RU2724592C1 - Антенная решетка с обработкой сигнала - Google Patents

Антенная решетка с обработкой сигнала Download PDF

Info

Publication number
RU2724592C1
RU2724592C1 RU2020106156A RU2020106156A RU2724592C1 RU 2724592 C1 RU2724592 C1 RU 2724592C1 RU 2020106156 A RU2020106156 A RU 2020106156A RU 2020106156 A RU2020106156 A RU 2020106156A RU 2724592 C1 RU2724592 C1 RU 2724592C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrators
diodes
rows
antenna array
antenna
Prior art date
Application number
RU2020106156A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Викторович Голубчиков
Артем Николаевич Новиков
Сергей Вячеславович Бызов
Original Assignee
Сергей Викторович Голубчиков
Артем Николаевич Новиков
Сергей Вячеславович Бызов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Викторович Голубчиков, Артем Николаевич Новиков, Сергей Вячеславович Бызов filed Critical Сергей Викторович Голубчиков
Priority to RU2020106156A priority Critical patent/RU2724592C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2724592C1 publication Critical patent/RU2724592C1/ru

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Использование: для прямого преобразования энергии электромагнитного поля СВЧ диапазона радиоволн в постоянный электрический ток. Сущность изобретения заключается в том, что антенная решетка с обработкой сигнала состоит из М=2,3,4,… рядов линейных вибраторов, лежащих в одной плоскости и равноудаленных друг от друга на расстояние, кратное λ/2, причем в каждом ряду имеется N=2,3,4,… вибраторов каждый длиной λ/2 распределенных таких образом, что в каждом из М рядов концы соседних вибраторов соединены между собой по постоянному току (N-1) диодами, включенными по постоянному току последовательно и однополярно, свободные концы крайних вибраторов М рядов соединены между собой параллельно и однополярно и подключены к нагрузке антенны, при этом выводы каждого из (N-1)M диодов укорочены или удлинены до размера λ/2, а концы соседних вибраторов и диодов в каждом ряду соединены между собой под углом 90°. Технический результат: обеспечение возможности приема одной антенной решеткой сигналов как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией. 1 табл., 4 ил.

Description

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для прямого преобразования энергии электромагнитного поля СВЧ диапазона радиоволн в постоянный электрический ток и может быть использовано для регистрации зондирующих сигналов РЛС, для поиска и обнаружения источников излучения, а также с целью мониторинга электромагнитной обстановки.
Известна антенна с обработкой сигнала [1, с. 30], представляющая линейку полуволновых вибраторов, размещенных комплементарно в одной плоскости. Недостатком такой антенны является сложность конструкции и необходимость использования дополнительной приемной антенны, регистрирующей переизлучение «волнового канала».
Известна антенна с обработкой сигнала [2], состоящий из последовательно соединенных полуволновых вибраторов длиной λ/2 и детекторов. Недостатком является высокое выходное сопротивление и низкая надежность - разрыв хотя бы одного детектора приведет к выходу всей антенны.
Известна антенная решетка с обработкой сигнала [3]. Данное изобретение выбрано в качестве прототипа. Конструктивно антенная решетка состоит из M/=2, 3, 4,… рядов линейных вибраторов, лежащих в одной плоскости и равноудаленных друг от друга на расстояние, кратное λ/2, причем в каждом ряду имеется N=2, 3, 4,… вибраторов каждый длиной λ/2. Расстояние между концами соседних вибраторов в каждом ряду равно d<<λ, и соединены они между собой по постоянному току (N-1) диодами, включенными по постоянному току последовательно и однополярно. Свободные концы крайних вибраторов М рядов соединены между собой параллельно и однополярно и подключены к нагрузке антенны. Основным недостатком как изобретения-прототипа, так и всех приведенных аналогов является невозможность одной и той же антенной принимать сигналы с вертикальной и горизонтальной поляризацией. Это означает, что для приема сигнала с вертикальной и горизонтальной поляризацией требуются две антенны с взаимно ортогональными вибраторами и диодами, что значительно усложняет устройство и стоимость антенны.
Цель изобретения заключается в том, чтобы не усложняя конструкцию антенной решетки с обработкой сигнала, являющейся прототипом, добиться квазиинвариантной диаграммы направленности для приема сигналов обоих видов поляризации - вертикальной и горизонтальной.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей антенной решетки с обработкой сигнала, выраженных в возможности приема одной антенной решеткой сигналов как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией.
Для достижения указанного технического результата в антенной решетке с обработкой сигнала состоящей из М=2, 3, 4,… рядов линейных вибраторов, лежащих в одной плоскости и равноудаленных друг от друга на расстояние, кратное λ/2. В каждом ряду имеется N=2, 3, 4,… вибраторов каждый длиной λ/2 распределенных таких образом, что в каждом из М рядов концы соседних вибраторов соединены между собой по постоянному току (N-1) диодами, включенными по постоянному току последовательно и однополярно. Свободные концы крайних вибраторов М рядов соединены между собой параллельно и однополярно и подключены к нагрузке антенны. Дополнительно выводы каждого из (N-1)M диодов укорочены или удлинены до размера λ/2, а концы соседних вибраторов и диодов в каждом ряду соединены между собой под углом 90°.
На фиг. 1 приведена схема антенной решетки с обработкой сигнала.
На фиг. 2 приведена фотография экспериментальной антенной решетки с обработкой сигнала.
На фиг. 3 представлены результаты измерения выходного напряжения антенны с помощью цифрового милливольтметра со шкалой 1,0-2000 мВ по постоянному току на волне 6,0 см в зависимости от расстояния до источника излучения в пределах 0,1-10 м.
На фиг. 4 представлена фотография проведения измерений эффективности изобретения, где представлены - антенная решетка в сборе, генератор СВЧ излучений на волне λ=6,0 см и измеритель постоянного тока - цифровой милливольтметр М3900 при работе на шкале 1,0-1999 мВ, который соединен с выходным разъемом антенны двухпроводным кабелем.
Антенная решетка с обработкой сигнала (фиг. 1) состоит из полуволновых вибраторов 1, детекторных диодов 2, соединительных проводов 3 и нагрузки 4, причем в каждом из рядов концы соседних полуволновых вибраторов 1 соединены между собой детекторными диодами 2, включенными последовательно и однополярно. Свободные концы крайних полуволновых вибраторов 1 рядов соединены между собой соединительными проводами 3 параллельно и однополярно и подключены к нагрузке 4 антенны. При этом выводы каждого детекторного диода 2 укорочены или удлинены до размера λ/2, а концы соседних полуволновых вибраторов 1 и детекторных диодов 2 в каждом ряду соединены между собой под углом 90.
Антенная решетка с обработкой сигнала работает следующим образом.
В случае, когда волна λ, падает нормально к вибраторам 1, диоды 2 выпрямляют максимальную разность потенциалов между вибраторами 1, которые соединяют их, а сами вибраторы являются проводниками, соединенные последовательно и однополярно под углом 90°. При зондировании плоской волны λ, нормальной продольной оси M(N-1) диодов 2, последние выполняют одновременно две роли - детекторов сигнала, а вибраторы - проводников постоянного тока.
При этом сохраняются основные параметры прототипа:
общее число вибраторов - M(N-1);
общая максимальная площадь поверхности поперечного сечения антенны
Figure 00000001
выходное сопротивление
Figure 00000002
где Ri - внутреннее сопротивление одного диода;
коэффициент усиления сигнала по сравнению с одиночным полуволновым вибратором M(N-1);
коэффициент уменьшения коэффициента шума антенны по сравнению с одиночным полуволновым вибратором
Figure 00000003
С целью проверки эффективности изобретения было проведено исследование характеристик макета антенной решетки с обработкой сигнала (фиг. 2) в виде матрицы М=4, N=4 при резонансной длине волны 6,0 см, когда длина каждого из MN вибраторов и длина выводов каждого из M(N-1) равна, λ/2=3,0 см.
Эффективная площадь поперечного сечения одиночного полуволнового вибратора
Figure 00000004
равна
σλ/2=0,86λ2=0,86⋅0,052=2,15⋅10-3 м2,
а антенная решетка в целом
σA=M(N-1)σλ/2;
σА=4⋅3⋅2,15⋅10-3=2,55⋅10-2 м2.
В табл. 1 приведены результаты измерений выходной напряженности антенны при облучении ее изотропным источником СВЧ на волне λ=6,0 см с горизонтальной поляризацией на расстоянии R=0,5 м в зависимости от угла азимута α для 12 диодов 1D507A.
Figure 00000005
Uмакс=50,0 мВ
Uмин=39,0 мВ
Figure 00000006
для квазиизотропной ДНА.
Как видно из фиг. 3, наблюдается линейная логарифмическая зависимость совпадения теоретических значений (падающая прямая линия) и контрольных точек измерения.
Таким образом укорочение или удлинение выводы каждого из (N-1)M диодов до размера λ/2 и соединение соседних вибраторов и диодов в каждом ряду между собой под углом 90° позволяет добиться технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей антенной решетки с обработкой сигнала, выраженных в возможности приема одной антенной решеткой сигналов как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией.
Литература
1. Воскресенский Д.И. Антенны с обработкой сигнала. - М.: САЙНС-ПРЕСС, 2002. - 80 с.
2. Патент RU №2485670, 2013.
3. Патент RU №2571586, 2015.

Claims (1)

  1. Антенная решетка с обработкой сигнала, состоящая из М=2,3,4,… рядов линейных вибраторов, лежащих в одной плоскости и равноудаленных друг от друга на расстояние, кратное λ/2, причем в каждом ряду имеется N=2,3,4,… вибраторов каждый длиной λ/2 распределенных таких образом, что в каждом из М рядов концы соседних вибраторов соединены между собой по постоянному току (N-1) диодами, включенными по постоянному току последовательно и однополярно, свободные концы крайних вибраторов М рядов соединены между собой параллельно и однополярно и подключены к нагрузке антенны, отличающаяся тем, что выводы каждого из (N-1)M диодов укорочены или удлинены до размера λ/2, а концы соседних вибраторов и диодов в каждом ряду соединены между собой под углом 90°.
RU2020106156A 2020-02-10 2020-02-10 Антенная решетка с обработкой сигнала RU2724592C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106156A RU2724592C1 (ru) 2020-02-10 2020-02-10 Антенная решетка с обработкой сигнала

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106156A RU2724592C1 (ru) 2020-02-10 2020-02-10 Антенная решетка с обработкой сигнала

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724592C1 true RU2724592C1 (ru) 2020-06-25

Family

ID=71136196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020106156A RU2724592C1 (ru) 2020-02-10 2020-02-10 Антенная решетка с обработкой сигнала

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724592C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3434678A (en) * 1965-05-05 1969-03-25 Raytheon Co Microwave to dc converter
KR20010101185A (ko) * 1998-12-14 2001-11-14 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 액티브 페이즈드 어레이 안테나 및 안테나 제어 장치
WO2012135096A1 (en) * 2011-03-25 2012-10-04 Battelle Memorial Institute Multi-scale, multi-layer diode grid array rectenna
RU2485670C1 (ru) * 2011-11-08 2013-06-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Индикатор поля свч излучения
KR101469192B1 (ko) * 2013-06-26 2014-12-10 경북대학교 산학협력단 광대역 위상 배열 안테나
RU2571586C2 (ru) * 2013-11-08 2015-12-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Антенная решетка с обработкой сигнала

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3434678A (en) * 1965-05-05 1969-03-25 Raytheon Co Microwave to dc converter
KR20010101185A (ko) * 1998-12-14 2001-11-14 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 액티브 페이즈드 어레이 안테나 및 안테나 제어 장치
WO2012135096A1 (en) * 2011-03-25 2012-10-04 Battelle Memorial Institute Multi-scale, multi-layer diode grid array rectenna
RU2485670C1 (ru) * 2011-11-08 2013-06-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Индикатор поля свч излучения
KR101469192B1 (ko) * 2013-06-26 2014-12-10 경북대학교 산학협력단 광대역 위상 배열 안테나
RU2571586C2 (ru) * 2013-11-08 2015-12-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Антенная решетка с обработкой сигнала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Warnick et al. Efficiencies and system temperature for a beamforming array
Hamidi et al. Modification and Performance of Log Periodic Dipole Antenna
Yang et al. Measurements of diversity gain and radiation efficiency of the Eleven antenna by using different measurement techniques
Abbasi et al. Telescope array radar (TARA) observatory for ultra-high energy cosmic rays
Hamidi et al. Determination of Flux Density of the Solar Radio Burst Event by Using Log Periodic Dipole Antenna (LPDA)
Li et al. Noncontact vital sign detection using 24GHz two-dimensional frequency scanning metamaterial leaky wave antenna array
RU2724592C1 (ru) Антенная решетка с обработкой сигнала
Buck et al. Resolution limitations of a finite aperture
Buonanno et al. On the diagnosis of arbitrary geometry fully active arrays
King et al. Effects of a human body on a dipole antenna at 450 and 900 MHz
Andrieu et al. Transient characterization of a novel ultrawide-band antenna: the scissors antenna
Chippendale et al. Phased array feed testing for astronomy with ASKAP
RU2571586C2 (ru) Антенная решетка с обработкой сигнала
Vorobyov et al. Human body impact on UWB antenna radiation
Quillien et al. Astronomical antenna for a space based low frequency radio telescope
Derneryd et al. Antenna signal correlation and its relation to the impedance matrix
RU2731111C1 (ru) Приемная антенная решетка с обработкой сигнала
Fulton et al. Cylindrical polarimetric phased array radar: A multi-function demonstrator and its calibration
Holdengreber A serial Josephson junction antenna array
Lui et al. Experimental study of mutual coupling compensation in direction finding using a compact antenna array
Zhu et al. Analysis of HF receiving antenna SNR and application
Rajendran et al. Design and evaluation of printed log periodic dipole antenna for detection of radiolytic components
Colin-Beltran et al. Recent advances on the design of random sparse arrays made from Log-periodic antenna elements for the SKA AA-Mid instrument
Hui et al. Receiving mutual impedance between two parallel dipole antennas
Lad et al. design and performance evaluation of two-unit yagi-uda array for UHF satellite communication