RU2776596C1 - Element of the phased array antenna - Google Patents
Element of the phased array antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776596C1 RU2776596C1 RU2021128432A RU2021128432A RU2776596C1 RU 2776596 C1 RU2776596 C1 RU 2776596C1 RU 2021128432 A RU2021128432 A RU 2021128432A RU 2021128432 A RU2021128432 A RU 2021128432A RU 2776596 C1 RU2776596 C1 RU 2776596C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ferrite
- waveguide
- magnetization
- emitter
- brackets
- Prior art date
Links
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 abstract 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 abstract 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области радиотехники сверхвысокочастотного и крайне высокочастотного диапазонов, а конкретно к конструкциям элементов фазированных антенных решеток (ФАР), и может быть использовано в радиолокационных системах с широкоугольным электрическим сканированием луча антенны.The invention relates to the field of radio engineering of the microwave and extremely high frequency ranges, and specifically to the design of elements of phased antenna arrays (PAR), and can be used in radar systems with wide-angle electrical scanning of the antenna beam.
Несмотря на то, что технологии реализации ФАР на основе элементов с волноводными ферритовыми фазовращателями (ВФФВ), в особенности т.н. фарадеевскими ВФФВ, достигли высокой степени совершенства, задача создания простых по конструкции и технологии изготовления элементов ФАР проходного типа с широкоугольным электрическим сканированием луча, обеспечивающих работу в сантиметровом диапазоне длин волн, с малыми поперечными размерами и минимизацией потерь в заданном диапазоне, остается актуальной.Despite the fact that the technologies for the implementation of phased array based on elements with waveguide ferrite phase shifters (WFFS), in particular the so-called. Faraday VFFS have reached a high degree of perfection, the task of creating simple in design and manufacturing technology of PAA elements of the through-type type with wide-angle electric beam scanning, providing operation in the centimeter wavelength range, with small transverse dimensions and minimizing losses in a given range, remains relevant.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен «Элемент фар проходного типа с пространственным возбуждением» (патент RU №2325741, МПК H01Q 21/00, Н01Р 1/19, опубликован 27.05.2008). Известный элемент содержит входной и выходной диэлектрические излучатели и волноводный ферритовый фазовращатель фарадеевского типа. Фазовращатель состоит из обмотки намагничивания, расположенной внутри магнитопровода, и установленного внутри нее ферритового стержня (ФС) в виде правильной N-гранной призмы с числом граней N больше или равно 4. Магнитопровод выполнен в виде П-образных скоб, расположенных по одной на каждой грани ферритового стержня. Волновод элемента ФАР образован токопроводящим покрытием боковой поверхности ФС. Имеются также два волновода излучателей, два согласующих волновода, диаметр которых больше или равен диаметру окружности, описанной вокруг поперечного сечения ФС, и два короткозамыкателя с отверстиями вдоль оси. Каждая согласующая диэлектрическая вставка выполнена в виде последовательного соосного соединения шайбы и стержня, установленных вдоль оси внутри отверстия в цилиндрическом хвостовике диэлектрического излучателя, который выполнен из материала с диэлектрической проницаемостью εи, равной 3,8-4,2. Элемент ФАР помещен внутрь корпуса, выполненного в виде металлической гильзы, соединенной с волноводом излучателя клеевым соединением. Это малогабаритный элемент ФАР проходного типа, прочный и устойчивый к внешним воздействиям.Known from the prior art is an "Element of headlights of a through-type type with spatial excitation" (patent RU No. 2325741, IPC H01Q 21/00,
К недостаткам устройства относятся низкое быстродействие и высокое энергопотребление, обусловленные наличием токопроводящего покрытия на боковой поверхности ФС, а также большие поперечные размеры. Энергия, затрачиваемая на управление ВФФВ, расходуется в основном на преодоление эффекта "короткозамкнутого витка". Этим витком в ВФФВ является волновод, образованный токопроводящим покрытием боковой поверхности ФС. При импульсном перемагничивании ВФФВ в этом витке возникают токи проводимости, замедляющие процесс перемагничивания и увеличивающие энергопотребление от системы управления ВФФВ. Необходимость впаивать ФС в волноводную арматуру также усложняет технологический процесс изготовления элемента ФАР.The disadvantages of the device include low performance and high power consumption due to the presence of a conductive coating on the side surface of the FS, as well as large transverse dimensions. The energy expended on the control of the VFFV is spent mainly on overcoming the effect of a "short-circuited loop". This turn in the VFFW is a waveguide formed by a conductive coating on the side surface of the PS. During pulsed magnetization reversal of the VFFV, conduction currents arise in this coil, which slow down the process of magnetization reversal and increase the power consumption from the VFFV control system. The need to solder the FS into the waveguide armature also complicates the technological process of manufacturing the PAR element.
Кардинальным решением проблемы повышения быстродействия и снижения энергопотребления путем устранения эффекта короткозамкнутого витка является полный отказ от токопроводящего покрытия ферритового стержня. Известен «Отражательный элемент фазированной антенной решетки» на основе ФС без токопроводящего покрытия, работающий на волнах, поляризованных по кругу (патент RU №2439759, МПК H01Q 21/00, Н01Р 1/19, опубликован 10.01.2012), содержащий диэлектрический излучатель (ДИ), волновод излучателя, согласующий волновод, корпус и волноводный ферритовый фазовращатель (ВФФВ) фарадеевского типа с магнитной памятью, состоящий из волновода, обмотки намагничивания, расположенной внутри магнитопровода, установленного внутри обмотки намагничивания ФС с квадратной формой поперечного сечения, между первым торцом которого и торцом ДИ в согласующем волноводе установлена диэлектрическая вставка, а магнитопровод выполнен в виде ферритовых скоб, расположенных на гранях ФС, при этом каждая ферритовая скоба содержит полочку и два башмака, обращенных подошвами к грани ФС, отличающийся тем, что содержит диэлектрический каркас, размещенный между обмоткой намагничивания и боковой поверхностью ФС, и отражатель, выполненный в виде закороченного на одном конце отрезка запредельного волновода, примыкающего другим концом ко второму торцу ФС; который первым торцом примыкает непосредственно к фланцу согласующего волновода, в качестве волновода ВФФВ служит упомянутый корпус; на каждой грани ФС расположены три ферритовых скобы вплотную друг к другу, башмаки которых находятся в непосредственном контакте с ферритом ФС; каждая ферритовая скоба выполнена шириной аск больше 0,33ас, где ас - размер поперечного сечения ФС, мм; при этом средние скобы на двух соседних гранях ФС смещены относительно своих крайних скоб вдоль продольной оси полочки в разные стороны на толщину башмака, причем длина 
Одна из особенностей данного элемента заключается в том, что для уменьшения дифракционных потерь на стыке ферритового блока с проводящим фланцем предлагается использовать магнитопровод сложной конфигурации, образованный системой из 12 скоб, размещенных на боковой поверхности стержня. Среди недостатков описанного технического решения можно выделить технологическую сложность сборки ферритового блока, отягощенную необходимостью точного позиционирования скоб на поверхности стержня. Проблемой также являются большие поперечные размеры элемента (диаметр до 0,68λ,), обусловленные размерами стержня.One of the features of this element is that in order to reduce diffraction losses at the junction of the ferrite block with a conductive flange, it is proposed to use a magnetic circuit of complex configuration, formed by a system of 12 brackets placed on the side surface of the rod. Among the disadvantages of the described technical solution, one can single out the technological complexity of assembling the ferrite block, aggravated by the need for accurate positioning of the brackets on the surface of the rod. The problem is also the large transverse dimensions of the element (diameter up to 0.68λ,), due to the dimensions of the rod.
Наиболее близким техническим решением является «Элемент фазированной отражательной антенной решетки» (патент RU 2474018, МПК H01Q 21/29, опубликован 27.01.2013), принятый в качестве прототипа и содержащий излучатель, цилиндрический ферритовый стержень, обмотку его продольного намагничивания, внешний магнитопровод в виде нескольких равномерно расположенных по цилиндрической поверхности, соосной ферритовому стержню, неперекрывающихся продольных полосок, соединенных с одного конца отражателем с торцем ферритового стержня, а с другого конца с боковой поверхностью ферритового стержня - башмаками, выполненными как и продольные полоски, и отражатель из магнитного материала, отличающийся тем, что все элементы расположены в едином волноводе, выполняющем функцию корпуса, в элемент фазированной отражательной антенной решетки дополнительно введен волновод излучателя, отражатель в виде тонкой пленки токопроводящего покрытия на поверхности пластины, примыкающей к первому торцу ферритового стержня, согласующий волновод с диэлектрическими шайбами, к торцу которого вторым торцем примыкает ферритовый стержень, с размещенным на нем каркасом катушки с обмоткой намагничивания, а каждая полоска с башмаком выполнена в виде единого Г-образного магнитопровода, изготовленного, как и пластина, из ферритового материала, причем толщина башмаков должна удовлетворять условию lск=0,3…0,4tст, где tст - размер поперечного сечения стержня, а излучатель выполнен из материала с диэлектрической проницаемостью εи в пределах от 2,5 до 4, причем волновод излучателя частично входит в корпус с возможностью фиксирования его во внутренней поверхности корпуса.The closest technical solution is the “Element of a phased reflective antenna array” (patent RU 2474018, IPC H01Q 21/29, published on January 27, 2013), adopted as a prototype and containing a radiator, a cylindrical ferrite rod, a winding of its longitudinal magnetization, an external magnetic circuit in the form several uniformly spaced along the cylindrical surface, coaxial to the ferrite rod, non-overlapping longitudinal strips, connected at one end by a reflector with the end face of the ferrite rod, and at the other end with the side surface of the ferrite rod - by shoes made like the longitudinal strips, and a reflector made of magnetic material, which differs by the fact that all elements are located in a single waveguide that acts as a housing, an emitter waveguide is additionally introduced into the element of a phased reflective antenna array, a reflector in the form of a thin film of a conductive coating on the surface of the plate adjacent to the first end of the ferrite rod, with a matching waveguide with dielectric washers, to the end of which a ferrite rod adjoins the second end, with a coil frame with a magnetization winding placed on it, and each strip with a shoe is made in the form of a single L-shaped magnetic circuit, made, like a plate, from a ferrite material, moreover the thickness of the shoes must satisfy the condition l sk \u003d 0.3 ... 0.4t st , where t st is the size of the cross section of the rod, and the emitter is made of a material with a dielectric constant ε and ranging from 2.5 to 4, and the waveguide of the emitter is partially included into the housing with the possibility of fixing it in the inner surface of the housing.
Технической проблемой прототипа является относительно большой поперечный размер элемента (диаметр до 1,1 длины волны), а также сложность изготовления ферритовых деталей с цилиндрической формой образующей контактных поверхностей.The technical problem of the prototype is the relatively large transverse size of the element (diameter up to 1.1 wavelengths), as well as the complexity of manufacturing ferrite parts with a cylindrical generatrix of the contact surfaces.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Задачей настоящего технического решения является создание элемента ФАР проходного типа с широкоугольным электрическим сканированием луча, для работы в сантиметровом диапазоне длин волн, с малыми поперечными размерами в заданном диапазоне, обеспечивающего минимальные время и энергию переключения, простого по конструкции и в изготовлении.The objective of this technical solution is to create a PAA element of a pass-through type with wide-angle electric beam scanning, for operation in the centimeter wavelength range, with small transverse dimensions in a given range, providing minimal switching time and energy, simple in design and manufacture.
Решение поставленной задачи достигается тем, что элемент ФАР, работающий на волнах с круговой поляризацией поля, содержит апертурный излучатель, волновод излучателя, согласующий трансформатор, к основанию которого примыкает волноводный ферритовый фазовращатель (ВФФВ), состоящий из ферритового стержня (ФС), расположенного внутри катушки намагничивания в виде каркаса и обмотки продольного намагничивания ферритового стержня на нем, заключенных в магнитопровод, все элементы расположены в едином волноводе, выполняющем функцию корпуса и отличается тем, что ФС имеет квадратную форму поперечного сечения, размер стороны которого аст находится в диапазоне от 0,225λ до 0,25λ, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона частот, магнитопровод выполнен в виде системы П-образных ферритовых скоб, размещенных по одной на каждой боковой грани ФС, толщина полок ферритовых скоб bск ограничена соотношением bск=(1,1…1,2)(Brст/Brск)(аст/4),The solution of the problem is achieved by the fact that the phased array element operating on waves with circular polarization of the field contains an aperture emitter, an emitter waveguide, a matching transformer, to the base of which a waveguide ferrite phase shifter (WFFP) is adjacent, consisting of a ferrite rod (FS) located inside the coil magnetization in the form of a frame and a winding of the longitudinal magnetization of a ferrite rod on it, enclosed in a magnetic circuit, all elements are located in a single waveguide that performs the function of a housing and is characterized in that the FS has a square cross-sectional shape, the side size of which a st is in the range from 0.225λ up to 0.25λ, where λ is the average wavelength of the operating frequency range, the magnetic circuit is made in the form of a system of U-shaped ferrite brackets, one placed on each side face of the FS, the thickness of the shelves of the ferrite brackets b sk is limited by the ratio b sk \u003d (1.1 …1,2)(Br st /Br sk )(a st /4),
где Brст - остаточная намагниченность материала ферритового стержня;where Br article - residual magnetization of the material of the ferrite rod;
Brск - остаточная намагниченность материала ферритовых скоб, материал ферритовых скоб имеет намагниченность насыщения, ограниченную условием 2πγ(4πMs)/ω<0,8,Br sk - residual magnetization of the material of ferrite clips, the material of ferrite clips has a saturation magnetization limited by the condition 2πγ(4πM s )/ω<0.8,
где величины в системе единиц Гаусса и ω=2πf - круговая частота;where the values are in Gaussian units and ω=2πf is the circular frequency;
f - частота рабочая;f - operating frequency;
4πMs - намагниченность насыщения;4πM s - saturation magnetization;
γ - гиромагнитное отношение, равное 2,8 МГц/Э,γ - gyromagnetic ratio equal to 2.8 MHz/Oe,
при этом материал ферритовых скоб имеет более высокую остаточную намагниченность и более высокую коэрцитивную силу в сравнении с материалом ФС, материал согласующего трансформатора имеет диэлектрическую проницаемость εтр из диапазона от 12 до 14, диаметр основания согласующего трансформатора составляет не более 0,3λ, нерезонансный режим работы ВФФВ обеспечивается длиной ФС из соотношения lст=((2n+1)/4)(1,05…1,15)λ,at the same time, the material of the ferrite brackets has a higher residual magnetization and a higher coercive force in comparison with the FS material, the material of the matching transformer has a dielectric constant ε tr in the range from 12 to 14, the diameter of the base of the matching transformer is not more than 0.3λ, non-resonant operation mode VFFV is provided by the length of the FS from the ratio l st = ((2n + 1) / 4) (1.05 ... 1.15) λ,
где n - целое число больше нуля,where n is an integer greater than zero,
на поверхностях ферритовых скоб, примыкающих к внутренней поверхности корпуса, выполнены фаски, а для обеспечения работы ФАР в проходном режиме содержит приемный излучатель с волноводом излучателя и согласующий трансформатор, примыкающий к другому торцу ВФФВ.chamfers are made on the surfaces of the ferrite brackets adjacent to the inner surface of the case, and to ensure the operation of the phased array in the through mode, it contains a receiving emitter with an emitter waveguide and a matching transformer adjacent to the other end of the VFFV.
В частности, каркас катушки выполняется толщиной большей или равной 0,02λ из материала с низкой диэлектрической проницаемостью εкарк лежащей в диапазоне от 2 до 5.In particular, the coil frame is made with a thickness greater than or equal to 0.02λ from a material with a low dielectric constant ε kark ranging from 2 to 5.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Техническое решение поясняется фигурами 1, 2.The technical solution is illustrated by figures 1, 2.
На фиг. 1 представлен вид сбоку устройства в разрезе.In FIG. 1 is a sectional side view of the device.
На фиг. 2 - поперечный разрез А-А устройства.In FIG. 2 is a cross section A-A of the device.
На фигурах обозначено: 1- корпус, 2 - волноводы, 3 - апертурный излучатель, 4 - приемный излучатель, 5 - выступ, 6 - согласующий трансформатор, 7 - основание, 8 - волноводный ферритовый фазовращатель, 9 - ферритовый стержень, 10 - катушка намагничивания, 11 - каркас, 12 - обмотка, 13 - магнитопровод, 14 - ферритовая скоба, 15 - полка, 16 - башмак, 17 - фаска.The figures indicate: 1 - case, 2 - waveguides, 3 - aperture emitter, 4 - receiving emitter, 5 - ledge, 6 - matching transformer, 7 - base, 8 - waveguide ferrite phase shifter, 9 - ferrite rod, 10 - magnetization coil , 11 - frame, 12 - winding, 13 - magnetic circuit, 14 - ferrite bracket, 15 - shelf, 16 - shoe, 17 - chamfer.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Элемент фазированной антенной решетки содержит корпус 1, в него соосно, через волноводы 2, с двух сторон закреплены апертурный 3 и приемный 4 излучатели своими цилиндрическими частями, в осевые отверстия которых вставлены выступами 5 согласующие трансформаторы 6, примыкающие основаниями 7 к торцам ВФФВ 8, состоящего из ферритового стержня 9 квадратной формы поперечного сечения, расположенного внутри катушки намагничивания 10 в виде каркаса 11 и обмотки 12 продольного намагничивания ферритового стержня 9 на нем, заключенных в магнитопровод 13 в виде системы П-образных ферритовых скоб 14, размещенных по одной на каждой боковой грани ферритового стержня 9 и состоящих каждая из полки 15 и двух башмаков 16 на ее продольных краях, на примыкающей к внутренней поверхности корпуса 1 внешней грани полки 15 скобы 14 выполнены фаски 17.An element of a phased antenna array contains a
Ферритовый стержень 9 имеет квадратную форму поперечного сечения, обеспечивающую простоту обработки материала ферритовых стержня и скоб, а магнитопровод 13 выполнен в виде системы П-образных ферритовых скоб 14, размещенных по одной на каждой боковой грани ФС 9, что обеспечивает простую конструкцию и технологию сборки ВФФВ 8.The
Размер поперечного сечения ферритового стержня 9 ограничен условиями высокой локализации потока энергии рабочей волны в пределах ФС 9 с целью уменьшения потерь в результате дифракции на обмотке 12 и стабильности фазового сдвига в частотном диапазоне. Анализ плотности потока энергии и дисперсионных характеристик показывает, что приемлемый размер стороны поперечного сечения ферритового стержня 9, аст, находится в диапазоне от 0,225λ до 0,25λ, где нижняя граница диапазона определяется условием обеспечения стабильного фазового сдвига в диапазоне частот, а верхняя определяется условиями размещения магнитной системы в корпусе 1, являющегося волноводом.The size of the cross section of the
Для уменьшения диаметра элемента ФАР предлагается уменьшить поперечные размеры ферритовых скоб 14 при сохранении однородности магнитной цепи за счет их выполнения из феррита с большей остаточной намагниченностью и большей коэрцитивной силой в сравнении с ферритом ФС 9, при этом толщина полок 15, bск, ферритовых скоб 14 определяется из соотношения bск=(1,1…1,2)(Brст/Brск)(aст/4), а материал ферритовых скоб 14 имеет намагниченность насыщения, ограниченную условием 2πγ(4πMs)/ω<0,8. Намагниченность насыщения материала ферритовых скоб 14 ограничена сверху областью резкого роста магнитных потерь. Избыточные магнитные потери в ферритовых скобах 14 позволяют гасить побочные резонансы высших типов, вызванные различными нарушениями симметрии конструктива. Для дополнительного уменьшения диаметра элемента ФАР на поверхностях ферритовых скоб 14, примыкающих к внутренней поверхности корпуса 1, выполнены фаски 17, влияние которых учитывается при выборе геометрии ВФФВ 8.To reduce the diameter of the PAA element, it is proposed to reduce the transverse dimensions of the
Для обеспечения работы в проходном режиме, элемент ФАР содержит приемный излучатель 4 с волноводом излучателя 2 и согласующий трансформатор 6, примыкающий к другому торцу ВФФВ 8.To ensure operation in the through mode, the HEADLIGHT element contains a
Для снижения дифракционных потерь на переходе от волноводов 2 излучателей 3 и 4 к ВФФВ 8 предлагается использовать согласующие трансформаторы 6 с диэлектрической проницаемостью εтр из диапазона от 12 до 14 и диаметром основания 7 не более 0,3λ, что позволяет снизить диаметр пятна возбуждения ВФФВ 8 и в тоже время обеспечить более эффективное возбуждение волны рабочего типа.To reduce diffraction losses at the junction from
Для снижения потерь от взаимного влияния обмотки 12 и ферритового стержня 9 на распространение рабочей волны, обмотка 12 намагничивания отделена от поверхности ФС 9 каркасом 11. Каркас 11 катушки намагничивания 10 выполняется толщиной не менее 0,02λ из материала с низкой диэлектрической проницаемостью εкарк лежащей в диапазоне от 2 до 3.To reduce losses from the mutual influence of the winding 12 and the
Для обеспечения нерезонансного режима работы ВФФВ 8 предлагается наиболее просто реализуемый метод управления положением резонансов, заключающийся в подборе длины ферритового стержня 9 из соотношения lст=((2n+1)/4)(1,05…1,15)λ. Значение длины ФС 9 - результат оптимизации всей конструкции ВФФВ 8 элемента ФАР с целью одновременного обеспечения необходимого управляемого фазового сдвига с минимальными временем и энергией переключения (перемагничивания) и исключения резонансного поглощения в рабочей полосе частот.To ensure the non-resonant mode of operation of the
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что была найдена оптимальная феррито-диэлектрическая структура, позволяющая реализовать элемент ФАР на ФС без токопроводящего покрытия диаметром не превышающим 0.5λ, при сохранении конструктивной простоты элемента-прототипа. Выяснена природа резонансных потерь, возникающая в подобных структурах, закономерности появления и расположения резонансов на определенных частотах с учетом их перемещения при изменении состояния намагниченности ферритовой среды, предложен и реализован простой подход, позволяющий управлять положением этих резонансов без использования дополнительных конструктивных элементов.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the optimal ferrite-dielectric structure was found, which makes it possible to implement a PAA element on a FS without a conductive coating with a diameter not exceeding 0.5λ, while maintaining the structural simplicity of the prototype element. The nature of resonant losses arising in such structures, the regularities of the appearance and location of resonances at certain frequencies, taking into account their movement with a change in the state of magnetization of the ferrite medium, have been clarified, a simple approach has been proposed and implemented that makes it possible to control the position of these resonances without the use of additional structural elements.
Устройство используется следующим образом.The device is used as follows.
Элемент фазированной антенной решетки в составе радиолокационной системы, как правило, работает в двух режимах: в режиме передачи и режиме приема. В режиме передачи электромагнитная волна с круговой поляризацией поля, падающая на раскрыв антенны, составленной из предлагаемых элементов ФАР, возбуждает поверхностную волну НЕ 11 приемного излучателя 4. Поверхностная волна возбуждает волну НИ в волноводе 2 приемного излучателя, которая за счет контакта с цилиндрической частью излучателя 4 выступа 5 согласующего трансформатора 6 и его основания 7 с ВФФВ 8 преобразуется в последнем в поверхностную волну НЕ 11, концентрируемую и направляемую ферритовым стержнем 9, при этом волна получает дополнительное управляемое изменение фазы в заданных пределах (верхний предел не менее 390°) посредством изменения постоянной распространения поверхностной волны ферритового стержня 9 вызванного изменением состояния намагниченности ферритовой среды и сопутствующим изменением эффективной магнитной проницаемости для волны с круговой поляризацией поля за счет создания катушкой намагничивания 10 продольного поля намагничивания с соответствующим значением магнитной индукции в момент прохождения по расположенной на каркасе 11 обмотке 12 управляющего импульса, изменяющего параметры ферритовых сред ферритового стержня 9 и ферритовых скоб 14, степень же изменения определяет значение фазового сдвига у волны, которое фиксируется до следующего импульса за счет эффекта памяти, обеспечиваемого магнитопроводом 13, создающего замкнутую магнитную цепь, с малыми полями рассеяния, плотным прилеганием башмаков 16 своих П-образных ферритовых скоб 14 к ферритовому стержню 9 посредством упора примыкающих к внутренней поверхности корпуса 1 поверхностей фасок 17 на внешних гранях полок 15, после выхода из ВФФВ 8 через аналогичный согласующий трансформатор 6 поверхностная волна возбуждает волновод 2 апертурного излучателя 3, а затем, через апертурный излучатель 3, излучается в свободное пространство. Работа элемента ФАР в режиме приема аналогична с точностью до изменения направления распространения волн на обратное.An element of a phased array antenna as part of a radar system, as a rule, operates in two modes: in the transmit mode and in the receive mode. In transmission mode, an electromagnetic wave with circular polarization of the field, incident on the opening of the antenna, composed of the proposed elements of the phased array, excites the
Таким образом, подобранные, в основном с помощью расчетного алгоритма, конфигурация, а также размеры и характеристики материалов ферритовых деталей волноводного ферритового фазовращателя, согласующих трансформаторов, каркаса катушки намагничивания, позволяют сформировать необходимую структуру полей сложного феррито-диэлектрического волновода, которая практически не взаимодействует с катушкой намагничивания, не распространяется в ферритовых скобах, не способствует возбуждению волн высших типов, что позволило, в обозначенных в формуле изобретения диапазонах конструктивных параметров в зависимости от требований по предпочтительному соотношению эксплуатационных показателей, получить целесообразные решения задачи создания элементов ФАР проходного типа с поперечным размером до 0,5λ, обеспечивающих, без усложнения конструкции и при упрощении технологии изготовления, работу устройства в секторе сканирования с углом раскрыва до ±60° в сантиметровом диапазоне длин волн с вносимыми потерями не более 1,7 Дб, временем переключения (не более 110 мкс) и энергией (не более 200 мкДж). Эти показатели получены в испытаниях и являются передовыми в своем классе.Thus, the configuration selected, mainly using the calculation algorithm, as well as the dimensions and characteristics of the materials of the ferrite parts of the waveguide ferrite phase shifter, matching transformers, the magnetization coil frame, make it possible to form the necessary structure of the fields of a complex ferrite-dielectric waveguide, which practically does not interact with the coil magnetization, does not spread in ferrite brackets, does not contribute to the excitation of waves of higher types, which made it possible, in the ranges of design parameters indicated in the claims, depending on the requirements for the preferred ratio of performance indicators, to obtain appropriate solutions to the problem of creating elements of the PAA of the through-type type with a transverse dimension of up to 0 ,5λ, providing, without complicating the design and simplifying the manufacturing technology, the operation of the device in the scanning sector with an opening angle of up to ±60° in the centimeter wavelength range with an insertion loss of not more less than 1.7 dB, switching time (no more than 110 µs) and energy (no more than 200 µJ). These indicators are obtained in tests and are advanced in their class.
Claims (12)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2776596C1 true RU2776596C1 (en) | 2022-07-22 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3938158A (en) * | 1973-12-19 | 1976-02-10 | Raytheon Company | Antenna element for circular or linear polarization |
| FR2668304A1 (en) * | 1990-10-17 | 1992-04-24 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Reciprocal phase shifter in dielectric guide with ferrite |
| RU2474018C2 (en) * | 2010-12-30 | 2013-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Element of phased reflector antenna array |
| RU166140U1 (en) * | 2016-04-06 | 2016-11-20 | Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" | PHASE ANTENNA ARRANGEMENT ELEMENT |
| RU166711U1 (en) * | 2016-08-10 | 2016-12-10 | Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" | PHASE ANTENNA ARRANGEMENT ELEMENT |
| RU187274U1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "КЕРАМОПЛАСТ" | PASS ANTENNA ELEMENT |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3938158A (en) * | 1973-12-19 | 1976-02-10 | Raytheon Company | Antenna element for circular or linear polarization |
| FR2668304A1 (en) * | 1990-10-17 | 1992-04-24 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Reciprocal phase shifter in dielectric guide with ferrite |
| RU2474018C2 (en) * | 2010-12-30 | 2013-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Element of phased reflector antenna array |
| RU166140U1 (en) * | 2016-04-06 | 2016-11-20 | Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" | PHASE ANTENNA ARRANGEMENT ELEMENT |
| RU166711U1 (en) * | 2016-08-10 | 2016-12-10 | Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" | PHASE ANTENNA ARRANGEMENT ELEMENT |
| RU187274U1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "КЕРАМОПЛАСТ" | PASS ANTENNA ELEMENT |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4613869A (en) | Electronically scanned array antenna | |
| RU2325741C1 (en) | Phased antenna array element | |
| US3369242A (en) | Inertialess electromagnetic wave scanner | |
| Zheng et al. | Multifunctional leaky-wave antenna with tailored radiation and filtering characteristics based on flexible mode-control principle | |
| US3001154A (en) | Electrically tuned microwave bandpass filter using ferrites | |
| RU2776596C1 (en) | Element of the phased array antenna | |
| US4691208A (en) | Ferrite waveguide scanning antenna | |
| US4890117A (en) | Antenna and waveguide mode converter | |
| US3748605A (en) | Tunable microwave filters | |
| EP0120915B1 (en) | Millimeter-wave phase shifting device | |
| RU166140U1 (en) | PHASE ANTENNA ARRANGEMENT ELEMENT | |
| US4458218A (en) | Dielectric waveguide reciprocal ferrite phase shifter | |
| US20230335878A1 (en) | Compact High Power Radio Frequency Polarizer Group | |
| RU209189U1 (en) | PASSING ELEMENT OF A PHASED ARRAY | |
| US3761938A (en) | Ferrite dipole antenna radiator | |
| US4502053A (en) | Circularly polarized electromagnetic-wave radiator | |
| De Loach | Radial-line coaxial filters in the microwave region | |
| US3534374A (en) | High efficiency scanning millimeter wavelength antenna | |
| RU187274U1 (en) | PASS ANTENNA ELEMENT | |
| Yamauchi et al. | A broadband circularly polarized waveguide antenna design for low cross-polarization | |
| RU2470426C1 (en) | Phased antenna array element | |
| CA1157938A (en) | Line source antenna for electronic beam scanning | |
| RU2474018C2 (en) | Element of phased reflector antenna array | |
| US3435382A (en) | Reciprocal microwave ferrite phase shifter | |
| RU190520U1 (en) | PASSAGE ELEMENT OF A PHASED ANTENNA GRID |