1, 22а2; 22б1, 22б2; 22в1, 22в2 и 22г1, 22г2 соответственно), расположенные симметрично относительно центра пассивного элемента, оси симметрии которых (23а, 23б, 23в, 23г) проходят через центр пассивного элемента (оси симметрий каждой из прорезей, выполненных в одном пассивном элементе совпадают друг другом) и расположены таким образом, что угол между ними и прямой (8а', 8б', 8в', 8г' соответственно), проходящей через первую и вторую точки питания соответствующего возбудителя не превышает 5 градусов.Each of the
В частном варианте выполнения продольный размер 1 (размер вдоль оси симметрии) прорезей 22a1, 22а2, 22б1, 22б2, 22в1, 22в2, 22г1, 22г2 равны и находятся в диапазоне (0.05-0.2)λmin, а поперечные размеры прорезей равны и находятся в диапазоне (0.02-0.07)λmin, где λmin - минимальная длина волны рабочего диапазона в свободном пространстве.In a particular embodiment, the longitudinal dimension 1 (dimension along the axis of symmetry) of the slits 22a 1, 22a 2, 22b 1, 22b 2, 22b 1, 22c 2, 22d 1, 22d 2 are equal and are in the range (0.05-0.2) λ min, and the transverse dimensions of the slots are equal and are in the range (0.02-0.07) λ min , where λ min is the minimum wavelength of the working range in free space.
Заявленный двухполяризационный излучатель фазированной антенной решетки работает следующим образом.The claimed bipolarization emitter of a phased antenna array operates as follows.
На вход первого противофазного делителя мощности 5 и второго противофазного делителя мощности 9 подаются (посредством коаксиального кабеля первой поляризации 6 и коаксиального кабеля второй поляризации 15 соответственно) сигналы от высокочастотного генератора.The input of the first out-of-
С выходов первого противофазного делителя мощности 5 (разница фаз сигналов на выходах равна 180 градусов), расположенного на первой печатной плате 2, сигнал подается на входы первого 10а и второго 10б синфазных делителей мощности Уилкинсона. С выходов первого 10а и второго 10б синфазных делителей мощности Уилкинсона сигнал по несимметричной полосковой линии поступает на первые точки питания 17а, 17б, 17в, 17г каждого из возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г соответственно, попарно-противофазно возбуждая возбудители 8а, 8б, 8в, 8г: сигналы в точках питания 17а и 17г синфазны между собой и противофазны сигналам в точках в точках питания 17б и 17в. С помощью такого возбуждения обеспечивается формирование излучения первой линейной поляризации.From the outputs of the first out-of-phase power divider 5 (the phase difference of the signals at the outputs is 180 degrees) located on the first printed
С выходов второго противофазного делителя мощности 9 (разница фаз сигналов на выходах которого равна 180 градусов), расположенного на второй печатной плате прямоугольной формы 3, сигнал подается на входы третьего 10в и четвертого 10г синфазных делителей мощности Уилкинсона. С выходов третьего 10в и четвертого 10г делителей мощности Уилкинсона сигнал по несимметричной полосковой линии поступает на вторые точки питания 18а, 18б, 18в, 18г каждого из возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г соответственно, попарно-противофазно возбуждая возбудители 8а, 8б, 8в, 8г: сигналы в точках 18а и 18б синфазны между собой и противофазны сигналам в точках 18в и 18г. С помощью такого возбуждения обеспечивается формирование излучения второй линейной поляризации.From the outputs of the second out-of-phase power divider 9 (the phase difference of the signals at the outputs of which is 180 degrees) located on the second rectangular printed
Для увеличения полосы рабочих частот используются пассивные элементы 19а, 19б, 19в, 19г, расположенные над возбудителями 8а, 8б, 8в, 8г соответственно.To increase the operating frequency band,
В отличие от аналогов с обычными делителями 1:2, использование на второй печатной плате синфазных делителей мощности Уилкинсона 10а, 10б, 10в, 10г, в которых используются резисторы 10а', 10б', 10в', 10г' с сопротивлением 100 Ом, позволяет предотвратить возникновение резонансов на частотах рабочего диапазона излучателя при сканировании.Unlike analogues with conventional 1: 2 dividers, the use of Wilkinson's 10a, 10b, 10v, 10g common-mode power dividers on the second printed circuit board, in which 10a ', 10b', 10v ', 10g' resistors with a resistance of 100 Ohms are used, prevents the occurrence of resonances at the frequencies of the operating range of the emitter during scanning.
Для анализа характеристик излучателя в составе ФАР рассмотрена модель бесконечной решетки, в виде канала Флоке с заявленным излучателем.To analyze the characteristics of the emitter as part of the PAR, a model of an infinite grating, in the form of a Floquet channel with the claimed emitter, is considered.
На фигуре 8 представлены графики зависимости от рабочей частоты коэффициента передачи Т сигнала, поступающего на коаксиальный кабель первой поляризации 6 (фигура 2), в моду канала Флоке, соответствующую этой поляризации. Коэффициент передачи Т определяет коэффициент усиления излучателя в составе решетки в соответствии с соотношениемThe figure 8 presents graphs of the dependence on the operating frequency of the transmission coefficient T of the signal supplied to the coaxial cable of the first polarization 6 (figure 2), in the fashion of the Floquet channel corresponding to this polarization. The transmission coefficient T determines the gain of the emitter in the grating in accordance with the ratio
где S - площадь апертуры излучателя, λ - длина волны в свободном пространстве для данной рабочей частоты, θ - угол сферической системы координат, который вместе с углом ϕ определяют направление фазирования N (фигура 1). Сплошными кривыми приведены результаты расчетов коэффициентов передачи Т при наличии в делителях 10а, 10б, 10в, 10г резисторов 10а', 10б', 10в', 10г' (кривые 2, 4, 6), а пунктирными - при отсутствии этих резисторов (кривые 1, 3, 5). Кривые приведены при отклонении направления фазирования от оси OZ на угол θ=10 градусов в плоскостях POZ, заданных углами ϕ равными 0,45 и 90 градусов. Кривые имеют следующие обозначения:where S is the area of the aperture of the emitter, λ is the wavelength in free space for a given working frequency, θ is the angle of the spherical coordinate system, which together with the angle ϕ determine the phasing direction N (figure 1). The solid curves show the results of calculating the transmission coefficients T when there are 10a ', 10b', 10c ', 10g' resistors in the
- 1-ϕ=0 градусов, без резистора;- 1-ϕ = 0 degrees, without a resistor;
- 2-ϕ=0 градусов, с резистором;- 2-ϕ = 0 degrees, with a resistor;
- 3-ϕ=45 градусов, без резистора;- 3-ϕ = 45 degrees, without a resistor;
- 4-ϕ=45 градусов, с резистором;- 4-ϕ = 45 degrees, with a resistor;
- 5-ϕ=90 градусов, без резистора;- 5-ϕ = 90 degrees, without a resistor;
- 6-ϕ=90 градусов, с резистором.- 6-ϕ = 90 degrees, with a resistor.
Из графиков видно, что без резисторов в делителях мощности в режиме сканирования в коэффициенте передачи появляются резонансы, что приводит к уменьшению коэффициента усиления на (5-6) дБ.The graphs show that without resistors in the power dividers in the scanning mode, resonances appear in the transmission coefficient, which leads to a decrease in the gain by (5-6) dB.
Так же наличие резисторов 10а', 10б', 10в', 10г' в синфазных делителях мощности Уилкинсона 10а, 10б, 10в, 10г соответственно, улучшает уровень кроссполяризации. Для примера была рассчитана модель подрешетки с периодическими граничными условиями, состоящая из четырех излучателей стоящих рядом друг с другом по оси параллельной длинной стороне 14 второй печатной платы прямоугольной формы 2. В таблице 1 приведены значения уровня кроссполяризации в области 3 дБ уровня главного луча для случая с резисторами на частоте 2.7 ГГц в плоскости POZ при ϕ=45 градусов, где наблюдался максимальный уровень кроссполяризации. Также приведены значения уровня кроссполяризации для этого случая без резисторов. Из таблицы видно, что за счет резисторов в делителях мощности максимальный уровень кроссполяризации снижается не менее чем на 7.8 дБ.Also, the presence of
При работе излучателя в составе решетки на резисторах 10а', 10б', 10в', 10г', поглощающих кроссполяризационные составляющие полей, выделяется мощность. Наличие максимальной рассеиваемой мощности резисторов приводит к ограничению общей мощности, подаваемой на вход первого 5 и второго 9 противофазного делителей мощностей. Для уменьшения мощности, выделяемой на резисторах 10а', 10б', 10в', 10г', и увеличения предельно возможной подаваемой на излучатель (на вход первого 5 и второго 9 противофазного делителей мощностей) мощности, на пассивных элементах 19а, 19б, 19в, 19г введены прорези (22а1, 22а2, 22б2, 22б2, 22в1, 22в2, 22г1, 22 г2).When the emitter is operating as part of a grating with
На фигуре 9 приведены графики зависимости выделяемой на резисторах мощности от рабочей частоты при отсутствии прорезей и с наличием прорезей 22a1, 22а2, 22б1, 22б2, 22в1, 22в2, 22г1, 22г2 в пассивных элементах 19а, 19б, 19в, 19г. Расчеты приведены при подаче на вход первого 5 противофазного делителя мощности сигнала мощностью 0,5 Вт. Из графиков видно, что при наличии указанных прорезей мощность, выделяемая на резисторах 10а', 10б', 10в', 10г', уменьшается на ~25%.Figure 9 shows graphs allocated to resistors power on operating frequency in the absence of the slots and the presence of slits 22a 1, 22a 2, 22b 1, 22b 2, 22b 1, 22b 2, 22g 1, 22g 2 in
По результатам расчетов (полученных с использованием экстраполяции результатов, приведенных на фигуре 9), при использовании резисторов 10а', 10б', 10в', 10г' с номинальной рассеиваемой мощностью 1 Вт, на вход первого 5 противофазного делителя мощности можно подать сигнал мощностью 
В результате одновременного использования синфазных делителей Уилкинсона и прорезей в пассивных элементах в изобретении достигаются увеличение коэффициента усиления и снижение уровня кроссполяризации (до -25 дБ) в составе ФАР в рабочем диапазоне частот при повышенном среднем уровне мощности.As a result of the simultaneous use of Wilkinson common-mode dividers and slots in the passive elements, an increase in the gain and a decrease in the cross-polarization level (up to -25 dB) in the PAR in the operating frequency range at an increased average power level are achieved in the invention.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109828A RU2703608C1 (en) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109828A RU2703608C1 (en) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2703608C1 true RU2703608C1 (en) | 2019-10-21 |
Family
ID=68318202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019109828A RU2703608C1 (en) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2703608C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2738758C1 (en) * | 2020-04-16 | 2020-12-16 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Hybrid antenna array power supply system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7138952B2 (en) * | 2005-01-11 | 2006-11-21 | Raytheon Company | Array antenna with dual polarization and method |
| US7427966B2 (en) * | 2005-12-28 | 2008-09-23 | Kathrein-Werke Kg | Dual polarized antenna |
| RU2629906C1 (en) * | 2016-11-09 | 2017-09-04 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle |
| RU2655033C1 (en) * | 2017-07-06 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Small-sized dualpolarized waveguide radiator of the phase antenna grid with high insulation between the channels |
-
2019
- 2019-04-03 RU RU2019109828A patent/RU2703608C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7138952B2 (en) * | 2005-01-11 | 2006-11-21 | Raytheon Company | Array antenna with dual polarization and method |
| US7427966B2 (en) * | 2005-12-28 | 2008-09-23 | Kathrein-Werke Kg | Dual polarized antenna |
| RU2629906C1 (en) * | 2016-11-09 | 2017-09-04 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle |
| RU2655033C1 (en) * | 2017-07-06 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Small-sized dualpolarized waveguide radiator of the phase antenna grid with high insulation between the channels |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2738758C1 (en) * | 2020-04-16 | 2020-12-16 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Hybrid antenna array power supply system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4843400A (en) | Aperture coupled circular polarization antenna | |
| JP6386182B2 (en) | Waveguide slot array antenna | |
| US7782266B2 (en) | Circularly-polarized dielectric resonator antenna | |
| JP6470930B2 (en) | Distributor and planar antenna | |
| US9806419B2 (en) | Array antenna device | |
| CN106207495B (en) | Dual-polarized antenna and radiating element thereof | |
| KR101900839B1 (en) | Array antenna | |
| JP2022106263A (en) | Tandem connection type antenna structure | |
| RU2703608C1 (en) | Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector | |
| JPH0440003A (en) | Multilayered array antenna | |
| JP2001111335A (en) | Microstrip array antenna | |
| JP2009089217A (en) | Array antenna apparatus | |
| JP2007060082A (en) | Multifrequency shared antenna | |
| CN112531352A (en) | Broadband multi-polarization plane reflective array antenna | |
| JP5267063B2 (en) | Array antenna | |
| CN115642405A (en) | Broadband circularly polarized integrated feed source transmission array antenna covering full Ka wave band | |
| Emara et al. | Reflection-cancelling dielectric Huygens’ metasurface pair for wideband millimeter-wave beam-forming | |
| Palson et al. | Circularly polarized square patch antenna with improved axial ratio bandwidth | |
| RU2087058C1 (en) | Planar microstrip antenna array (options) | |
| US20230019219A1 (en) | Antenna device and array antenna device | |
| JP2006157845A (en) | Antenna device | |
| JP7177545B2 (en) | antenna device | |
| US3921176A (en) | Constant beamwidth antenna | |
| WO2021100655A1 (en) | Planar antenna | |
| RU2144721C1 (en) | Differently polarized planar antenna array |