RU33263U1 - Антенный элемент фазированный антенной решетки - Google Patents

Description

у-,-, t 6 s

АНТЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в антенных системах СВЧ диапазона с ферритовыми фазовращателями для управления переключением различных поляризаций в любой последовательности.

Известны фарадеевские переключатели поляризации, имеющие металлизированный ферритовый стержень с катушкой управления (см. В.Н. Боголюбов и др. Управляемые ферритовые устройства СВЧ, М., Советское радио, 1972, с.36-39). Однакоони работают в том случае, когда на входе имеется линейная поляризация, и таким образом не позволяют иметь на выходе круговую поляризацию.

Известен антенный элемент, содержащий фазовращатель, работающий на круговой поляризации, включающий металлизированный ферритовый стержень с обмоткой управления, и переключатель поляризации, включающий металлизированный ферритовый стержень квадратного сечения, образующий волновод квадратного сечения, и; расположенные на его сторонах магнитопроводы с угловыми пазами для фиксации катушки управления (переключением поляризации), выполненной с одной обмоткой, проходящей последовательно через все пазы с выходом на внешнюю поверхность магнитопроводов (см. патент США № 3753160, МКИН01Р1/19,публ.14.08.73г.).

Известен антенный элемент фазированной антенной решетки, содержащий фазовращатель круговой поляризации с обмоткой управления и ферритовыми магнитопроводами, включающий участок металлизированного ферритового стержня круглого сечения, образующий волновод круглого сечения, соединенный через волноводный переход длиной не менее А78, где Я, - длина

ВОЛНЫ в свободном пространстве, с управляемымпереключателем

поляризации, включающем другой более широкий участок металлизированного ферритового стержня квадратного сечения, образующий волновод квадратного сечения, и рхположенные на нем магнитопроводы с сечением в форме равнобедренной трапеции, имеющие пазы с размерами не более ХУ20 для фиксации катушки управления переключением поляризации, выполненной с по меньшей мере двумя обмотками, расположенными внутри указанных пазов с возможностью обеспечения управляемого перехода с одного вида поляризации на другой в любой последовательности (см. патент РФ №2194342, МПК Н01Р1/19, публ. 2002г.).:

Известные технические решения имеют сложную нетехнологичную конструкцию, что увеличивает стоимость, габариты и вес антенного элемента.

Полезная модель решает задачу создания дешевого эффективного, малогабаритного, технологичного, с малым потреблением энергии и малым временем переключения антенного элемента для фазированной антенной решетки малого веса с большим углом сканирования луча, работающего с возможностью управляемого переключения различных видов поляризаций (на практике применяется обычно три вида поляризации - две линейных ортогональных и круговая - левая или правая), что имеет большое значение при создании РЛС дпя увеличения их потенциала, дпя улучшения распознавания целей и увеличения помехозащищенности. Увеличение сектора сканирования луча антенны происходит из-за увеличения количества антенных элементов (уменьшение шага). При этом в случае когда антенные элементы расположены близко друг от друга между ними возникает взаимодействие, что приводит к искажению диаграммы направленнхти антенны. Для уменьшения полей рассеяния и исключения

j)

взаимодействия матитногополя, обмотки управления переключателя

поляризации экранируютсямагнитопроводами переключателя (что

исключает их взаимовлияние, так как матитное поле обмотки управления экранируется магнитопроводами переключателя).

Большое значение в элементах антенной решетки имеют габариты конструкции. С целью уменьшения габаритов предлагается применить иную форму металлизированного стержня, в которой размеры квадратного сечения не превышают размер круглого сечения, и магнитопроводы в форме прямоугольного параллелепипеда, что позволит у иеньшить шаг решетки.Сущность полезной модели в создании малогабаритного эффективного быстродействующего технологичного антенного элемента, содержащего в едином исполнении фазовращатель, работающий на волне круговой поляризации в продольном магнитном поле, с переключателем поляризации, создающим две линейные ортогональные поляризации.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в антенном элементе фазированной антенной решетки,содержащем фазовращатель круговой

поляризации с обмоткой управления и ферритовыми магнитопроводами, включающий участок металлизированного ферритового стержня круглого сечения, образующий волновод круглого сечения, соединенный через волноводный переход с управляемым переключателем поляризации, включающем участок металлизированного ферритового стержня квадратного сечения, образующий волновод квадратного сечения, и расположенные на его сторонах магнитопроводы, имеющие пазы для фиксации катушки управления переключением поляризации, выполненной с обмотками, расположенными внутри указанных пазов с возможностью обеспечения управляемого перехода с одного вида поляризации на другой в любой последовательности, размер диагонали квадратного сечения

.g ; J;

соответствующегоучастка металлизированного стержня не более

диаметра участка металлизированного ферритового стержня круглого сечения.

Целесообразно фазовращатель круговой поляризации и управляемый переключатель поляризации выполнить на одном общем металлизированном ферритовом стержне с соответствующими участками круглого и квадратного сечения.

Предпочтительно участок квадратного сечения выполнить в виде сужения на общем металлизированном ферритовом стержне круглого сечения.

Предпочтительно каждый магнитопровод выполнить в виде прямоугольного параллелепипеда с пазом на широкой грани, образующим с поверхностью участка металлизированного ферритового стержня квадратного сечения канал для фиксации катушки управления переключением поляризации.

Целесообразно размеры, в том числе длину и высоту, пазов магнитолроводов выполнить не более J20, где - длина волны в свободном пространстве.

Предпочтительно по меньшей мере две обмотки катушки управления расположить внутри пазов магнитопроводов ниже внешней верхней их поверхности.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой полезной модели, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся лризнаками, идентичными всем существенным признакам заявленной полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте.

изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует требованию новизна по действующему законодательству.

На фиг.1 показан антенный элемент, выполненный согласно изобретению, в прямоугольной изометрической проекции; на фиг.2 показана конфигурация катушки управления; на фиг.З показан антенный элемент в разрезе; на фиг.4 показан управляемый переключатель поляризации в сечении ( сечение А-А на фиг.З); на фиг.5 показан металлизированный ферритовый стержень для антенного элемента на фиг.З; фиг.6 показана петля гистерезиса дпя объяснения работы управляемого переклю 1ателя поляризации.Антенный элемент фазированной антенной решетки содержит фазовраи атель круговой поляризации с обмоткой 1 управления и ферритовыми магнитопроводами 2, симметрично установленными на участке 3 металлизированного ферритового стерженя круглого сечения, образующего волновод круглого сечения, соединенный через волноводный переход 4 длиной (S) не менее ЛУ8 с управляемым переключателем поляризации, включающем участок 5 металлизированного ферритового стержня квадратного сечения, образующий волновод квадратного сечения, и расположенные на его сторонах магнитопроводы 6, имеющие пазы 7 для фиксации катушки 8 управления переключением поляризации, выполненной с по меньшей мере двумя обмотками - обмоткой 9 сброса и обмоткой 10 набора, расположенными внутри указанных пазов 7 ниже внешней верхней поверхности магнитопроводов 6 с возможностью обеспечения управляемого перехода с одного вида поляризации на другой в любой последовательности, и общим выводом 11. Длина (L) учхтка 5 металлизированного ферритового стержня квадратного сечения (фиг.З) не менее дпины { I ) расположенных на нем магнитопроводов 6 управляемого переключателя поляризации, размер (С) диагонали его квадратного сечения не более диаметра

(D) участка 3 металлизированного ферритового стержня крутого сечения, размер (а) его стороны не менее ширины (Ь) указанных магнитопроводов 6. При этом фазовращатель круговой лоляризации и управляемый лереключатель лоляризации имеют общий металлизированный ферритовый стержень с участками 3, 5 соответственно круглого и квадратного сечения. При таком выполнении участок 5 квадратного сечения технологически выполнен в виде сужения на общем металлизированном ферритовом стержне круглого сечения (фиг.5). Каждый магнитопровод 6 выполнен в вийе прямоугольного параллелепипеда С пазом 7 на широкой грани, образующим с соответствующей прилегающей оверхностью участка 5 металлизированного-ферритового стержня квадратного сечения канал для фиксации катушки 8 управления переключением поляризации. Размеры, в том числе длина (d) и высота (h), пазов 7 магнитопроводов 6 не более А,/20, где А. - длина волны в свободном пространстве. Катушка 8 управления переключением лоляризации выполнена последовательным неоднократным прохождением ее обмоток 9,10 через пазы 7 магнитопроводов 6, расположенных на смежных сторонах участка 5 металлизированного ферритового стержня квадратного сечения, с образованием многовитковой намотки, выполненной вне верхней и боковой поверхностей магнитолроводов 6. В катушке 8 управления переключением поляризации обмотки 9,10 выполнены в виде жгута. Антенный элемент на входе может быть солряжен со статическим поляризатором, состоящим из лостоянных магнитов 12 и металлического шунта 13 (например, из пермалоя). Другой конец металлизированного ферритового стержня 6

может быть сопряжен с антенным излучателем, состоящим из двух керамических дисков 14,15 и металлического корпуса 16 (фиг. 3).

Таким образом антенный элемент содержит в едином конструктиве фазовращатель и переключатель поляризации, его основу составляют один общий металлизированный ферритовый стержень с крутым и квадратным сечением на соответствующих его участках 3,-5. Переключатель поляризации состоит из более узкого участка 5 металлизированного ферритового стержня квадратного сечения, катушки 8 управления и четырех магнитопроводов 6 {по форме представляющие собой параллелепипеды), установленньг) четырех гранях участка 5 металлизированного ферритового стержня. Катушка 8 управления переключателя

поляризации создает квадрупольное намагничивание и имеет две обмотки 9,10 сброса и набора, которые экранируются магнитопроводами 6.

Одной из особенностей данной конструкции является отсутствие дроссельных щелей в металлизированном слое ферритового стержня, что значительно снижает трудоемкость изготовления антенного элемента и уменьшает его стоимость.

Антенный элемент работает следующим образом. На вход элемента подается волна с линейной поляризацией, которая преобразуется в волну с круговой поляризацией с помощью статического поляризатора, состоящего из постоянных магнитов 12 и металлического шунта 13. Переключатель поляризации работает следующим образом. Подается напряжение на обмотку 9 сброса и магнитная система система устанавливается в положение -В (фиг.б). Затем подается импульс на обмотку 10 набора заданной дпительности и система переходит в состояние работы с сипналами линейной поляризацией, соответствующее положению I на фиг.б. Если подают другую длительность импульса, получается состояние II, соответствующее состоянию круговой поляризации. При подаче импульса

напряжения большей длительности имеем ортогональную поляризацию (состояние III на фиг.6). Переход в различные состояния (фиг.б) можно осуществлять в различной последовательности, например, начать с состоянияII, затем перейти в состояние I или III.

Антенный элемент имеет низкую стоимость, более компактную конструкцию, удобен в эксплуатации, технологичен в изготовлении. Малый вес, малое потребление энергии, низкие потери, высокое быстродействие и возможность работы с управляемым переключением поляризации в любой последовательности позволяют ктивно применить предпагаемый антенн4йЙ емент в современных РЛС.

Claims (7)

1. Антенный элемент фазированной антенной решетки, содержащий фазовращатель круговой поляризации с обмоткой управления и ферритовыми магнитопроводами, включающий участок металлизированного ферритового стержня круглого сечения, образующий волновод круглого сечения, соединенный через волноводный переход с управляемым переключателем поляризации, включающем участок металлизированного ферритового стержня квадратного сечения, образующий волновод квадратного сечения, и расположенные на его сторонах магнитопроводы, имеющие пазы для фиксации катушки управления переключением поляризации, выполненной с обмотками, расположенными внутри указанных пазов с возможностью обеспечения управляемого перехода с одного вида поляризации на другой в любой последовательности, отличающийся тем, что размер диагонали квадратного сечения соответствующего участка металлизированного стержня не более диаметра участка металлизированного ферритового стержня круглого сечения.

2. Антенный элемент по п.1, отличающийся тем, что фазовращатель круговой поляризации и управляемый переключатель поляризации имеют общий металлизированный ферритовый стержень с соответствующими участками круглого и квадратного сечения.

3. Антенный элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что участок квадратного сечения выполнен в виде сужения на общем металлизированном ферритовом стержне круглого сечения.

4. Антенный элемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что каждый магнитопровод выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с пазом на широкой грани, образующим с поверхностью участка металлизированного ферритового стержня квадратного сечения канал для фиксации катушки управления переключением поляризации.

5. Антенный элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что размеры, в том числе длина и высота, пазов магнитопроводов не более λ/20, где λ - длина волны в свободном пространстве.

6. Антенный элемент по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две обмотки катушки управления расположены внутри пазов магнитопроводов ниже внешней верхней их поверхности.

7. Антенный элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что длина участка металлизированного ферритового стержня квадратного сечения не менее длины, расположенных на нем магнитопроводов, управляемого переключателя поляризации.