×
27.04.2013
216.012.3bcb

АКТИВНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к антенной технике, в частности к активным пространственным передающим антенным решеткам миллиметрового диапазона волн, и может быть использовано при создании антенн с немеханическим качанием луча антенны для сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации. Техническим результат - обеспечение требуемого пространственного поляризационного распределения на элементах активной пространственной передающей решетке. Для этого требуемое пространственное поляризационное распределение на элементах активной пространственной передающей антенной решетки получают путем программируемого управления запуском (включениями) поляризационных преобразователей, размещенных на столбцах и строках матрицы антенной решетки, что позволяет осуществлять пространственное переключение N-уровней поляризации сформированного потока электромагнитных волн ФАР, обеспечивающее при совместном использовании многократных фазоманипулированных сигналов передачу сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации от КА до наземных приемных комплексов дистанционного зондирования Земли. Активная пространственная передающая антенная решетка содержит: задающий смеситель, распределитель служебных сигналов столбцов матрицы, распределитель служебных сигналов строк матрицы, К формирователей импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы для включения поляризационных преобразователей, L формирователей импульсов напряжения служебных сигналов строк матрицы для включения поляризационных преобразователей, n поляризационных преобразователей, суммирующая схема служебного управляющего сигнала. 1 ил.
Основные результаты: Активная пространственная передающая антенная решетка содержит n-поляризационных преобразователей, где n - целое число больше 1, размещенных в узлах матрицы, содержащей К столбцов и L строк, где К и L - целое число больше 1, задающий смеситель, на который подаются сигналы служебных частот f и Δf, выходные сигналы служебных частот f=f+Δf и f=f-Δf задающего смесителя подаются соответственно на распределитель служебных сигналов столбцов матрицы и распределитель служебных сигналов строк матрицы, при этом выходы распределителя служебных сигналов столбцов матрицы соединены с первыми входами К формирователей импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы, вторые входы которых соединены соответственно с дополнительными выходами поляризационных преобразователей первой строки матрицы, а выходы формирователей импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы соединены с первыми входами поляризационных преобразователей соответствующих столбцов матрицы, при этом выходы распределителя служебных сигналов строк матрицы соединены с первыми входами К формирователей импульсов напряжения служебных сигналов строк матрицы, вторые входы которых соединены соответственно с дополнительными выходами поляризационных преобразователей первого столбца матрицы, а выходы формирователей импульсов напряжения служебных сигналов строк матрицы соединены со вторыми входами поляризационных преобразователей соответствующих строк матрицы, при этом третьи входы поляризационных преобразователей матрицы объединены и являются передающим входом матрицы, а выходы поляризационных преобразователей также объединены по столбцам и строкам матрицы суммирующей схемой служебного управляющего сигнала, выход которой является приемным выходом матрицы, при этом формирователи импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы и формирователи импульсов служебных сигналов строк матрицы для поляризационных преобразователей выполнены аналогично и с возможностью включения поляризационных преобразователей с задержкой служебного сигнала с помощью устройства управления.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к антенной технике, в частности к активным пространственным передающим антенным решеткам миллиметрового диапазона волн, и может быть использовано при создании антенн с немеханическим качанием луча антенны для сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации.

Из уровня техники известно, что имеются устройства, использующие фазовую модуляцию сигнала (ФМ), фазоманипулированные сигналы (ФМн), многократно фазоманипулированные сигналы (МФМн), где М=2N [Л1].

Из уровня техники известно, что по характеру распределения излучателей в раскрыве различают эквидистантные и неэквидистантные фазированные решетки (ФАР). В эквидистантных ФАР обычно выбирают достаточно малые размеры элементов. В неэквидистантных ФАР элементы располагают на неодинаковых расстояниях друг от друга при небольшом числе элементов.

По способу изменения фазовых сдвигов различают ФАР с электрическим сканированием или дисперсиями волн в волноводе.

Из уровня техники известны ФАР, схемы с фазировкой на промежуточной частоте и схемы с двойным преобразованием частоты [Л5].

Недостатком известных схем является использование гетеродина с качающейся частотой и частотно-зависимые линии задержки, что не обеспечивает сложение фаз от строк и столбцов.

Из уровня техники известны различные схемы сформирования фазового распределения в раскрыве ФАР:

- «Способ получения требуемого фазового распределения на элементах пространственной фазированной антенной решетки и пространственная ФАР (варианты)» (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2282921 С1, МПК H01Q 3/26, опубл. 27.08.2006);

- «Универсальная самофокусирующая активная пространственная приемопередающая антенная решетка обратного излучения» (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2334319 С1, МПК H01Q 3/26, H01Q 21/00, опубл. 20.09.2008);

- «Пространственная приемопередающая фазированная антенная решетка (варианты)» (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2287876 С1, МПК H01Q 3/26, опубл. 20.11.2006);

- «Активная пространственная приемопередающая антенная решетка обратного излучения» (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2312435 С1, МПК H01Q 21/00, опубл. 10.12.2007).

Недостатком всех вышеуказанных известных из уровня техники технических решений, которые охватывают все основные возможности формирования фаз в антенных решетках, является необходимость использования фазовращателей различного типа, что позволяет их применять в фазированных решетках с излучателями, подключаемым к одномодовым оптическим волокнам.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение требуемого пространственного поляризационного распределения на элементах активной пространственной передающей антенной решетки путем программируемого управления запуском (включением) поляризационных преобразователей, размещенных на столбцах и строках матрицы антенной решетки, что позволяет осуществлять пространственное переключение N-уровней поляризации сформированного потока электромагнитных волн ФАР, обеспечивающее при совместном использовании многократных фазоманипулированных сигналов передачу сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации от КА до наземных приемных комплексов дистанционного зондирования Земли.

Математические преобразования, касающиеся описания поляризации векторов электромагнитного поля (через уравнения Максвелла, операторы ротора, дивергенции, формул Стокса, теоремы Грина и т.д.), наиболее полно показаны в [Л3]. Однако в ней не рассмотрена схема модуляции поляризации.

Из теории радиотехники [Л1] известно, что поляризация электромагнитного поля (ЭМП) образуется в антенно-фидерных устройствах (АФУ) антенн следующим образом.

ЭМП образуется из двух векторов и , которые перпендикулярны друг другу, а также перпендикулярны направлению излучения. Вектора и жестко связаны между собой через волновые соотношения. Изменяя, например параметры вектора , одновременно изменяются параметры вектора . Вращение вектора может быть обеспечено путем установки в узлах матрицы антенной решетки поляризационных преобразователей, которые управляются уровнем напряжения, регулируемым с помощью устройства управления.

Признаки и сущность изобретения поясняются в последующем описании, иллюстрируемом чертежом (см. фиг.1), где представлена структурная электрическая схема активной пространственной передающей антенной решетки.

Активная пространственная передающая антенная решетка содержит:

1 - задающий смеситель;

2 - распределитель служебных сигналов столбцов матрицы;

3 - распределитель служебных сигналов строк матрицы;

4 - К формирователей импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы для включения поляризационных преобразователей;

5 - L формирователей импульсов напряжения служебных сигналов строк матрицы для включения поляризационных преобразователей;

6 - n поляризационных преобразователей;

7 - суммирующая схема служебного управляющего сигнала.

Активная пространственная передающая антенная решетка работает следующим образом.

Сигналы служебных частот строки матрицы f1=f+Δf столбца матрицы f2=f-Δf получаются на задающем смесителе. Эти сигналы поступают на формирователи импульсов напряжения служебных сигналов столбцов и строк матрицы соответственно через распределители служебных сигналов столбцов и строк матрицы соответственно. На другой вход задающего смесителя поступают сигналы частоты F, принимаемые элементами опорных линеек решетки. Требуемое пространственное поляризационное распределение на элементах активной пространственной передающей антенной решетки получают путем программируемого управления запуском (включением) поляризационных преобразователей, размещенных на столбцах и строках матрицы антенной решетки, с помощью устройства управления, что позволяет осуществлять пространственное переключение N-уровней поляризации сформированного потока электромагнитных волн ФАР, обеспечивающее при совместном использовании многократных фазоманипулированных сигналов передачу сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации от КА до наземных приемных комплексов дистанционного зондирования Земли.

В [Л.4] рассмотрены различные виды поляризационной модуляции. В ней отмечено, что проблема управления параметрами поляризации волн, анализ способов передачи сообщений поляризационно-модулированными сигналами, а также вопросы синтеза и анализа приемных систем таких сигналов еще мало изучены. Однако в данной работе совершенно не рассмотрены какие-либо виды поляризационной манипуляции, когда M=2N уровней.

Из уровня техники известно, что векторы поляризации и в различной комбинации применяются для получения дополнительной информации о качестве объекта при радиолокации, но не для повышения скорости передачи данных. Из уровня техники известно, что в американских космических аппаратах «World View» для повышения в два раза скорости передачи используется метод, когда по двум каналам передается информация с использованием правой и левой поляризации. Но во всех перечисленных выше способах не используется N-уровневая поляризация в качестве способа многоуровневой манипуляции поляризации.

При двукратной фазовой манипуляции в Х-диапазоне скорость передачи данных равна 245 Мбит/с, а при трехкратной фазовой манипуляции скорость передачи равна 800 Мбит/с (при одной и той же полосе пропускания). В настоящее время применяется многократная фазовая манипуляция до 128 ФМ.

При многоуровневой поляризации, где Мн=2N - скорость передаваемой информации может быть увеличена в Мн раз.

Формирование сфокусированного луча антенной решетки для передачи многократных фазоманипулированных по фазе электромагнитных излучений активной решетки осуществляется одновременно с многократной поляризационной манипуляцией сигналов для передачи информации с использованием ФАР.

Переключение поляризационных преобразователей обеспечивается:

- применением оптических переключателей в оптоволоконных устройствах, обеспечивающих требуемое быстродействие для переключения поляризационных преобразователей [Л2];

- применением устройств, разработанных на использование квантовых эффектов в наномасштабной электронике, предназначенной для обработки и хранения массивов информации при скоростях более 10 Гбит/с [Л2];

- применение многослойных (до 40 слоев) плат, размеров 25×25 см, на которых можно разместить более 2-х триллионов квантовых точек (фрагмент проводника или полупроводника, ограниченный по трем пространственным измерениям в области не более 10 нм и содержащий электроны проводимости) [Л2], запись и хранение информации плотностью записи 1 Терабит на 1 квадратный дюйм, т.е. в 40 раз больше, чем позволяют современные технологии, нанотранзисторы, способные работать с частотой десятков ТГц. Терагерцовый микропроцессор может работать в 25 раз быстрее и потреблять меньше энергии, чем ЧИП Pentium 4.

Источники информации

1. У.Томас. Электронные системы связи. Москва, издательство Техносфера, 2007, пер. с англ. 1360 с.

2. Л.Уильямс, У.Адамс. Нанотехнологии, издательство ЭКСМО, Москва. 2009.

3. М.Борн, Э.Вольф. Основы оптики, гл. редакция Физматиздат, М., 1970, 855 с.

4. Ю.Г.Гусев, А.Д.Филатов, А.П.Сополев. Поляризационная модуляция, М., Изд. Сов.Радио, 1974, 288 с.

5. Д.И.Вознесенский и др. Активные фазированные решетки, Москва, Группа USSR, 2004.

Активная пространственная передающая антенная решетка содержит n-поляризационных преобразователей, где n - целое число больше 1, размещенных в узлах матрицы, содержащей К столбцов и L строк, где К и L - целое число больше 1, задающий смеситель, на который подаются сигналы служебных частот f и Δf, выходные сигналы служебных частот f=f+Δf и f=f-Δf задающего смесителя подаются соответственно на распределитель служебных сигналов столбцов матрицы и распределитель служебных сигналов строк матрицы, при этом выходы распределителя служебных сигналов столбцов матрицы соединены с первыми входами К формирователей импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы, вторые входы которых соединены соответственно с дополнительными выходами поляризационных преобразователей первой строки матрицы, а выходы формирователей импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы соединены с первыми входами поляризационных преобразователей соответствующих столбцов матрицы, при этом выходы распределителя служебных сигналов строк матрицы соединены с первыми входами К формирователей импульсов напряжения служебных сигналов строк матрицы, вторые входы которых соединены соответственно с дополнительными выходами поляризационных преобразователей первого столбца матрицы, а выходы формирователей импульсов напряжения служебных сигналов строк матрицы соединены со вторыми входами поляризационных преобразователей соответствующих строк матрицы, при этом третьи входы поляризационных преобразователей матрицы объединены и являются передающим входом матрицы, а выходы поляризационных преобразователей также объединены по столбцам и строкам матрицы суммирующей схемой служебного управляющего сигнала, выход которой является приемным выходом матрицы, при этом формирователи импульсов напряжения служебных сигналов столбцов матрицы и формирователи импульсов служебных сигналов строк матрицы для поляризационных преобразователей выполнены аналогично и с возможностью включения поляризационных преобразователей с задержкой служебного сигнала с помощью устройства управления.
АКТИВНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 86 items.
20.01.2013
№216.012.1def

Малогабаритная свч-антенна на основе метаматериала

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при создании и изготовлении малогабаритных антенн, обеспечивающих сужение диаграммы направленности. Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик СВЧ-антенн при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473157
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.2478

Электронное устройство оперативного восстановления измерений псевдодальности

Изобретение относится к области создания портативных навигационных приемников, а также средств автономного контроля навигационных сигналов спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS. Достигаемый технический результат заявленного изобретения - возможность создания навигационных приемников с функцией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474838
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247f

Способ формирования навигационных радиосигналов навигационных космических аппаратов (нка) на геостационарной орбите (гсо) и/или навигационных космических аппаратов (нка) на геосинхронной наклонной орбите (гсно) с помощью земных станций и система для его реализации

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам спутникового наземного позиционирования, и может быть использовано для определения местоположения и навигации потребителя. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы за счет автономной оценки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474845
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24f1

Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа

29 Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи лунной базы на обратной стороне Луны. Для этого три лунных спутника-ретранслятора выведены в точки либрации системы Луна-Земля, через которые осуществляется связь расположенной на обратной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474959
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28c5

Способ обеспечения постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности марса с землей и система для осуществления данного способа

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в космической технике. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности Марса (ОБМ) с Землей и управления аппаратурой ОБМ. Для этого используют две подсистемы связи, составляющих единую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475957
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.04.2013
№216.012.37ff

Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов

Изобретение относится к области изготовления дискретных полупроводниковых приборов. Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов включает формирование структуры планарного диода на кремниевой монокристаллической подложке, формирование металлизации рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479888
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bae

Устройство для приема дискретных сигналов

Изобретение относится к области систем передачи и приема дискретных сигналов. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости при приеме дискретных сигналов путем реализации посимвольного приема. Устройство для приема дискретных сигналов содержит первый 1, второй 2 и третий 3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480839
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bcd

Многодиапазонная антенна круговой поляризации с метаматериалом

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемо-передающей многочастотной антенны или элемента фазированной антенной решетки. Техническим результатом изобретения является достижение большей компактности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480870
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.06.2013
№216.012.4deb

Система для проведения испытаний на безотказность и электротермотренировки цифровых интегральных схем (ис) и сверхбольших интегральных схем (сбис)

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для проведения испытаний на безотказность и электротермотренировки корпусированных цифровых интегральных схем. Устройство состоит из приборной стойки для размещения испытательного оборудования; тестера для осуществления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485529
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.5b09

Антенный излучатель с узкой диаграммой направленности на основе метаматериала

Изобретение относится к антенным устройствам и может быть использовано как отдельная антенна, а также в качестве элемента сложной антенны или антенной системы радиочастотного, терагерцового, инфракрасного или оптического диапазонов. Технический результат - уменьшение массогабаритных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488926
Дата охранного документа: 27.07.2013
Showing 1-10 of 67 items.
20.01.2013
№216.012.1def

Малогабаритная свч-антенна на основе метаматериала

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при создании и изготовлении малогабаритных антенн, обеспечивающих сужение диаграммы направленности. Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик СВЧ-антенн при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473157
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.2478

Электронное устройство оперативного восстановления измерений псевдодальности

Изобретение относится к области создания портативных навигационных приемников, а также средств автономного контроля навигационных сигналов спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS. Достигаемый технический результат заявленного изобретения - возможность создания навигационных приемников с функцией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474838
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247f

Способ формирования навигационных радиосигналов навигационных космических аппаратов (нка) на геостационарной орбите (гсо) и/или навигационных космических аппаратов (нка) на геосинхронной наклонной орбите (гсно) с помощью земных станций и система для его реализации

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам спутникового наземного позиционирования, и может быть использовано для определения местоположения и навигации потребителя. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы за счет автономной оценки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474845
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24f1

Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа

29 Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи лунной базы на обратной стороне Луны. Для этого три лунных спутника-ретранслятора выведены в точки либрации системы Луна-Земля, через которые осуществляется связь расположенной на обратной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474959
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28c5

Способ обеспечения постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности марса с землей и система для осуществления данного способа

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в космической технике. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности Марса (ОБМ) с Землей и управления аппаратурой ОБМ. Для этого используют две подсистемы связи, составляющих единую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475957
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.04.2013
№216.012.37ff

Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов

Изобретение относится к области изготовления дискретных полупроводниковых приборов. Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов включает формирование структуры планарного диода на кремниевой монокристаллической подложке, формирование металлизации рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479888
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bae

Устройство для приема дискретных сигналов

Изобретение относится к области систем передачи и приема дискретных сигналов. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости при приеме дискретных сигналов путем реализации посимвольного приема. Устройство для приема дискретных сигналов содержит первый 1, второй 2 и третий 3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480839
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bcd

Многодиапазонная антенна круговой поляризации с метаматериалом

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемо-передающей многочастотной антенны или элемента фазированной антенной решетки. Техническим результатом изобретения является достижение большей компактности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480870
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.06.2013
№216.012.4deb

Система для проведения испытаний на безотказность и электротермотренировки цифровых интегральных схем (ис) и сверхбольших интегральных схем (сбис)

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для проведения испытаний на безотказность и электротермотренировки корпусированных цифровых интегральных схем. Устройство состоит из приборной стойки для размещения испытательного оборудования; тестера для осуществления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485529
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.5b09

Антенный излучатель с узкой диаграммой направленности на основе метаматериала

Изобретение относится к антенным устройствам и может быть использовано как отдельная антенна, а также в качестве элемента сложной антенны или антенной системы радиочастотного, терагерцового, инфракрасного или оптического диапазонов. Технический результат - уменьшение массогабаритных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488926
Дата охранного документа: 27.07.2013
+ добавить свой РИД