×
20.08.2016
216.015.4a92

Результат интеллектуальной деятельности: АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С ЧАСТОТНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002594643
Дата охранного документа
20.08.2016
Аннотация: Изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике. Особенностью заявленной антенной решетки с частотным сканированием является то, что антенная решетка выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины. Техническим результатом является применение антенной решетки в широком диапазоне длин волн. 6 ил.
Основные результаты: Антенная решетка с частотным сканированием, содержащая N-канальный делитель мощности с периодической системой направленных ответвителей и N-oe число волноводно-щелевых линеек, отличающаяся тем, что антенная решетка выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины.

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехнике, а именно к конструкции антенной решетки с частотным сканированием, которая может быть использована в радиолокации, радионавигации и других радиотехнических системах.

Известные и широко используемые на практике конструкции антенных решеток с частотным сканированием («Сканирующие антенные системы СВЧ» т. III, стр. 156-242, перевод с английского, изд. «Сов. радио», 1967 г.; Д.Н. Воскресенский «Устройства СВЧ и антенны», стр. 313-355, изд. «Радиотехника», 2006 г.), как правило, состоят из двух основных узлов: многоканального делителя мощности последовательного типа, к выходам которого подключены линейки волноводно-щелевых излучателей. Делитель мощности формирует диаграмму направленности антенны и обеспечивает ее сканирование в вертикальной плоскости за счет изменения рабочей частоты. Волноводно-щелевые линейки формируют диаграмму направленности антенны в горизонтальной плоскости. При этом обзор пространства в горизонтальной (азимутальной) плоскости обеспечивается за счет механического вращения антенны вокруг вертикальной оси.

Конструктивно делитель мощности часто выполняется в виде синусоидального (змейкового) волновода, свернутого в Е-плоскости, с периодической системой волноводных или коаксиальных выходов. Применительно к дециметровому диапазону длин волн наилучшими характеристиками обладают делители мощности, в которых в качестве элементов связи используются направленные ответвители, например волноводно-полосковые с коаксиальными выходами (Патент РФ №2249889, патент РФ №2250540).

Однако практическая реализация делителя мощности с использованием волноводно-коаксиальных направленных ответвителей в сантиметровом диапазоне длин волн оказывается весьма затруднительной из-за малости сечения волноводного канала.

Волноводно-щелевые линейки обычно выполняются с использованием готового волновода стандартного сечения, в одной из узких стенок которого с шагом в половину длины волны в волноводе прорезаны переменно-наклонные щели.

Однако использование в волноводно-щелевых линейках переменно-наклонных щелевых излучателей обуславливает образование в диаграмме направленности антенны так называемых кроссполяризационных лепестков, уровень которых достигает до минус 13 дБ (-13 дБ) относительно основного максимума. Поэтому антенны с частотным сканированием с использованием наклонно-щелевых излучателей имеют низкий коэффициент полезного действия (КПД) и не обладают требуемой помехозащищенностью.

Основной целью данного изобретения является создание конструкции антенной решетки с частотным сканированием, удовлетворяющей современным требованиям по электрическим параметрам и пригодной для практической реализации в широком диапазоне длин волн, и прежде всего в сантиметровом диапазоне.

Для достижения поставленных целей предлагается конструкция антенной решетки с частотным сканированием, содержащей N-канальный делитель мощности с периодической системой направленных ответвителей и N-oe число волноводно-щелевых линеек, выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины.

Предлагаемая антенная решетка с частотным сканированием подробно иллюстрируется на фиг. 1-6.

На фиг. 1 и 2 показана конструкция предлагаемой антенной решетки в двух проекциях.

На фиг. 3 и 4 приведены электродинамическая модель волноводно-щелевого направленного ответвителя и зависимость коэффициента связи Кс от переменного параметра - угла наклона щели α относительно вертикальной оси.

На фиг. 5 и 6 представлены электродинамическая модель волноводно-щелевого излучателя, возбуждаемого петлеобразым проводником, и зависимость коэффициента излучения Ки от угла наклона плоскости проводника к оси волновода β.

Конструктивно предлагаемая антенная решетка с частотным сканированием (см. фиг. 1) состоит (см. фиг. 2) из трех механически сочленяемых плит 1, 2 и 3. В плитах 1 и 2 методом фрезерования на глубину в полширины волновода выполнены каналы 4 и 5 змейкового волновода 6, свернутого в Е-плоскости волновода, а в плитах 2 и 3 - каналы 7 и 8, образующие волноводно-щелевые линейки 9. Волноводный вход 10 делителя мощности, имеющий стандартное сечение а×в, согласуется со змейковым волноводом 6 сечением а′×в′ посредством ступенчатого перехода 11.

Высота волноводного канала делителя в′, ширина а′ и длина одного полного витка змейкового волновода lв определяются расчетами электродинамической модели на компьютере с учетом предъявляемых требований к электрическим параметрам антенны с частотным сканированием: диапазону рабочих частот, допустимую КСВН на входе, сектору сканирования в вертикальной плоскости и уровню боковых лепестков. Электрическая связь змейкового волновода 6 с волноводно-щелевыми линейками 9 осуществляется через щели 12, прорезанные в общей узкой стенке 13 двух волноводов. Для обеспечения направленной связи щели 12 разнесены на расстояние d1=0,25λв (где λв - средняя длина волны в змейковом волноводе). Для взаимной компенсации отражений от четных и нечетных направленных ответвителей, они также смещены на расстояние d2=0,25λв. Для компенсации отражений от изгибов змейкового волновода длина одного полного витка Lв выбрана равной нечетному числу полуволн

Lв=0,5λв(2к+1),

где к - любое целое число, определяемое с учетом требуемого сектора сканирования антенны в вертикальной плоскости.

Деление мощности, поступающей на вход 10 антенны, между волноводно-щелевыми линейками 9 определяется требуемой диаграммой направленности антенны в вертикальной плоскости (точнее, допустимым уровнем боковых лепестков) и обеспечивается размерами щелей 12, их количеством и углом наклона αп, где п - порядковый номер канала делителя и линейки,

Требуемые углы наклона αп щелей могут быть определены по графику, приведенному на фиг. 4, полученному расчетами на компьютере матрицы рассеяния электродинамической модели волноводно-щелевого ответвителя.

Диаграмма направленности антенной решетки в горизонтальной плоскости определяется амплитудно-фазовым распределением излучения из щелей 14 линеек. Для устранения в диаграмме направленности антенны нежелательных кроссполяризационных лепестков щелевые излучатели 14 в волноводно-щелевых линейках 9 ориентированы перпендикулярно продольной оси волновода, а их возбуждение осуществляется U-образными проводниками 15 примерно полуволновой длины.

Конструкция и размеры волноводно-щелевых линеек 9 (сечение волноводного канала, число и размеры излучающих щелей 14, размеры и ориентация U-образных проводников 15) определяются требуемой диаграммой направленности антенны в горизонтальной плоскости. Ширину волноводного канала а″ линейки целесообразно выбрать равной ширине волноводного канала делителя мощности (а″=а′), а высоту b″ - с учетом оптимальной длины щели, которая, примерно, равна половине средней длины волны λ0. Для устранения резонанса отражений в пределах рабочего диапазона частот расстояния между щелями d3 целесообразно выбрать из условия d3вн, где λвн - длина волны в волноводе, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона частот.

Коэффициент излучения Кизл прямой щели 14 определяется углом наклона β плоскости проводника 15 к продольной оси волновода. Оптимальная длина l проводника 15 примерно равна половине средней длине волны свободного пространства λ0. При постоянных размерах ширины S щелей 14, диаметра d проводников 15 коэффициент излучения из щели Кизл=10lg Р31 будет определяться только углом наклона β.

Для обеспечения синфазности излучений четными и нечетными линейками (с учетом противофазности выходов делителя) плоскости проводников 15, определяемые углами βп в четных и нечетных линейках, ориентированы в противоположные стороны.

На фиг. 6 приведена примерная зависимость коэффициента излучения Кизл из щели (см. фиг. 5) в зависимости от угла наклона β плоскости проводника к продольной оси волновода.

Антенная решетка с частотным сканированием также включает в себя поглощающие нагрузки (16 и 17): 16 - устанавливаемые в развязанных плечах делителя и на конце волноводно-щелевых линеек и 17 - на конце делителя, а также диэлектрические пластины 18, закрывающие щелевые излучатели 14. В качестве поглощающих нагрузок 16 и 17 могут быть использованы клинообразные нагрузки из СВЧ поглотителя типа ферроэпоксид или кремний-керамит, а диэлектрические пластины 18 - из радиопрозрачного материала (фторопласт-4 или стеклотекстолит).

Антенная решетка с частотным сканированием, содержащая N-канальный делитель мощности с периодической системой направленных ответвителей и N-oe число волноводно-щелевых линеек, отличающаяся тем, что антенная решетка выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины.
АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С ЧАСТОТНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ
АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С ЧАСТОТНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ
АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С ЧАСТОТНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ
АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С ЧАСТОТНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 14.
10.08.2016
№216.015.535f

Волноводно-щелевая антенная решетка (варианты)

Изобретение относится к антеннам сверхвысоких частот. Особенностью заявленных волноводно-щелевых антенных решеток является то, что в общей схеме волноводно-щелевой антенной решетки в вертикальной плоскости фазовое распределение вычисляется методом перебора для кроссполяризационного излучения по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593914
Дата охранного документа: 10.08.2016
29.12.2017
№217.015.f0cc

Способ получения трийодида галлия

Изобретение может быть использовано для получения катализаторов органического синтеза, промежуточных соединений при синтезе высокочистого галлия, для химических методов синтеза полупроводниковых соединений AB. Для получения трийодида галлия из металлического галлия и йода их взаимодействие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638988
Дата охранного документа: 19.12.2017
13.02.2018
№218.016.26a6

Каскодный генератор, управляемый напряжением

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в синтезаторах частот, работающих вплоть до СВЧ диапазона. Технический результат изобретения заключается в уменьшении спектральной плотности фазовых флуктуаций генераторных устройств каскодного типа. Управляемый напряжением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644067
Дата охранного документа: 07.02.2018
20.04.2019
№219.017.35d7

Перестраиваемый автогенератор гармоники

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в различной приемо-передающей радиоаппаратуре. Технический результат заключается в повышении уровня мощности выделяемой гармоники перестраиваемых генераторов по отношению к выходной мощности колебаний их основной частоты....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685387
Дата охранного документа: 17.04.2019
03.08.2019
№219.017.bcb0

Перестраиваемый генератор со связанными микрополосковыми линиями

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат - снижение уровня фазовых шумов перестраиваемых генераторов с резонансными системами на трехпроводных связанных микрополосковых линиях передач, отличающихся друг от друга на оптимальную величину. Для этого перестраиваемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696207
Дата охранного документа: 31.07.2019
21.11.2019
№219.017.e455

Перестраиваемый автогенератор гармоник

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в различной приемопередающей радиоаппаратуре, работающей вплоть до СВЧ диапазона. Технический результат заключается в повышении уровней мощности выделяемых k-й и n-й гармоник перестраиваемых генераторов по отношению к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706481
Дата охранного документа: 19.11.2019
06.02.2020
№220.017.ff2e

Способ обнаружения, идентификации и мониторинга вибрирующих объектов

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано при создании различных систем обнаружения и идентификации самых разнообразных динамических объектов, испытывающих периодические колебания (вибрации) или вращения благодаря наличию внутренних низкочастотных резонансов. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713433
Дата охранного документа: 05.02.2020
06.07.2020
№220.018.3012

Радиопередатчик свч мощности

Изобретение относится к передающим устройствам высокой мощности. Техническим результатом является снижение массогабаритных параметров и увеличение выходной мощности радиопередатчика. Предложен сверхвысокочастотный (СВЧ) радиопередатчик, включающий источник СВЧ сигнала, источник питания и блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725607
Дата охранного документа: 03.07.2020
24.07.2020
№220.018.35e5

Транзисторный генератор свч с электронной перестройкой частоты

Изобретение относится к области генерирования электрических колебаний. Технический результат заключается в снижении фазовых шумов. Разработанный транзисторный генератор с электронной перестройкой частоты, преимущественно миллиметрового диапазона длин волн, характеризуется максимально высокими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727277
Дата охранного документа: 21.07.2020
26.07.2020
№220.018.3867

Перестраиваемый автогенератор гармоник

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат направлен на одновременное повышение уровней мощности выделяемых нечетных и четных гармоник перестраиваемого генератора по отношению к выходной мощности его колебания основной частоты. Перестраиваемый автогенератор гармоник,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727782
Дата охранного документа: 23.07.2020
Показаны записи 1-8 из 8.
10.08.2016
№216.015.535f

Волноводно-щелевая антенная решетка (варианты)

Изобретение относится к антеннам сверхвысоких частот. Особенностью заявленных волноводно-щелевых антенных решеток является то, что в общей схеме волноводно-щелевой антенной решетки в вертикальной плоскости фазовое распределение вычисляется методом перебора для кроссполяризационного излучения по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593914
Дата охранного документа: 10.08.2016
29.12.2017
№217.015.f0cc

Способ получения трийодида галлия

Изобретение может быть использовано для получения катализаторов органического синтеза, промежуточных соединений при синтезе высокочистого галлия, для химических методов синтеза полупроводниковых соединений AB. Для получения трийодида галлия из металлического галлия и йода их взаимодействие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638988
Дата охранного документа: 19.12.2017
13.02.2018
№218.016.26a6

Каскодный генератор, управляемый напряжением

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в синтезаторах частот, работающих вплоть до СВЧ диапазона. Технический результат изобретения заключается в уменьшении спектральной плотности фазовых флуктуаций генераторных устройств каскодного типа. Управляемый напряжением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644067
Дата охранного документа: 07.02.2018
11.03.2019
№219.016.d904

Устройство суммирования мощности свч (варианты)

Устройство суммирования мощности СВЧ относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в радиопередающих устройствах радиотехнических систем. Устройство содержит K-канальные делитель и сумматор, К M-канальных делителей и сумматоров и N усилителей, где N=K×M. В дециметровом диапазоне длин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002382481
Дата охранного документа: 20.02.2010
29.04.2019
№219.017.43a7

Полосковая щелевая антенна

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к антеннам с частотным сканированием, и может быть использовано в различных радиотехнических системах связи, радиолокации, радионавигации. Полосковая щелевая антенна содержит экранирующий корпус со щелью, изолятор в виде диэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419928
Дата охранного документа: 27.05.2011
09.06.2019
№219.017.7b8f

Многокаскадное устройство суммирования мощности свч-усилителей

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано при разработке радиопередающих устройств для современных радиотехнических систем связи, радиолокации, радионавигации. Многокаскадное устройство суммирования мощности СВЧ-усилителей состоит из n последовательно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339157
Дата охранного документа: 20.11.2008
09.06.2019
№219.017.7d6a

Полосковая щелевая антенна (варианты)

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к антеннам с частотным сканированием, и может быть использовано в различных радиотехнических системах связи, радиолокации, радионавигации. Полосковая щелевая антенна содержит основную и дополнительную полосковую щелевую антенну с проводником в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422955
Дата охранного документа: 27.06.2011
20.04.2023
№223.018.4ab5

Система управления корабельной трёхкоординатной радиолокационной станцией, антенным устройством и приводной частью для неё

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности, к корабельным радиолокационным станциям (РЛС) и радиолокационным комплексам (РЛК). Техническим результатом заявленного изобретения является: повышение эксплуатационной надежности, упрощение процессов регулировки системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002788578
Дата охранного документа: 23.01.2023
+ добавить свой РИД