20.01.2014
216.012.9906

РЕЗОНАНСНАЯ ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002504873
Дата охранного документа
20.01.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радионавигации и радиолокации. Технический результат - расширение рабочего диапазона частот без ухудшения коэффициента направленного действия и согласования антенны при сохранении направления главного лепестка диаграммы направленности, а также низкой стоимости и высокой технологичности. Для этого в волноводную линию, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы, а на конце - элемент настройки, введены фазосдвигающие устройства, установленные между излучающими элементами и между излучающим элементом и элементом настройки, и связанные с волноводом элементами связи, причем фазосдвигающие устройства в широких пределах меняют фазу проходящего СВЧ сигнала в зависимости от уровня его мощности. 1 ил.
Основные результаты: Волноводно-щелевая антенна, содержащая волноводную линию, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы, элемент настройки, находящийся на конце волноводной линии, отличающаяся тем, что введены фазосдвигающие устройства, установленные в промежутках между излучающими элементами, а также фазосдвигающее устройство, установленное между излучающим элементом и элементом настройки, и связанные с волноводом элементами связи, причем фазосдвигающие устройства в широких пределах меняют фазу проходящего СВЧ сигнала в зависимости от уровня его мощности.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радионавигации и радиолокации.

При создании различных радионавигационных (радиолокационных) устройств возникает задача создания антенн, работающих в двух различных диапазонах, например антенн систем вторичной радиолокации, предназначенных для управления воздушным движением, причем в одном диапазоне происходит передача сигнала, в другом - прием. Антенна должна иметь небольшой вес, низкую стоимость и высокую технологичность и выдерживать большие механические нагрузки. Этими свойствами обладают резонансные волноводно-щелевые антенны, выполненные на основе волноводов, резонаторов или полосковой линии. (Антенны и устройство СВЧ. B.C.Филипов, Л.И.Пономарев, А.Ю.Гринев. Под ред. проф. Д.И.Воскресенского. М., Радио и связь, 1994.).

Так, в отдаленном аналоге заявляемого изобретения - резонансной волноводно-щелевой антенне, содержащей прямоугольный волновод, в одной из стенок которого выполнены излучающие щели, и короткозамкнутый поршень, расположенный на конце антенны, причем расстояние между щелями кратно половине длины волны в волноводе. (Антенны УКВ. Г.3.Айзенберг, В.Г.Ямпольский, О.Н.Терешин. Ч. 2. М., Связь, 1977.) обеспечивается небольшой вес, низкая стоимость, высокая технологичность.

Однако этой антенне присущ следующий недостаток: так как каждая щель отдельно не согласована с волноводом, то все отраженные от щелей волны складываются на входе антенны и коэффициент отражения системы становится большим. Это рассогласование можно компенсировать на входе антенны с помощью элемента настройки (обычно это короткозамкнутый поршень), но уже при малых изменениях частоты согласование нарушается и, следовательно, антенна останется узкополосной. (Антенны и устройство СВЧ. B.C.Филипов, Л.И.Пономарев, А.Ю.Гринев. Под ред. проф. Д.И.Воскресенского. М., Радио и связь, 1994.). Причем при изменении частоты меняется не только согласование антенны, но и другие параметры. На частотах, отличных от резонансной, расстояние между излучателями не равно половине длины волны и поэтому щели в антенне возбуждаются неравномерно и несинфазно, что приводит к искажению диаграмм направленности. Расширение полосы возможно за счет уменьшения количества щелей (Антенны УКВ. Г.3.Айзенберг, В.Г.Ямпольский, О.Н.Терешин. Ч. 2. М., Связь, 1977.), но это неизбежно приводит к увеличению ширины главного лепестка диаграммы направленности, что крайне нежелательно. Широкая диаграмма направленности не позволяет обеспечить высокое разрешение по угловым координатам, а для обеспечения требуемой зоны обслуживания увеличение ширины главного лепестка диаграммы направленности приводит к необходимости увеличения излучаемой мощности передатчика, повышения чувствительности приемной аппаратуры. Все это приводит к значительному усложнению всего изделия и к увеличению его стоимости. Кроме того, невозможно обеспечить согласование в том случае, если антенна предназначена для работы в двух достаточно далеко разнесенных диапазонах частот.

Более близким аналогом, выбранным в качестве прототипа в связи со сходством выполняемой технической задачи, является волноводно-щелевая антенна (авт.св. СССР №1171887, H01Q 13/10,1985), содержащая прямоугольный волновод, в одной из стенок которого выполнены излучающие щели, возбудитель моды Hoi, поглощающую нагрузку, объемный резонатор, установленный снаружи прямоугольного волновода и соединенный с ним отверстием связи, полупроводниковый коммутатор, установленный внутри прямоугольного волновода между поглощающей нагрузкой и последней излучающей щелью на расстоянии от нее, равном четверти длины волны в прямоугольном волноводе, соответствующей положению луча по нормали к оси антенны, детектор, размещенный в объемном резонаторе, и усилитель-ограничитель, при этом детектор, усилитель-ограничитель и полупроводниковый коммутатор соединены последовательно.

Эта антенна обладает большей широкополосностью, так как антенна является согласованной не только на частоте, соответствующей положению луча по нормали к оси антенны, но и на других частотах, однако при изменении частоты изменяется направление главного лепестка диаграммы направленности. Это делает невозможным использование данной антенны для решения задач по обеспечению работоспособности систем вторичной радиолокации. В системах вторичной радиолокации для обеспечения их работоспособности необходимо, чтобы антенна на разных частотах, по крайней мере, имела одно и то же направление главного лепестка диаграммы направленности.

Технический результат предлагаемого изобретения - расширение рабочего диапазона частот без ухудшения коэффициента направленного действия и согласования антенны при сохранении направления главного лепестка диаграммы направленности, а также низкой стоимости и высокой технологичности.

Указанный технический результат достигается тем, что в волноводную линию, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы, а на конце - элемент настройки, введены фазосдвигающие устройства, установленные между излучающими элементами и между излучающим элементом и элементом настройки, причем фазосдвигающие устройства в широких пределах меняют фазу проходящего СВЧ сигнала в зависимости от уровня его мощности.

Известны устройства, использующие при работе разность уровней мощности приходящих СВЧ сигналов (Лебедев И.В., Шнитников А.С., Купцов Е.И. Твердотельные СВЧ ограничители проблемы и решения (обзор). Изв. вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника, 1985, т.28, №10). Однако эти устройства выполняют либо защиту приемных устройств от мощного сигнала (СВЧ ограничители), либо присоединение (переключения) входа устройства к одному из его выходов (например, переключатели прием - передача), т.е. выполняют иную техническую задачу.

Известны устройства, меняющие в широких пределах фазу проходящего СВЧ сигнала (СВЧ фазовращатели и переключатели. Особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. - М., Радио и связь, 1984). Однако во всех известных фазосдвигающих устройствах изменение фазы происходит не за счет разности уровней проходящей мощности, а за счет подачи внешнего управляющего низкочастотного сигнала и не зависит от уровня проходящей мощности. Использование внешних управляющих низкочастотных сигналов для получения необходимого фазового сдвига проходящего СВЧ сигнала приводит к увеличению массогабаритных показателей, увеличению энергопотребления, уменьшению надежности, ухудшению технологичности, увеличению стоимости антенны.

Таким образом, рассмотренные конструктивные признаки данных устройств либо применены в нем по иному назначению либо приводят к увеличению массогабаритных показателей, увеличению энергопотребления, уменьшению надежности, то есть не могут обеспечить работу волноводно-щелевой резонансной антенны на двух различных частотах при сохранении низкой стоимости и высокой технологичности антенны.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 показана предлагаемая волноводно-щелевая антенна.

Волноводно-щелевая антенна содержит волноводную линию 1, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы 2, на конце волноводной линии находится элемент настройки 3 (короткозамкнутый поршень) и фазосдвигающие устройства 4, установленные в промежутках между излучающими элементами 2, а также фазосдвигающее устройство 5 между излучающим элементом 2 и элементом настройки 3 (короткозамкнутым поршнем), и связанными с волноводом 1 элементами связи 6.

Волноводно-щелевая антенна работает следующим образом. Для определенности рассмотрим работу волноводно-щелевой антенны с продольными щелями (излучающими элементами 2), расположенными по одну сторону от средней линии широкой стенки волновода 1. Фазосдвигающие устройства 4, 5 могут быть выполнены различным образом, например, по схеме проходного шлейфного фазовращателя на СВЧ диодах. (СВЧ фазовращатели и переключатели. Особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. - М., «Радио и связь», 1984, с.25). Характерной особенностью предложенного фазовращателя от фазовращателей, описанных в работе «СВЧ фазовращатели и переключатели. Особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. - М., Радио и связь, 1984., является отсутствие цепей управления и обязательное использование в качестве коммутирующих элементов ограничительных диодов (типа 2А557А и др.) вместо переключательных диодов (типа 2А542А и др.). Такого типа фазосдвигающие устройства 4, 5 могут быть соединены с волноводом 1 элементами связи 6, выполненные, например, в виде зондовых переходов. (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. Жук М.С. и Молочков Ю.Б. М., Энергия, 1973, с. 406).

Рассмотрим режим передачи. В режиме передачи на антенну поступает сигнал большой мощности определенной частоты. При прохождении сигнала большой мощности (режим передачи) диоды в фазосдвигающих устройствах 4, 5, связанные с волноводом 1 элементами связи 6, под воздействием мощного ВЧ сигнала (без подачи внешнего сигнала управления) открываются. Фазосдвигающее устройство 4 (проходной шлейфный фазовращатель) с открытыми диодами обеспечивает на частоте передачи при данном расстоянии между излучающими элементами 2 фазовый сдвиг равный 360°. При сдвиге фаз между излучающими элементами 2, равном 360°, излучающие элементы 2 (щели) возбуждаются синфазно, что соответствует направлению максимального излучения по нормали к оси антенны. Фазосдвигающее устройство 5, установленное между последним излучающим элементом 2 и элементом настройки 3, дает фазовый сдвиг, необходимый для компенсации рассогласования на входе антенны. Направление главного лепестка диаграммы направленности в режиме передачи нормально оси антенны.

Рассмотрим режим приема. В режиме приема на антенну поступает сигнал малой мощности с частотой, отличной от частоты сигнала в режиме передачи. При прохождении сигнала малой мощности (режим приема) диоды в фазосдвигающих устройствах 4 закрыты. Проходной шлейфный фазовращатель с закрытыми диодами обеспечивает такой фазовый сдвиг, что на частоте приема, отличной от частоты передачи, и при данном расстоянии между излучающими элементами 2 разность фаз сигнала на этих элементах также равна 360°. При сдвиге фаз между излучающими элементами 2, равном 360°, ВЧ сигналы с излучающих элементов 2 (щелей) так же, как и в режиме передачи, складываются синфазно. При этом направление главного лепестка диаграммы направленности в режиме приема также нормально оси антенны.

Фазосдвигающее устройство 5, установленное между последним излучающим элементом 2 и элементом настройки 3, дает фазовый сдвиг, необходимый для компенсации рассогласования на входе антенны.

Подбирая фазовые сдвиги, которые дает фазосдвигающее устройство 5 в обоих режимах (передачи и приема), можно компенсировать рассогласования на входе антенны как в режиме передачи, так и в режиме приема. При этом появляется дополнительная степень регулировки за счет подбора изменения фазы в данном фазосдвигающем устройстве 5.

Таким образом, предложенная волноводно-щелевая антенна работает в двух различных диапазонах частот без ухудшения согласования и коэффициента направленного действия, при этом направление главного лепестка диаграммы направленности в обоих режимах одинаково (нормально оси антенны), а также имеет низкую стоимость и высокую технологичность прежде всего потому, что отсутствуют внешние управляющие низкочастотные сигналы для получения необходимого фазового сдвига проходящего СВЧ сигнала, необходимость использования которых и приводит к увеличению массогабаритных показателей, увеличению энергопотребления, уменьшению надежности, ухудшению технологичности, увеличению стоимости антенны

Волноводно-щелевая антенна, имеющая другие излучающие элементы 2, например, выполненные в виде продольных щелей, расположенных по обе стороны от средней линии широкой стенки волновода 1, поперечными щелями и др. работает аналогично. Кроме того, в волноводно-щелевой антенне часто используют реактивные вибраторы для получения продольной составляющей поля. Реактивный вибратор представляет собой металлический стержень, ввинченный в волновод (Антенны УКВ. Г.3.Айзенберг, В.Г.Ямпольский, О.Н.Терешин. Ч. 2. М., Связь, 1977.). В этом случае возможно дополнительное использование стержня в качестве элементами связи 6 для фазосдвигающих устройств 4, 5, при этом сохраняется возможность индивидуальной регулировки каждого излучающего элемента 3.

Фазосдвигающее устройство 4 может быть выполнено не только по схеме проходного шлейфного фазовращателя, но и по другим схемам (Антенны и устройство СВЧ. Д.М.Сазонов. М., Высшая школа, 1988.).

Дополнительным положительным результатом данного технического решения является то, что расстояние между излучающими элементами 3 может быть не кратно половине длины волны в волноводе. Это позволяет создавать антенну с определенными параметрами (уровнем ближних или дальних боковых лепестков и т.д.)

Возможно также создание волноводно-щелевой антенны не только на прямоугольном волноводе, но и на других линиях передачи, например полосковой. (Антенны и устройство СВЧ. B.C.Филипов, Л.И.Пономарев, А.Ю.Гринев. Под ред. проф. Д.И.Воскресенского. М., Радио и связь, 1994.).

Использование данного изобретения позволяет создать волноводно-щелевую антенну с широким рабочим диапазоном частот без ухудшения согласования при сохранении низкой стоимости и высокой технологичности.

Волноводно-щелевая антенна, содержащая волноводную линию, на одной из стенок которой находятся излучающие элементы, элемент настройки, находящийся на конце волноводной линии, отличающаяся тем, что введены фазосдвигающие устройства, установленные в промежутках между излучающими элементами, а также фазосдвигающее устройство, установленное между излучающим элементом и элементом настройки, и связанные с волноводом элементами связи, причем фазосдвигающие устройства в широких пределах меняют фазу проходящего СВЧ сигнала в зависимости от уровня его мощности.
РЕЗОНАНСНАЯ ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 35.
10.01.2013
№216.012.19d6

Емкостной датчик для измерения линейных перемещений

Изобретение относится к области прецизионных измерений перемещений посредством измерения емкости и может быть использовано для определения линейных перемещений сканирующих устройств в сканирующих зондовых микроскопах (СЗМ). Сущность: датчик содержит измерительную емкость и опорную емкость,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472106
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a11

Сканирующий зондовый микроскоп для биологических применений

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения с помощью сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) рельефа, линейных размеров и других характеристик объектов, преимущественно в биологии, с одновременным оптическим наблюдением объекта в проходящем через объект...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472165
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.07.2013
№216.012.57f6

Сканирующий зондовый микроскоп, совмещенный с оптическим микроскопом

Устройство относится к сканирующим зондовым микроскопам (СЗМ) и предназначено для одновременной работы зондового и оптического микроскопов с визуализацией данных на экране компьютера. Сущность изобретения заключается в том, что оптический микроскоп содержит базовый элемент с крышкой, на котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488126
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.09.2013
№216.012.7053

Сканирующий зондовый микроскоп

Изобретение относится к нанотехнологии и сканирующей зондовой микроскопии, а более конкретно к устройствам, позволяющим получать информацию о топографической структуре образца, локальной жесткости, трении, а также об оптических свойствах поверхности в режиме близкопольного оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494406
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.12.2013
№216.012.8e7d

Сумматор свч сигналов

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к устройствам сложения (деления) СВЧ сигналов, и может быть использовано для сложения (деления) СВЧ сигналов в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, в телевидении, в измерительной технике. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502160
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.02.2014
№216.012.9fc1

Дальномерный способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Изобретение относится к области определения местоположения источников радиоизлучений. Достигаемый технический результат изобретения - определение координат местоположения источника радиоизлучения известной интенсивности в пассивном режиме в условиях отсутствия взаимной временной синхронизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506605
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.03.2014
№216.012.aaa0

Контактный свч переключатель

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для коммутации СВЧ сигналов в фидерных трактах различного назначения, в частности при создании переключателя фидерных трактов. Достигаемый технический результат - увеличение надежности, увеличение развязки при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509395
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.05.2014
№216.012.c334

Сканирующий зондовый микроскоп для исследования крупногабаритных объектов

Устройство предназначено для проведения зондовых измерений на объектах, имеющих сложную форму, например на трубах в нефтяной и атомной отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что в сканирующий зондовый микроскоп для исследования крупногабаритных объектов, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515731
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.de9e

Нанотехнологический комплекс

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для замкнутого цикла производства и измерения новых изделий наноэлектроники. Нанотехнологический комплекс включает робот-раздатчик с возможностью осевого вращения, сопряженный с камерой загрузки образцов и модулем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522776
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e7b5

Механический свч переключатель

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для коммутации СВЧ-сигналов в фидерных трактах различного назначения, в частности при создании переключателя фидерных трактов. Технические результаты заключаются в увеличениях надежности и рабочей мощности при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525110
Дата охранного документа: 10.08.2014
Показаны записи 1-10 из 36.
10.01.2013
№216.012.19d6

Емкостной датчик для измерения линейных перемещений

Изобретение относится к области прецизионных измерений перемещений посредством измерения емкости и может быть использовано для определения линейных перемещений сканирующих устройств в сканирующих зондовых микроскопах (СЗМ). Сущность: датчик содержит измерительную емкость и опорную емкость,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472106
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a11

Сканирующий зондовый микроскоп для биологических применений

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения с помощью сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) рельефа, линейных размеров и других характеристик объектов, преимущественно в биологии, с одновременным оптическим наблюдением объекта в проходящем через объект...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472165
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.12.2013
№216.012.8e7d

Сумматор свч сигналов

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к устройствам сложения (деления) СВЧ сигналов, и может быть использовано для сложения (деления) СВЧ сигналов в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, в телевидении, в измерительной технике. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502160
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.02.2014
№216.012.9fc1

Дальномерный способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Изобретение относится к области определения местоположения источников радиоизлучений. Достигаемый технический результат изобретения - определение координат местоположения источника радиоизлучения известной интенсивности в пассивном режиме в условиях отсутствия взаимной временной синхронизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506605
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.03.2014
№216.012.aaa0

Контактный свч переключатель

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для коммутации СВЧ сигналов в фидерных трактах различного назначения, в частности при создании переключателя фидерных трактов. Достигаемый технический результат - увеличение надежности, увеличение развязки при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509395
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.05.2014
№216.012.c334

Сканирующий зондовый микроскоп для исследования крупногабаритных объектов

Устройство предназначено для проведения зондовых измерений на объектах, имеющих сложную форму, например на трубах в нефтяной и атомной отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что в сканирующий зондовый микроскоп для исследования крупногабаритных объектов, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515731
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.de9e

Нанотехнологический комплекс

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для замкнутого цикла производства и измерения новых изделий наноэлектроники. Нанотехнологический комплекс включает робот-раздатчик с возможностью осевого вращения, сопряженный с камерой загрузки образцов и модулем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522776
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e7b5

Механический свч переключатель

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для коммутации СВЧ-сигналов в фидерных трактах различного назначения, в частности при создании переключателя фидерных трактов. Технические результаты заключаются в увеличениях надежности и рабочей мощности при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525110
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.09.2014
№216.012.f5c1

Нанотехнологический комплекс на основе ионных и зондовых технологий

Использование: для замкнутого цикла производства новых изделий наноэлектроники. Сущность изобретения заключается в том, что в нанотехнологический комплекс на основе ионных и зондовых технологий, включающий распределительную камеру со средствами откачки, в которой расположен центральный робот...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528746
Дата охранного документа: 20.09.2014
10.01.2015
№216.013.1b48

Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии. Микроскоп с устройством включает платформу (1), держатель образца (2) с образцом (3), установленные на сканирующем устройстве (4), сопряженном с платформой (1), блок сближения (5), систему регистрации (6), состоящую из источника...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538412
Дата охранного документа: 10.01.2015

Похожие РИД в системе