RU2714534C1 - Способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования - Google Patents
Способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714534C1 RU2714534C1 RU2019121775A RU2019121775A RU2714534C1 RU 2714534 C1 RU2714534 C1 RU 2714534C1 RU 2019121775 A RU2019121775 A RU 2019121775A RU 2019121775 A RU2019121775 A RU 2019121775A RU 2714534 C1 RU2714534 C1 RU 2714534C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitters
- active
- lines
- signals
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
Abstract
Изобретение относится к антенной технике. Способ 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, в результате чего формируется суммарная ДН антенны кругового электронного сканирования. Для обеспечения попарной соосности формируемых приемо-передающих ДН в круговом секторе электронного сканирования на передачу: выделяют для любых направлений ϕ01 и ϕ02 угловые сектора так, чтобы между ними было К линеек пассивных излучателей, где К≥1, выбирают для каждого углового сектора N1 и N2 активных линеек излучателей соответственно, при этом определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей для формирования первой и второй диаграмм направленности на передачу, формируют на передачу два разнесенных в пространстве луча и излучают в направлениях ϕ01 и ϕ02 СВЧ-сигнал. На прием: принимаемый каждой линейкой активных излучателей СВЧ-сигнал расщепляют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый 
и второй 
, определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей, обеспечивают сложение сигналов 
и обнуление сигналов 
для формирования первой приемной ДН в N1 линейках активных излучателей и обеспечивают обнуление сигналов 
и сложение сигналов 
для формирования второй приемной диаграммы направленности в N2 линейках активных излучателей, изменяя фазы суммируемых сигналов на определенные выше фазовые сдвиги Δψi1 и Δψi2, при этом направления излучаемых и принимаемых лучей попарно совпадают. 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 а 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 двух приемо-передающих диаграмм направленности 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
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 невозможность одновременного формирования двух независимых приемо-передающих диаграмм направленности.
Задачей предлагаемого способа является достижение возможности одновременного формирования двух независимых приемо-передающих диаграмм направленности (ДН).
Техническим результатом является обеспечение попарной соосности формируемых приемо-передающих ДН в круговом секторе электронного сканирования.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования 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;
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 приемо-передающих диаграмм направленности антенны кругового электронного сканирования является то, что на передачу выделяют для любых направлений ϕ01 и ϕ02 угловые сектора так, чтобы между ними было К линеек пассивных излучателей, где К≥1, выбирают для каждого углового сектора N1 и N2 активных линеек излучателей соответственно, при этом определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей для формирования первой и второй диаграммы направленности на передачу, формируют на передачу два разнесенных в пространстве луча и излучают в направлениях ϕ01 и ϕ02 СВЧ-сигнал. На прием: принимаемый каждой линейкой активных излучателей СВЧ-сигнал расщепляют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первый 
и второй 
, определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей, обеспечивают сложение сигналов 
и обнуление сигналов 
для формирования первой приемной ДН в N1 линейках активных излучателей и обеспечивают обнуление сигналов 
и сложение сигналов 
для формирования второй приемной диаграммы направленности в N2 линейках активных излучателей, изменяя фазы суммируемых сигналов на определенные выше фазовые сдвиги Δψi1 и Δψi2, при этом направления излучаемых и принимаемых лучей попарно совпадают.
На фиг. 1 изображен пример формирования групп из N1 и N2 активных линеек излучателей, где введены следующие обозначения:
R - радиус цилиндрической поверхности, на которой размещены линейки излучателей АКЭС;
ϕн1 и ϕк1 - границы первого выбранного углового сектора, в котором располагаются линейки излучателей, которые могут быть использованы для формирования первой приемо-передающей ДН;
ϕ01 - направление оси первой приемо-передающей ДН;
ϕ11, ϕ21, ϕ31, …, ϕN1 - угловые положения N1 активных линеек излучателей;
ϕн2 и ϕк2 - границы второго выбранного углового сектора, в котором располагаются линейки излучателей, которые могут быть использованы для формирования второй приемо-передающей ДН;
ϕ02 - направление оси второй приемо-передающей ДН;
ϕ12, ϕ22, ϕ32, …, ϕN2 - угловые положения N2 активных линеек излучателей.
На фиг. 2 изображен пример формирования приемо-передающих ДН, при этом передающие ДН формируются при подаче СВЧ-сигнала на вход антенны, а приемные ДН формируются на выходе 1 и выходе 2.
Антенна кругового электронного сканирования, реализующая предлагаемый способ, состоит из активных 1 и пассивных 2 линеек излучателей (фиг. 1), размещенных на цилиндрической поверхности АКЭС эквидистантно, устройств включения режимов передачи или приема 3, устройств разделения 4 принятого каждой линейкой излучателей СВЧ-сигнала на два одинаковых по модулю и фазе и , электронных устройств включения и управления фазой и амплитудой СВЧ-сигнала 5, размещенных в каждом СВЧ-канале антенны кругового электронного сканирования, устройства распределения входного СВЧ-сигнала 6 и двух устройств сложения принятых СВЧ-сигналов 7 и 8, причем устройство 7 складывает СВЧ-сигналы , а устройство 8 складывает СВЧ-сигналы , при этом первая приемная ДН формируется на выходе устройства 7, а вторая приемная ДН формируется на выходе устройства 8.
Формирование приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования по предлагаемому способу осуществляется следующим образом:
1. Для любых заданных направлений луча ϕ01 и ϕ02 определяют размеры угловых секторов, в которых располагаются линейки излучателей, которые могут быть использованы для формирования требуемых первой и второй ДН, причем между первым и вторым угловыми секторами должно быть К линеек пассивных излучателей, где К≥1, и выбирают N1 и N2 активных линеек излучателей, при этом N1 и N2 могут быть как равными, так и неравными.
2. Определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей в соответствии с математическим выражением (1) для формирования первой и второй ДН на передачу.
3. Формируют на передачу два разнесенных в пространстве луча и излучают в направлениях ϕ01 и ϕ02 СВЧ-сигнал, а по завершению СВЧ-сигнала выключают устройства, обеспечивающие режим передачи.
4. Включают устройства, обеспечивающие режим приема, и разделяют принятый каждой из N1 и N2 линеек излучателей СВЧ-сигнал на два одинаковых по модулю и фазе СВЧ-сигнала - первый () и второй ().
5. Определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей в соответствии с математическим выражением (1) для формирования первой и второй ДН на прием.
6. Обеспечивают сложение N1 сигналов и обнуление N1 сигналов для формирования первой приемной ДН и обеспечивают обнуление N2 сигналов и сложение N2 сигналов для формирования второй приемной ДН, одновременно изменяя фазы суммируемых СВЧ-сигналов на определенные по п. 5 фазовые сдвиги Δψi1 и Δψi2, тем самым обеспечивают формирование первой и второй приемных ДН. При этом использование одних и тех же N1 активных линеек излучателей для формирования первой передающей и приемной ДН и N2 активных линеек излучателей для формирования второй передающей и приемной ДН обеспечивает попарную соосность передающих и приемных ДН.
7. Формируют круговую зону формирования двух приемо-передающих ДН в АКЭС, последовательно или в произвольном порядке изменяя заданные направления приемо-передающих ДН, для каждой пары значений которых необходимо выполнить операции 1÷6.
В результате перечисленных действий обеспечивается формирование двух независимых попарно соосных приемо-передающих ДН в АКЭС, т.е. совпадение по направлению оси передающей и приемной ДН для каждого направления излучения.
Кроме того, при реализации заявляемого способа дополнительно достигается в произвольном порядке перемещение двух независимых приемо-передающих ДН в круговой зоне электронного сканирования.
Claims (9)
- Способ формирования двух приемо-передающих диаграмм направленности в активной 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 вносимым 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
-
- где: i - номера активных линеек излучателей (i=1÷N);
- λ - длина волны в среде распространения излученного поля;
- R - радиус цилиндра;
- ϕ0 - направление луча антенны в азимутальной плоскости;
- ϕi - угловое направление оси ДН i-й активной линейки излучателей в азимутальной плоскости;
- ψi - начальная фаза СВЧ-сигнала, подводимая к i-й активной линейке излучателей;
- для синфазного сложения излученных N полей в направлении луча антенны, формируя тем самым суммарную ДН антенны, отличающийся тем, что на передачу выделяют для любых направлений ϕ01 и ϕ02 угловые сектора так, чтобы между ними было К линеек пассивных излучателей, где К≥1, выбирают для каждого углового сектора N1 и N2 активных линеек излучателей соответственно, при этом определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей для формирования первой и второй диаграмм направленности на передачу, формируют на передачу два разнесенных в пространстве луча и излучают в направлениях ϕ01 и ϕ02 СВЧ-сигнал, на прием принимаемый каждой линейкой активных излучателей СВЧ-сигнал расщепляют на два одинаковых по модулю и фазе сигнала - первыйи второй
, определяют фазовые сдвиги Δψi1 для N1 активных линеек излучателей и Δψi2 для N2 активных линеек излучателей, обеспечивают сложение сигналов
и обнуление сигналов
для формирования первой приемной ДН в N1 линейках активных излучателей и обеспечивают обнуление сигналов
и сложение сигналов
для формирования второй приемной диаграммы направленности в N2 линейках активных излучателей, изменяя фазы суммируемых сигналов на определенные выше фазовые сдвиги Δψi1 и Δψi2, при этом направления излучаемых и принимаемых лучей попарно совпадают.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121775A RU2714534C1 (ru) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121775A RU2714534C1 (ru) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2714534C1 true RU2714534C1 (ru) | 2020-02-18 |
Family
ID=69625843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019121775A RU2714534C1 (ru) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2714534C1 (ru) |
Citations (5)
| 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 |
-
2019
- 2019-07-09 RU RU2019121775A patent/RU2714534C1/ru active
Patent Citations (5)
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3623114A (en) | Conical reflector antenna | |
| RU2619445C1 (ru) | Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки | |
| US6791507B2 (en) | Feed network for simultaneous generation of narrow and wide beams with a rotational-symmetric antenna | |
| US5220340A (en) | Directional switched beam antenna | |
| JP6883592B2 (ja) | 偏波フェーズドアレイレーダシステム及びその動作方法 | |
| US3022506A (en) | Arbitrarily polarized slot antenna | |
| EP3278398B1 (en) | Sparse phase-mode planar feed for circular arrays | |
| JP2018032968A (ja) | 平面アンテナ | |
| US3940770A (en) | Cylindrical array antenna with radial line power divider | |
| US20170149134A1 (en) | Sparse Phase-Mode Planar Feed For Circular Arrays | |
| US3063049A (en) | Linearly polarized monopulse lobing antenna having cancellation of crosspolarization components in the principal lobe | |
| US3474447A (en) | Electronically scanned tacan antenna | |
| JP4163109B2 (ja) | バトラマトリックスおよびレンズｅｓａを有するコンフォーマルな二次元電子走査アンテナ | |
| CN110945718A (zh) | 共形天线 | |
| RU2297699C2 (ru) | Фазированная антенная решетка | |
| US3553692A (en) | Antenna arrays having phase and amplitude control | |
| RU2680732C1 (ru) | Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования | |
| RU2714534C1 (ru) | Способ формирования двух приемо-передающих ДН в антенне кругового электронного сканирования | |
| US6504516B1 (en) | Hexagonal array antenna for limited scan spatial applications | |
| US3775773A (en) | Technique for generating planar beams from a linear doppler line source employing a circular parallel-plate waveguide | |
| WO2018096307A1 (en) | A frequency scanned array antenna | |
| RU2680729C1 (ru) | Способ формирования пеленгационных диаграмм направленности в антенне кругового электронного сканирования | |
| US11575200B2 (en) | Conformal antenna | |
| Zhang et al. | Plane spiral orbital angular momentum wave and its applications | |
| RU2714533C1 (ru) | Способ формирования передающей и приемной ДН в антенне кругового электронного сканирования |