RU2713098C1 - Phased antenna array - Google Patents
Phased antenna array Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713098C1 RU2713098C1 RU2019116036A RU2019116036A RU2713098C1 RU 2713098 C1 RU2713098 C1 RU 2713098C1 RU 2019116036 A RU2019116036 A RU 2019116036A RU 2019116036 A RU2019116036 A RU 2019116036A RU 2713098 C1 RU2713098 C1 RU 2713098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- par
- paa
- printed circuit
- housing
- linear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
Abstract
Description
Изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике, в частности, к конструкциям фазированных антенных решеток (ФАР), которые могут быть использованы в радиолокационных системах с электрическим сканированием луча.The invention relates to microwave technology, in particular, to the construction of phased array antennas (PAR), which can be used in radar systems with electric beam scanning.
Известна ФАР, описанная в патенте RU 2622241, содержащая элементы ФАР и основание в виде несущей рамы с отверстиями, причем на несущей раме закреплены радиопрозрачный обтекатель и крышка, выполненная в виде совокупности плоских пластин прямоугольного сечения, попарно сопряженных между собой боковыми стенками и оси которых параллельны, а на боковых стенках пластин выполнены пазы, перпендикулярные оси пластин, которые после объединения пластин образуют установочные отверстия, расположение которых соответствует расположению установочных отверстий, выполненных в несущей раме, причем в установочных отверстиях несущей рамы и пластин закреплены элементы ФАР, а по периметру несущей рамы установлены разъемы, к выводам которых подключены цепи управления элементов ФАР.Known PAR, described in patent RU 2622241, containing PAR elements and a base in the form of a carrier frame with holes, and on the carrier frame mounted radiotransparent cowl and cover made in the form of a combination of flat plates of rectangular cross section, pairwise interconnected by side walls and whose axes are parallel and, on the side walls of the plates, grooves are made perpendicular to the axis of the plates, which, after combining the plates, form mounting holes, the arrangement of which corresponds to the location of the mounting ERSTU formed in the support frame, wherein the mounting holes in the carrier plates and the frame elements are fixed PAR, and on the perimeter of the base frame mounted connectors to the terminals of which are connected elements PAR control circuit.
Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:
- сложность конструкции ФАР, обусловленная наличием большого числа плоских пластин, соединенных с ними боковых стенок, после объединения которых формируются отверстия для установки элементов ФАР;- the complexity of the design of the HEADLIGHTS due to the presence of a large number of flat plates connected to them by the side walls, after combining which holes are formed to install the HEADLIGHTS elements;
- высокая трудоемкость сборки ФАР из-за поэлементной сборки полотна ФАР, а также из-за особой конструкции корпуса - с большим числом отверстий, выполненных с высокой точностью;- the high complexity of the assembly of the HEADLIGHTS due to the element-wise assembly of the HEADLIGHTER blade, as well as due to the special design of the housing - with a large number of holes made with high accuracy;
- большие габаритные размеры ФАР из-за расположенных на боковой поверхности ФАР разъемов.- large overall dimensions of the HEADLIGHT due to the connectors located on the side surface of the HEADLIGHT.
Известна ФАР, описанная в статье Б.В. Бункина, А.А. Леманского «Опыт разработки и серийного производства пассивных фазированных антенных решеток Х-диапазона», опубликованной в материалах конференции Международной конференции по радиолокации, Париж, 3-6 мая 1994 г., Antenna design., стр. 20-24.Known PAR, described in the article B.V. Bunkina, A.A. Lemansky “Experience in the development and serial production of passive phased antenna arrays of the X-band,” published in the materials of the conference of the International Conference on Radar, Paris, May 3-6, 1994, Antenna design., Pp. 20-24.
Данная ФАР выполнена проходного типа с пространственным возбуждением, содержащая передающий и приемные рупоры, полотно ФАР, образованное модулями решетки, каждый из которых содержит корпус с закрепленными на нем многослойным пультом управления и элементами ФАР, при этом электропроводка плиты полотна ФАР выполнена в виде специальной печатной платы с печатными информационными линиями, линиями питания и разъемами для модулей, а модули управления, обеспечивающие поэлементное фазирование элементов решетки, и источники питания расположены на боковой поверхности полотна ФАР.This headlamp is made of a passage type with spatial excitation, containing transmitting and receiving horns, a headlamp blade formed by lattice modules, each of which contains a housing with a multilayer control panel and headlamp elements fixed to it, while the wiring of the headlamp blade plate is made in the form of a special printed circuit board with printed information lines, power lines and connectors for modules, and control modules that provide element-wise phasing of lattice elements, and power sources on the side surface of the web PAR.
Недостатками данной конструкции ФАР являются:The disadvantages of this design of the PAR are:
- сложная система возбуждения полотна ФАР, включающая независимые друг от друга передающий и приемные рупоры, а также поляризационную решетку;- a complex excitation system for the PAR lamp, including independent transmitting and receiving horns, as well as a polarizing grating;
- большие поперечные размеры ФАР, обусловленные размещением модулей системы управления лучом (СУЛ) на боковой поверхности полотна ФАР;- large transverse dimensions of the headlamps, due to the placement of the modules of the beam control system (SUL) on the side surface of the headlamp blade;
- невысокая надежность модулей ФАР из-за объединения в одном модуле ФАР некоторого количества элементов ФАР с электронными элементами СУЛ.- low reliability of the PAR modules due to the combination in a single PAR module of a certain number of PAR elements with electronic elements of the LPS.
По совокупности существенных признаков прототипом заявляемого решения выбрана ФАР, описанная в патенте RU 2584404.On the basis of the essential features of the prototype of the proposed solutions selected PAR, described in patent RU 2584404.
ФАР, описанная в данном патенте, выполнена проходного типа с пространственным возбуждением и содержит корпус ФАР, моноимпульсный облучатель (МИО), систему управления лучом (СУЛ), корпус полотна ФАР, линейные модули, каждый из которых включает в себя основание, на котором закреплены многопроводная печатная плата и элементы ФАР, при этом многопроводная печатная плата соединена с выходами СУЛ.The headlamp described in this patent is of a pass-through type with spatial excitation and contains a headlamp housing, a monopulse irradiator (MOS), a beam control system (SUL), a body of the headlamp blade, linear modules, each of which includes a base on which a multi-wire is mounted a printed circuit board and PAR elements, while a multi-wire printed circuit board is connected to the outputs of the SUL.
Недостатками данной конструкции является:The disadvantages of this design are:
- высокая трудоемкость сборки и низкая ремонтопригодность ФАР вследствие расположения компонентов ФАР вне корпуса антенной решетки;- high labor intensity of the assembly and low maintainability of the PAR due to the location of the PAR components outside the antenna array housing;
- большое число линейных проводников печатной платы линейного модуля, ограничивающих количество элементов ФАР в одном линейном модуле;- a large number of linear conductors of the printed circuit board of the linear module, limiting the number of PAR elements in one linear module;
- отсутствие радиопрозрачного укрытия (РПУ), защищающего ФАР от внешних механических воздействий и воздействий окружающей среды.- the absence of a radiotransparent shelter (RPU) protecting the PAR from external mechanical and environmental influences.
Задачами предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости и повышение ремонтопригодности ФАР, а также уменьшение ее поперечных размеров.The objectives of the invention is to simplify the design, reduce the complexity and maintainability of the HEADLIGHTS, as well as reduce its transverse dimensions.
Данная задача решается конструкцией ФАР проходного типа с пространственным возбуждением, содержащая корпус ФАР, МИО, СУЛ, корпус полотна ФАР, линейные модули, каждый из которых включает в себя основание на котором закреплены многопроводная печатная плата и элементы ФАР, при этом многопроводная печатная плата соединена с выходами СУЛ, новым является то, что СУЛ состоит из нескольких конструктивно-сменных единиц, выполненных в виде печатных плат, установленных в корпусах, каждая из которых выполняет функции модуля питания или модуля управления, размещенных внутри корпуса ФАР между линейными модулями и задней стенкой корпуса ФАР вокруг МИО за пределами зоны облучения ФАР, причем конструктивно-сменные единицы жестко закреплены торцами на задней стенке корпуса ФАР, при этом каждый элемент ФАР одним выводом соединен с одним проводником многопроводной печатной платы, а другим - с шиной заземления, установленной на основании линейного модуля.This problem is solved by the construction of a headlamp of a pass-through type with spatial excitation, comprising a headlamp housing, MIO, SUL, a body of the headlamp blade, linear modules, each of which includes a base on which a multi-wire printed circuit board and elements of the HEADLIGHT are fixed, while the multi-wire printed circuit board is connected to SUL outputs, new is that the SUL consists of several structurally replaceable units made in the form of printed circuit boards installed in the cases, each of which serves as a power module or control module inside the headlamp housing between the linear modules and the back wall of the headlamp housing around the MIR outside the area of radiation of the headlamp, and replaceable units are rigidly fixed with ends on the back wall of the headlamp housing, with each element of the headlamp connected to one conductor of a multi-wire printed circuit board and the other with a ground bus mounted on the base of the line module.
При этом МИО закреплен на задней стенке корпуса ФАР, выполненной в виде крышки, а его фазовый центр находится на продольной оси ФАР. Конструктивно-сменные единицы с внутренней стороны имеют скосы относительно продольной оси ФАР за пределами угла облучения ФАР моноимпульсным облучателем. Также на печатных платах модулей управления расположены разъемы подключения линейных модулей, которые жестко соединены с печатными платами линейных модулей проводами управления, образующих жгуты. С лицевой стороны корпуса ФАР закреплено радиопрозрачное укрытие.In this case, the MIO is mounted on the back wall of the headlight housing, made in the form of a cover, and its phase center is located on the longitudinal axis of the headlight. Structurally replaceable units on the inside have bevels relative to the longitudinal axis of the PAR beyond the angle of the PAR radiation by a single-pulse irradiator. Also on the printed circuit boards of the control modules are connectors for connecting linear modules, which are rigidly connected to the printed circuit boards of the linear modules by control wires forming bundles. On the front side of the headlight housing, a radiotransparent shelter is fixed.
Данное решение позволило добиться следующих результатов:This decision allowed to achieve the following results:
- СУЛ размещена таким образом, что позволило не увеличивать поперечные размеры ФАР, т.к. при проектировании ФАР необходимо действовать в условиях жестких габаритных ограничений;- SUL is placed in such a way that allowed not to increase the transverse dimensions of the PAR, when designing a headlamp, it is necessary to act in conditions of tight overall limitations;
- уменьшилось количество проводов, идущих от ФАР к СУЛ;- decreased the number of wires going from the headlamp to the SUL;
- увеличилось число элементов ФАР, размещаемых на одном линейном модуле;- the number of PAR elements placed on one linear module has increased;
- по сравнению с прототипом разработанная конструкция ФАР позволила снизить трудоемкость сборки и повысить ремонтопригодность изделия;- in comparison with the prototype, the developed design of the HEADLIGHT allowed to reduce the complexity of the assembly and increase the maintainability of the product;
- осуществляется защита ФАР от внешних механических воздействий и воздействий окружающей среды;- protection of the PAR from the external mechanical and environmental influences is carried out;
Предложенное техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлен вид с лицевой стороны корпуса ФАР без установленного РПУ, на фиг. 2 (продольный разрез по А-А,) представлена конструкция ФАР с расположением ее составных частей, а на фиг.3 изображены фрагмент линейного модуля и модуль управления.The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows a view from the front of the headlight housing without an installed RPU; FIG. 2 (longitudinal section along A-A,) shows the design of the HEADLIGHT with the location of its components, and FIG. 3 shows a fragment of a linear module and a control module.
Устройство содержит корпус ФАР (1), корпус полотна ФАР (2), крышку (3), РПУ (4), МИО (5), линейные модули решетки (6), основания линейных модулей (7), элементы ФАР (8), многопроводные печатные платы (9), шины заземления (10), модули питания (11), модули управления (12), корпуса модулей питания или модулей управления (13), печатные платы корпуса модулей питания или модулей управления (14), разъемы подключения линейных модулей (15), провода управления (16), жгуты (17).The device comprises a headlight housing (1), a headlight blade body (2), a cover (3), an RPU (4), a power supply unit (5), linear lattice modules (6), the bases of the linear modules (7), PAR elements (8) multi-wire printed circuit boards (9), grounding busbars (10), power modules (11), control modules (12), power module or control module cases (13), printed circuit boards of power module or control module cases (14), linear connectors modules (15), control wires (16), harnesses (17).
Размещение компонентов СУЛ (11, 12) внутри корпуса ФАР (1) в пространстве между его задней стенкой, представляющей собой крышку (3), и линейными модулями (6) способствовало уменьшению поперечных размеров антенной решетки, что позволило использовать ФАР в условиях жестких габаритных ограничений, а также снизить трудоемкость сборки и повысить ремонтопригодность изделия.The placement of the components of the SUL (11, 12) inside the headlight housing (1) in the space between its rear wall, which is a cover (3), and linear modules (6) contributed to the reduction of the transverse dimensions of the antenna array, which made it possible to use the headlight in conditions of tight overall limitations as well as reduce the complexity of the assembly and increase the maintainability of the product.
Компоненты СУЛ (11, 12) жестко закреплены торцами на крышке (3) и имеют с внутренней стороны скосы относительно продольной оси антенной решетки за пределами угла облучения αобл раскрыва ФАР моноимпульсным облучателем (5). Угол облучения αобл раскрыва ФАР определяется зависимостьюThe components of the SLE (11, 12) are rigidly fixed by the ends on the cover (3) and have bevels on the inner side relative to the longitudinal axis of the antenna array beyond the irradiation angle α region of the PAR opening with a single-pulse irradiator (5). The irradiation angle α reg aperture of the PAR is determined by the dependence
где R - радиус раскрыва полотна ФАР, мм;where R is the radius of the aperture of the blade PAR, mm;
ƒ - расстояние от фазового центра МИО (5) до плоскости раскрыва ФАР, мм.ƒ is the distance from the phase center of the MIO (5) to the aperture plane of the PAR, mm.
Возбуждение ФАР осуществляется МИО (5), закрепленным на крышке (3), формирующим суммарные диаграммы направленности в режиме приема и передачи, и разностные диаграммы направленности в угломестной и в азимутальной плоскостях в режиме приема.Excitation of the phased array is carried out by the MIO (5), mounted on the cover (3), forming the summarized radiation patterns in the reception and transmission modes, and difference radiation patterns in the elevation and azimuthal planes in the reception mode.
Размещение шины заземления (10) на основании линейного модуля (7) позволяет осуществлять управление элементами ФАР (8) по одному проводнику относительно корпуса (1), что способствует уменьшению количества проводников, идущих от разъемов подключения линейных модулей (15) к выводам элементов ФАР, а также обеспечить возможность увеличения числа элементов ФАР (8), размещаемых на одном линейном модуле (6).Placing the grounding bus (10) on the basis of the linear module (7) allows controlling the PAR elements (8) along one conductor relative to the housing (1), which helps to reduce the number of conductors coming from the connectors of the linear modules (15) to the terminals of the PAR elements, and also provide the possibility of increasing the number of PAR elements (8) placed on one linear module (6).
Для защиты от внешних механических воздействий и воздействий окружающей среды линейные модули ФАР (6), МИО (5) и компоненты СУЛ (11, 12) размещены в герметичном корпусе ФАР (1), закрытым с внешней стороны РПУ (4).To protect against external mechanical and environmental influences, the linear modules of the PAR (6), MIO (5) and components of the SUL (11, 12) are placed in a sealed housing of the PAR (1), closed on the outside of the RPU (4).
Изготовление элементов конструкции МИО (5) на современном оборудовании позволяет обеспечить высокую точность и симметрию каналов облучателя. За счет малого количества деталей упрощается процесс сборки и настройки облучателя, а также уменьшаются габаритные характеристики изделия.The manufacture of structural elements MIO (5) on modern equipment allows for high accuracy and symmetry of the irradiator channels. Due to the small number of parts, the assembly and adjustment of the irradiator is simplified, and the overall characteristics of the product are also reduced.
Эффективность предлагаемого технического решения проверена экспериментально в процессе модернизации образцов ФАР. Разработана техническая документация на блоки, системы и ФАР в целом, изготовлены экспериментальные образцы, проведены с положительными результатами лабораторно-стендовые и натурные испытания.The effectiveness of the proposed technical solution was tested experimentally in the process of modernization of HEADLIGHTS samples. Technical documentation was developed for units, systems and the headlamp as a whole, experimental samples were made, laboratory bench tests and full-scale tests were carried out with positive results.
Предложенное техническое решение может найти промышленное применение, например, при модернизации РЛС, содержащих ФАР, с целью повышения эффективности, надежности, упрощения конструкции и расширения возможностей практического применения.The proposed technical solution can find industrial application, for example, in the modernization of radars containing headlights, in order to increase efficiency, reliability, simplify the design and expand the possibilities of practical application.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116036A RU2713098C1 (en) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Phased antenna array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116036A RU2713098C1 (en) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Phased antenna array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2713098C1 true RU2713098C1 (en) | 2020-02-03 |
Family
ID=69625306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019116036A RU2713098C1 (en) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Phased antenna array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2713098C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA34438C2 (en) * | 1993-05-07 | 2001-03-15 | Спейс Систем /Лорел, Інк./ | Mobile satellite onboard communication equipment (versions) and used in it the block of the transmitting aerial with phased array (versions), and the block of the accepting aerial with the phased array (versions) |
| WO2009140069A1 (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-19 | The Boeing Company | Dual beam dual selectable polarization antenna |
| RU128791U1 (en) * | 2012-12-27 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Радиофизика" | RECEIVING MODULE OF THE ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY |
| RU2576497C1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-03-10 | Публичное акционерное общество "Радиофизика" | Radio-electronic microwave module |
| RU2592054C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД РУСНИТ" | Element of phased antenna array |
| US10074900B2 (en) * | 2016-02-08 | 2018-09-11 | The Boeing Company | Scalable planar packaging architecture for actively scanned phased array antenna system |
-
2019
- 2019-05-24 RU RU2019116036A patent/RU2713098C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA34438C2 (en) * | 1993-05-07 | 2001-03-15 | Спейс Систем /Лорел, Інк./ | Mobile satellite onboard communication equipment (versions) and used in it the block of the transmitting aerial with phased array (versions), and the block of the accepting aerial with the phased array (versions) |
| WO2009140069A1 (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-19 | The Boeing Company | Dual beam dual selectable polarization antenna |
| RU128791U1 (en) * | 2012-12-27 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Радиофизика" | RECEIVING MODULE OF THE ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY |
| RU2576497C1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-03-10 | Публичное акционерное общество "Радиофизика" | Radio-electronic microwave module |
| RU2592054C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД РУСНИТ" | Element of phased antenna array |
| US10074900B2 (en) * | 2016-02-08 | 2018-09-11 | The Boeing Company | Scalable planar packaging architecture for actively scanned phased array antenna system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7367084B2 (en) | antenna array | |
| US7679576B2 (en) | Antenna arrangement, in particular for a mobile radio base station | |
| JP4844554B2 (en) | Antenna device | |
| US20220085516A1 (en) | Cavity slotted-waveguide antenna array, a method of manufacturing a cavity slotted-waveguide antenna array, and a radar antenna module comprising cavity slotted-waveguide antenna arrays | |
| WO2013055272A1 (en) | Short range radar system | |
| CN109314311B (en) | Antenna device and vehicle | |
| RU2713098C1 (en) | Phased antenna array | |
| US8847837B2 (en) | Antenna and radar apparatus | |
| CN113131964B (en) | Communication system | |
| US20140347237A1 (en) | Wireless communication apparatus | |
| JP2010118778A (en) | Planar antenna and radar device | |
| EP3021418A1 (en) | Dual polarized antenna | |
| RU2641506C1 (en) | Transmissive phase antenna array module with control driver of phase shifter | |
| RU2672810C1 (en) | Phased antenna array | |
| US20240014566A1 (en) | An antenna array | |
| RU2622241C1 (en) | Antenna panel | |
| CN110729565B (en) | Array lens, lens antenna, and electronic apparatus | |
| JP2005294883A (en) | Radio antenna | |
| KR101991706B1 (en) | Antenna for Vehicle-to-Vehicle Communication | |
| RU2704209C1 (en) | Phased antenna array module | |
| RU188185U1 (en) | Phased Array Module | |
| CN113330639A (en) | Wireless communication device | |
| RU2779923C1 (en) | Method for constructing a two-frequency antenna array | |
| WO2013065257A1 (en) | Wireless terminal | |
| US20230056876A1 (en) | An array antenna |