RU27270U1

RU27270U1 - Зеркальная антенная система с широким сектором сканирования диаграммы направленности

Info

Publication number: RU27270U1
Application number: RU2002119819/20U
Authority: RU
Inventors: Э.В. Чекрыгин; А.Ф. Гришков; А.А. Фабрый; Е.А. Смирнов
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Таганрогский научно-исследовательский институт связи"
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2003-01-10

Description

Настоящая полезная модель относится к области антенной техники и может быть использована в радиолокационных системах с широким сектором сканирования диаграммы направленности (ДН).

Известна зеркальная антенна со сканирующей ДН 1, в которой управление ДН в пространстве осуществляется перемещением облучателя перпендикулярно фокальной оси параболоида. Основной недостаток таких антенн малый безыскаженный сектор сканирования ДН, равный ширине ДН антенны.

Известна многоканальная корабельная антенная система на основе активной многолучевой антенной решетки (MAP) с широким сектором сканирования 2, обеспечиваемым за счет использования в составе MAP нескольких линзовых диаграммообразующих устройств (ДОУ) и рещеток излучателей, развернутых в пространстве друг относительно друга, при подключении которых к ДОУ, совместно с выходными усилителями мощности, происходит разворот ограниченного сектора электронного сканирования в азимутальной плоскости на угол, равный углу разворота в азимутальной плоскости раскрывов выходных антенных решеток (АР). Все элементы этой MAP, включая выходные усилители мошности и их источники питаиия, установлеиы на стабилизированной от качек платформе с гидравлическим приводом. Недостатком такой антенной системы является ее сложность, дороговизна и наличие стабилизированной платформы. При этом масса этой платформы с механизмами стабилизации и противовесами, как правило, в несколько раз превышает массу полезной нагрузки, то есть самой антенной системы.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой антенной системе и принятой за прототип является многоканальная антенная система 3, состоящая из АР - облучателя с ДОУ, рефлектора в виде параболического цилиндра, расположенного в зоне Френеля перед раскрывом АР, подвижной площадки, на которой установлен АР облучатель и рефлектор, и закрепленной на опорно-поворотном устройстве (ОНУ), стабилизированной платформы, на которой устанавливается подвижная площадка с ОНУ, трех приводов и неподвижной площадки-основания, на которой располагается вся система.

Электронное сканирование антенной системы в ограниченном узком секторе () осуществляется с помощью ДОУ АР. Наведение антенной системы (АС) в азимутальной плоскости в щироком секторе углов осуществляется с помощью привода путем разворота подвижной площадки с АР и рефлектором размещенной на ОНУ.

Для стабилизации платформы имеются еще два привода, осуществляющих вращение платформы вокруг двух ортогональных горизонтальных осей.

Недостатком такой системы является ее конструктивная сложность и наличие массивной стабилизированной платформы с механизмами и противовесами, существенно превышающей (в раз) массу установленной на неё АР и зависимость ширины ДН системы пропорционально длине волны.

Целью настоящей полезной модели АС с широким сектором сканирования является уменьшение массогабаритных характеристик и стабилизация щирины диаграммы направленности в широком диапазоне частот (перекрытие октава).

2ЛиОМ{9((

теля, рефлектора, закрепленного на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), неподвижной площадки-основания, облучатель-рупор выполнен неподвижным и закреплен на неподвижной площадке-основании так, что его фазовый центр совпадает с фокусом параболоида, а осевая лииия облучателя совпадает с линией проходящей через точку фокуса параболоида и центр рефлектора, рефлектор вьшолнен в виде усеченного параболоида с эллиптическим контуром обреза, подвижньш относительно облучателя и закреплен на опорноповоротном устройстве так, что точка вращения его но углу места совпадает с центром рефлектора, а точка вращения по азимуту находится на прямой перпендикулярной фокальной оси параболоида и проходящей через геометрический центр рефлектора.

Размеры облучателя выполнены так, что в зависимости от диапазона он формирует такое спадающее к краям распределение поля по рефлектору, которое способствует формированию стабильных по ширине ДН антенной системы в ишроком диапазоне частот.

Перечень фигур на чертежах.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемой антенной системы:

1- облучатель;4 - привод по азимуту;

2- рефлектор;5 - неподвижная площадка.

3- привод по углу места;

На фиг.2 приведен сборочный чертеж экспериментального образца антенной системы:

1- облучатель;4 - привод по азимуту;

2- рефлектор;5 - неподвижная площадка.

3- привод по углу места;

На фиг.З приведена геометрия предлагаемой антенной системы: 1 - облучатель;2 - рефлектор.

антенной системы к отклонению рефлектора относительно оси облучателя от угла раствора параболоида (2Wo).

На фиг. 5 ириведены экспериментальные ДН антенной системы в азимутальной плоскости при изменении положения рефлектора относительно оси облучателя в интервале углов град, (с дискретом 15 град.).

1-ДНпри W Oград;7-ДНприЧ -15 град;

2- ДН при 5 град;8 - ДН при W -30 град;

3- ДН при град;9 - ДН при 4 -45 град; 4-ДНприЧ 45град;10-ДНпри Ч -60град; 5-ДНприЧ 60град;11 - ДН при град. 6 - ДН при град;

На фиг.6 приведены экспериментальные ДН антенной системы в угломестной плоскости при изменении положения рефлектора относительно оси облучателя в вертикальной плоскости в интервале углов град (с дискретом 15 град).

1- ДН при град;5-ДНпри град;

2- ДН при град;6 - ДН при р -30 град;

3- ДН при град;7 - ДН при р -45 град.

4- ДН при град;

На фиг. 7 приведена геометрия стабилизации ширины ДН антенной системы в частотном диапазоне:

1- облучатель;5 - неподвижная площадка.

2- рефлектор;

На фиг. 8 приведены экспериментальные стабилизироваиные по ширине ДН антенной системы в угломестной плоскости в диапазоне частот

4 Oif/ff /

приведена на фиг.4.

Для получения безыскаженных ДН в широком секторе сканирования выбор точки вращения рефлектора должны быть таким, чтобы расстояние FOi (фиг.З), а значит и фокусное расстояние исходного параболоида OF, при вращении рефлектора вокруг осей OiX и OiY оставалось постоянным, т.е. точка вращвиия рефлектора 2 по углу места должна совпадать с его центром Oi, а точка вращения рефлектора по азимуту должна находиться на прямой перпендикулярной фокальной оси п аболоиды OF и проходящей через центр рефлектора О. При этом фазовый центр облучателя - рупора должен совпадать с фокусом параболоида. Экспериментальные ДН в азимутальной и угломестной плоскостях предлагаемой антенной системы при изменении положения рефлектора относительно оси облучателя в диапазоне у1лов W и в соответствующих плоскостях (с дискретом 15 градусов) представлены на фиг. 5 и фиг. 6, где

Ф - угол сканирования луча в азимутальиой плоскости

9 - угол сканирования луча в угломестной плоскости

Для стабилизации пшрииы ДН предлагаемой антенной системы в щироком диапазоне частот применяется облучатель с больщими электрическими размерами раскрыва (5 1срх5 ч:р) и длиной 12Хср. Такой облучатель за счет изменения пшрины ДН по диапазону позволяет создать спадающее распределение поля по раскрыву рефлектора, способствующей стабилизации пшрины ДН аитениой системы в диапазоне.

Обьясняется это тем, что при измеиении щирииы ДН линейно поляризованного облучателя апертурное распределение поля по рефлектору меняется по закону: 4

F (р) 1- (р)2, где

р - относительный радиус используемой апертуры, что приводит к неполному использованию апертуры рефлектора (А В фиг.7) за счет сужения ДН облучателя при повьицении частоты, а неполное использование апертуры рефлектора компенсирует сужение ДН антенной системы при повьппешш частоты излучаемого сигнала.

(

Полное использование апертуры рефлектора (АВ) фиг.7 за счет расширения ДН облучателя на низкой частоте компенсирует расширение ДН антенной системы при снижении частоты. Следовательно, изменение ширины ДН облучателя по диапазону способствует стабилизации ширины ДН антенной системы в диапазоне.

На фиг. 8 приведены экспериментальные ДН антенной системы в угломестной плоскости (центральные лучи 1,2,3) стабилизированные по ширине на уровне ЗдБ в диапазоне fn -5- fe с двукратным перекрытием.

Для экспериментального образца предлагаемой антенной системы параметры рефлектора и облучателя составили:

-фокусное расстояние (мм) - 220;

-угол раствора параболоида (град.) - 150;

-геометрические размеры рефлектора по отношению к средней длине волны (Хср)- 18x10;

-геометрические размеры расрыва облучателя по отношению к ч;р - 5x5; длина облучателя - 12Хср.

Рефлектор 2 АС может быть выполнен из алюминиевых сплавов или облегченной конструкции из полимерных материалов с гальванической металлизацией 5.

Рупорный облучатель 1 с указанным в формуле раскрывом может быгь выполнен на любой тип поляризации 6.

В приводах 3 и 4 (фиг.2) могут использоваться электродвигатели АДП 1563, соединенные с рефлектором 2 через редукторы с передаточным отношением 400 и обший дифференциал 7.

Такая система обеспечивает скорость управления лучом 60 град./сек.

Технический результат от предлагаемой АС заключается в обеспечении выигрыша в стоимости и габаритах, стабилизации ширины ДН АС в диапазоне с двукратным перекрытием, что решает техническую задачу функционирования электронного комплекса.

c Jif/9

источники ИНФОРМАЦИИ

1.Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский. Антенны УКВ. Изд-во «Связь, Москва, 1977г.

2.Раднолокадионная система с управляемой диаграммой напрвленности. Патент США № 3488255 кл. 343-761 (H01Q3/12) 1974 г.

3.Антенная система на стабшшзированнбй платформе. Патент США № 3286265 кл. 34-761,1966 г.

4.Рудольф Кюн «Микроволновые антенны. Изд-во «Судостроение, 1967 г.

5.Разработка и внедрение техники гальванической металлизации полимерных конструкций рефлекторов. Отчет ЦООНТИ «Экое, 1985 г.

6.Антенны и устройства СВЧ. Под редакцией Д.И. Воскресенского, издательство «Сов. радио, Москва, 1972 г. (стр. 150).

7.Электродвигатели асинхронные с повышенными эксплуатационными характеристиками. Технические условия КЭО. 0050583 ТУ. (стр. 5).

Jj)mms

Claims

Зеркальная антенная система со сканирующей диаграммой направленности состоящая из облучателя, рефлектора, закрепленного на опорно-поворотном устройстве, приводов, неподвижной площадки-основания, отличающаяся тем, что облучатель-рупор выполнен неподвижным с электрическим раскрывом 5λ_ср×5λ_ср и длиной 12λ_ср и закреплен на основании так, что его фазовый центр совпадает с фокусом параболоида, осевая линия облучателя совпадает с линией проходящей через точку фокуса и центр рефлектора, а рефлектор выполнен в виде усеченного параболоида с эллиптическим контуром обреза подвижным относительно облучателя и закреплен на опорно-поворотном устройстве так, что точка вращения его по углу места совпадает с центром рефлектора, а точка вращения по азимуту находится на прямой перпендикулярной фокальной оси параболоида и проходящей через центр рефлектора.