×
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 11-20 из 35.
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
27.08.2015
№216.013.73df

Нестационарная перископическая антенная система

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радиосвязи и радиолокации. Антенная система состоит из опоры со свободным центром, излучателя, расположенного внутри опоры со свободным центром, и зеркала-переизлучателя, установленного на опоре....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561238
Дата охранного документа: 27.08.2015
13.01.2017
№217.015.66db

Многозондовый датчик контурного типа для сканирующего зондового микроскопа

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии и может использоваться в условиях ограниченного доступа к зондам, например, в вакууме или агрессивной среде. Многозондовый датчик контурного типа содержит основание, на котором по внешнему контуру первыми концами закреплены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592048
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.688f

Устройство манипулирования

Устройство манипулирования относится к области точной механики и может быть использовано для точного перемещения объектов, например, в зондовой микроскопии. Заявленное устройство манипулирования включает основание (1) с блоком направляющих, на котором установлена подвижная каретка (2),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591871
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.72e6

Вращающееся соединение

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к устройствам антенно-фидерной системы, используемым для передачи сверхвысокочастотной энергии между неподвижной частью радиолокационной станции (РЛС), например стационарными (неподвижными) передатчиками, приемниками, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598182
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.7337

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. Согласно изобретению в механическом СВЧ переключателе, содержащем входной и выходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598180
Дата охранного документа: 20.09.2016
25.08.2017
№217.015.be64

Сканирующий зондовый микроскоп для оптической спектрометрии

Изобретение предназначено для оптической микроскопии и спектрометрии комбинационного рассеяния, люминесценции или флуоресценции с использованием зондового датчика в качестве оптической антенны. Микроскоп содержит основание 1, измерительную головку 2, зондовый датчик 3, держатель зондового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616854
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c115

Нестационарная перископическая антенная система

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радиосвязи и радиолокации. Антенная система состоит из опоры со свободным центром, излучателя, расположенного внутри опоры со свободным центром, переизлучателя, установленного на опоре и имеющего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617517
Дата охранного документа: 25.04.2017
26.08.2017
№217.015.d450

Антенная система с механическим сканированием диаграммы направленности

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радионавигации и радиолокации. Технический результат предлагаемого изобретения - уменьшение потерь, СВЧ сигнала, упрощение конструкции и увеличение надежности при сохранении малой инерционности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622226
Дата охранного документа: 13.06.2017
Показаны записи 11-20 из 36.
27.08.2015
№216.013.73df

Нестационарная перископическая антенная система

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радиосвязи и радиолокации. Антенная система состоит из опоры со свободным центром, излучателя, расположенного внутри опоры со свободным центром, и зеркала-переизлучателя, установленного на опоре....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561238
Дата охранного документа: 27.08.2015
13.01.2017
№217.015.66db

Многозондовый датчик контурного типа для сканирующего зондового микроскопа

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии и может использоваться в условиях ограниченного доступа к зондам, например, в вакууме или агрессивной среде. Многозондовый датчик контурного типа содержит основание, на котором по внешнему контуру первыми концами закреплены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592048
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.688f

Устройство манипулирования

Устройство манипулирования относится к области точной механики и может быть использовано для точного перемещения объектов, например, в зондовой микроскопии. Заявленное устройство манипулирования включает основание (1) с блоком направляющих, на котором установлена подвижная каретка (2),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591871
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.72e6

Вращающееся соединение

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к устройствам антенно-фидерной системы, используемым для передачи сверхвысокочастотной энергии между неподвижной частью радиолокационной станции (РЛС), например стационарными (неподвижными) передатчиками, приемниками, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598182
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.7337

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. Согласно изобретению в механическом СВЧ переключателе, содержащем входной и выходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598180
Дата охранного документа: 20.09.2016
25.08.2017
№217.015.be64

Сканирующий зондовый микроскоп для оптической спектрометрии

Изобретение предназначено для оптической микроскопии и спектрометрии комбинационного рассеяния, люминесценции или флуоресценции с использованием зондового датчика в качестве оптической антенны. Микроскоп содержит основание 1, измерительную головку 2, зондовый датчик 3, держатель зондового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616854
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c115

Нестационарная перископическая антенная система

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радиосвязи и радиолокации. Антенная система состоит из опоры со свободным центром, излучателя, расположенного внутри опоры со свободным центром, переизлучателя, установленного на опоре и имеющего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617517
Дата охранного документа: 25.04.2017
26.08.2017
№217.015.d450

Антенная система с механическим сканированием диаграммы направленности

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радионавигации и радиолокации. Технический результат предлагаемого изобретения - уменьшение потерь, СВЧ сигнала, упрощение конструкции и увеличение надежности при сохранении малой инерционности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622226
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.e44f

Антенная система вторичного радиолокатора

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем во вторичной радиолокации. Антенная система вторичного радиолокатора состоит из основной антенны канала запроса, антенны канала подавления боковых лепестков, установленной вне основной антенны канала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626221
Дата охранного документа: 24.07.2017
26.08.2017
№217.015.ed14

Устройство углового сканирования

Изобретение относится к точной механике и может быть использовано для углового перемещения отражающего элемента. Сущность изобретения заключается в том, что устройство углового сканирования содержит корпус 1, на котором закреплен пьезоэлектрический элемент 3 посредством первого конца 4...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628673
Дата охранного документа: 21.08.2017
+ добавить свой РИД