×
09.06.2019
219.017.76a4

ДВУХДИАПАЗОННАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ЛУЧОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано на борту летательных аппаратов. Технический результат заключается в минимизации воздействия излучения низкочастотного диапазона ФАР на характеристики излучения высокочастотной ФАР при обеспечении высоких эксплуатационных характеристик. Сущность изобретения состоит в том, что двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом содержит фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, линейные волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, и ФАР низкочастотного диапазона, линейные волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру. Линейные волноводные излучатели высокочастотного и низкочастотного диапазонов образуют единую апертуру антенной системы. Центры излучения обеих ФАР совпадают. Линейные волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены между двумя линейными волноводными излучателями высокочастотного диапазона, соединены между собой общими широкими сторонами волноводов и образуют секции, которые соединены между собой короткозамкнутыми волноводами, глубиной L, одновременно кратной нечетному числу четвертей длин волн высокочастотного и низкочастотного диапазонов. Линейные волноводные излучатели высокочастотного диапазона расположены с шагом L, равным 0,9-0,95 длины волны высокочастотного диапазона. Волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены с шагом L, равным 1,8-1,9 длины волны высокочастотного диапазона. Кроме того, отношение частот высокочастотного и низкочастотного диапазонов равно 3,6-4,0. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в размещаемых на борту летательного аппарата радиолокационных станциях (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР), используемых как в системах управления вооружением, так и системах общего назначения (метео-РЛС, РЛС систем управления движением т.д.).

Известны многодиапазонные антенны сантиметрового диапазона («Зарубежная электроника» №3, 1978, с.38-62). Двухчастотные антенные решетки частный случай таких антенн. В известных двухдиапазонных антеннах решена задача «совмещения радиочастотных антенн в одном излучающем раскрыве» (Л.И.Пономарев «Сканирующие многочастотные антенные решетки», гл.6 в кн. «Проблемы антенной техники» / Под ред. Л.Д.Бахраха, Д.И.Воскресенского. Радио и связь, 1989).

Известна двухчастотная ФАР (AP-S Int., Symp., Amherst 1976, New York, 1976, рр 323-325), содержащая группу примыкающих друг к другу открытых концов волноводов высокочастотного и низкочастного диапазона, причем излучатели обоих частотных диапазонов размещены в одной апертуре и представляют собой волноводно-волноводную совмещенную ФАР, а также фидерную систему разводки и управления фазой и амплитудой сигналов.

Известна двухчастотная ФАР (Д.И.Воскресенский, 1994, Антенны и устройства СВЧ, Москва, Радио и связь, с.107, фиг.4.2г), включающая единую апертуру антенной системы, которая образована открытыми концами низкочастотных волноводов, а раскрыв высокочастотных волноводов служит рефлектором для поля низкочастотного диапазона, волноводы низкочастотного диапазона возбуждаются штырями от коаксиальных линий, причем высокочастотные волноводы изучают через отрезки низкочастотных волноводов.

Известна двухчастотная ФАР (Д.И.Воскресенский, 1994, Антенны и устройства СВЧ, Москва, Радио и связь), включающая единую апертуру антенной системы, в которой расположены разночастотные излучатели, два независимых тракта питания, состоящие из делителей мощности высокочастотного и низкочастотного диапазонов, а также двух блоков фазовращателей этих диапазонов, а также полосовых фильтров, включенных на входе делителей мощности и/или перед каждым излучателем. При этом, как правило, излучатели низкочастотного диапазона располагаются над излучателями низкочастотного диапазона.

Известны двухдиапазонные совмещенные антенные решетки (Л.И.Пономарев, Л.В.Гордиенко, А.Ю.Павлов, "Исследование характеристик сканирующих двухчастотных совмещенных вибраторных антенных решеток". Изв. ВУЗов, "Радиоэлектроника", т.36, №5, 1993, с.41-48 и Л.И.Пономарев, В.И.Степаненко, "Результаты анализа и оптимизация двухчастотной совмещенной волноводной ФАР", в кн. "Антенны", сборник статей, вып.34 / Под ред. А.А.Пистолькорса, Москва, Радио и связь, 1986, с.68-84). Решетки-аналоги содержат раскрыв, заполненный излучателями двух типоразмеров: в первом случае это вибраторы, во втором открытые концы волноводов.

Недостатками решеток-аналогов являются сложность конструкции, проблемы с обеспечением одномодовых режимов, отсутствие планарности и нетехнологичность.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом (патент РФ №2177662, МПК Н 01 Q 21/00, 2001), включающая фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, ФАР низкочастотного диапазона, излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру. Излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру антенной системы. Центры излучения обеих ФАР совпадают между собой или сдвинуты на величину периода расположения излучателей высокочастотной ФАР. Излучатели высокочастотной ФАР объединены в непрерывные линейки. Излучатели низкочастотной ФАР расположены между линейками высокочастотной ФАР, образуя ряды вибраторных излучателей. Величины периодов расположения излучателей низкочастотной ФАР в ряду выполняют точно в соответствии с требуемым для заданного сектора сканирования значением, а между рядами - дискретно с шагом, кратным значению периода расположения линеек излучателей высокочастотной ФАР.

Совмещение разночастотных ФАР в рамках одной или перекрывающихся апертур позволяет значительно расширить их функциональные возможности. Однако совмещение ФАР приводит к взаимному искажению характеристик, особенно высокочастотной ФАР, причем небольшие искажения в характеристиках направленности высокочастотной ФАР возникают при совпадении поляризации обеих решеток. Основной вклад в эти искажения вносят токи, наводимые электромагнитным полем высокочастотной ФАР на активные плечи низкочастотных вибраторов. Интенсивность этих токов и, соответственно, величина искажений существенно зависят от длины активных плеч вибраторов.

Влияние вибраторов на характеристики излучения высокочастотной антенной решетки, обусловленное паразитным возбуждением плеч вибраторов полем высокочастотной антенной решетки, проявляется как увеличение уровня боковых лепестков и снижение коэффициента усиления высокочастотной антенной решетки. Вибраторные излучатели имеют понижающую устойчивость к воздействию механических и климатических факторов по сравнению с волноводными излучателями. Кроме того, в случае если низкочастотный диапазон является, например, двух-трехсантиметровым, потери энергии сверхвысокой частоты в линиях питания вибраторов значительно возрастают, что приводит к уменьшению коэффициента усиления ФАР низкочастотного диапазона и снижению ее КПД.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в минимизации воздействия излучения низкочастотного диапазона ФАР на характеристики излучения высокочастотной ФАР при обеспечении высоких эксплуатационных характеристик.

Технический результат достигается тем, что двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом содержит фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, линейные волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, и ФАР низкочастотного диапазона, линейные волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру. Линейные волноводные излучатели высокочастотного и низкочастотного диапазонов образуют единую апертуру антенной системы. Центры излучения обеих ФАР совпадают. Линейные волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены между двумя линейными волноводными излучателями высокочастотного диапазона. Излучатели низкочастотного диапазона соединены между собой общими широкими сторонами волноводов и образуют секции. Секции в свою очередь соединены между собой короткозамкнутыми волноводами, выполненными в виде короткозамкнутых пазов, глубиной L2, одновременно кратной нечетному числу четвертей длин волн высокочастотного и низкочастотного диапазонов. Линейные волноводные излучатели высокочастотного диапазона расположены с шагом L, равным 0,9-0,95 длины волны высокочастотного диапазона. Волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены с шагом L1, равным 1,8-1,9 длины волны высокочастотного диапазона. Кроме того, отношение частот высокочастотного и низкочастотного диапазонов равно 3,6-4,0.

Отличительными признаками от прототипа является то, что линейные волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены между двумя линейными волноводными излучателями высокочастотного диапазона. Излучатели низкочастотного диапазонов соединены между собой общими широкими сторонами волноводов и образуют секции. Секции в свою очередь соединены между собой короткозамкнутыми волноводами, выполненными в виде короткозамкнутых пазов, глубиной L2, одновременно кратной нечетному числу четвертей длин волн высокочастотного и низкочастотного диапазонов. Линейные волноводные излучатели высокочастотного диапазона расположены с шагом L, равным 0,9-0,95 длины волны высокочастотного диапазона. Волноводные излучатели низкочастотного диапазона расположены с шагом L1, равным 1,8-1,9 длины волны высокочастотного диапазона. Кроме того, отношение частот высокочастотного и низкочастотного диапазонов равно 3,6-4,0.

На чертеже представлена апертура двухдиапазонной антенной системы с электронным управлением лучом.

Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом (в одной плоскости) состоит: из фазированной антенной решетки высокочастотного диапазона 1, выполненной из линейных волноводных излучателей 2, образующих регулярную периодическую структуру, фазированной антенной решетки низкочастотного диапазона 3, линейные волноводные излучатели 4 которой образуют регулярную периодическую структуру. Линейные волноводные излучатели высокочастотного 2 и низкочастотного 4 диапазонов образуют единую апертуру антенной системы. На лицевой, узкой стороне линейных волноводных излучателей 2 и 4, представляющих собой короткозамкнутые волноводы прямоугольного сечения, выполнены излучающие щели 6. Центры излучения обеих фазированных антенных решеток совпадают. Линейные волноводные излучатели низкочастотного диапазона 4 расположены между двумя линейными волноводными излучателями высокочастотного диапазона 2. Линейные излучатели низкочастотного диапазона 4 расположены между двумя линейными волноводными излучателями высокочастотного диапазона 2, соединены между собой общими широкими сторонами волноводов и образуют секции. Секции в свою очередь соединены между собой короткозамкнутыми волноводами 5, выполненными в виде короткозамкнутых пазов. Короткозамкнутые волноводы 5 расположены в незанятых зонах апертуры фазированной антенной решетки, имеют глубину L2, одновременно кратную нечетному числу четвертей длин волн высокочастотного и низкочастотного диапазонов. Линейные волноводные излучатели высокочастотного диапазона 2 расположены с шагом L, равным 0,9-0,95 длины волны высокочастотного диапазона.

Волноводные излучатели низкочастотного диапазона 4 расположены с шагом L1, равным 1,8-1,9 длины волны высокочастотного диапазона. Отношение высоты линейных волноводных излучателей 2 и 4 к ширине канала равно 0,145-0,155. Период расположения линейных волноводных излучателей низкочастотного диапазона 4 в два раза превышает период расположения линейных волноводных излучателей высокочастотного диапазона 2, что позволяет получить требуемые параметры фазированной антенной решетки в обоих диапазонах.

В другой плоскости (вдоль линеек) линейные волноводные излучатели располагаются с периодом, равным 0,5-0,6 длины волны в волноводе, образующем линейку высокочастотной или низкочастотной ФАР.

Кроме того, отношение частот высокочастотного и низкочастотного диапазонов равно 3,6-4,0.

Система работает следующим образом.

Излучатели высокочастотного диапазона 2 и излучатели низкочастотного диапазона 4 возбуждаются по своим законам и формируют требуемые диаграммы направленности.

Электрическое сканирование диаграмм направленности происходит в плоскости, расположенной перпендикулярно линейным волноводным решеткам излучателей высокочастотного диапазона 2 и излучателей низкочастотного диапазона 4 (для положения антенной системы, показанной на чертеже, эта плоскость горизонтальная), за счет изменения фазового распределения на входах линейных волноводных решеток.

Рассогласование фазированных антенных решеток с фидерной системой, вызванное взаимодействием излучателей высокочастотного диапазона 2 и излучателей низкочастотного диапазона 4 при сканировании, уменьшает реализуемое усиление ФАР, приводит к искажению диаграмм направленности и росту бокового излучения. Для компенсации этого явления на апертуре антенной системы с периодом, равным периоду расположения линейных волноводных решеток низкочастотного диапазона, установлена решетка короткозамкнутых плоских волноводов 5 глубиной L2. Глубина L2 выбрана такой, что она одновременно кратна нечетному числу четвертей длин волн высокочастотного и низкочастотного диапазонов, что приводит к уменьшению влияния соседних секций линейных волноводных решеток друг на друга за счет того, что в данном месте апертуры антенны антенной системы входное сопротивление короткозамкнутого плоского волновода равно бесконечности. Решетка короткозамкнутого плоского волновода позволяет улучшить характерстики обеих фазированных антенных решеток во всем секторе сканирования. Расчеты показывают, что решетка короткозамкнутых плоских волноводов позволяет уменьшить потери рассогласования до 0,8 дБ, что эквивалентно увеличению площади апертуры 20%.

Двухдиапазоннаяфазированнаяантеннаясистемасэлектроннымуправлениемлучом,включающаяфазированнуюантеннуюрешеткувысокочастотногодиапазона,линейныеволноводныеизлучателикоторойобразуютрегулярнуюпериодическуюструктуру,ифазированнуюантеннуюрешеткунизкочастотногодиапазона,линейныеволноводныеизлучателикоторойобразуютрегулярнуюпериодическуюструктуру,приэтомлинейныеволноводныеизлучателивысокочастотногоинизкочастотногодиапазоновобразуютединуюапертуруантеннойсистемы,ацентрыизлученияобеихфазированныхантенныхрешетоксовпадают,отличающаясятем,чтолинейныеволноводныеизлучателинизкочастотногодиапазонарасположенымеждудвумялинейнымиволноводнымиизлучателямивысокочастотногодиапазона,соединенымеждусобойобщимиширокимисторонамиволноводовиобразуютсекции,которыесоединенымеждусобойкороткозамкнутымиволноводами,глубинойL2,одновременнократнойнечетномучислучетвертейдлинволнвысокочастотногоинизкочастотногодиапазонов,приэтомлинейныеволноводныеизлучателивысокочастотногодиапазонарасположенысшагомL,равным0,9-0,95длиныволнывысокочастотногодиапазона,алинейныеволноводныеизлучателинизкочастотногодиапазонарасположенысшагомL1,равным1,8-1,9длиныволнывысокочастотногодиапазона,крометого,отношениечастотвысокочастотногоинизкочастотногодиапазоновравно3,6-4,0.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-9 из 9.
20.02.2019
№219.016.be3c

Электронная вычислительная машина

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности системам управления и обработки данных. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия, повышение надежности и расширение функциональных возможностей электронной вычислительной машины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002344472
Дата охранного документа: 20.01.2009
20.02.2019
№219.016.bf61

Способ формирования информационного поля лазерной системы телеориентации

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для формирования информационного поля лазерных систем телеориентации (ИП ЛСТ) и навигации, оптической связи, и может использоваться при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, проводке судов через узости или в створы мостов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002383896
Дата охранного документа: 10.03.2010
11.03.2019
№219.016.dc74

Устройство цифровой обработки сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для программной цифровой обработки сигналов в системах радиолокации, гидроакустики и связи. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении производительности устройства цифровой обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002402807
Дата охранного документа: 27.10.2010
11.03.2019
№219.016.dc92

Устройство для исследования поля зрения

Изобретение относится к медицине. Устройство содержит корпус с ручкой, снабженной кнопкой, и смотровым окном для наблюдения световых тест-объектов. В полости корпуса установлен демонстрационный экран с отверстиями и размещенными в них световыми точечными тест-объектами. Корпус выполнен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002409306
Дата охранного документа: 20.01.2011
15.03.2019
№219.016.e066

Вертолетный радиолокационный комплекс

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на вертолетах. Достигаемый технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей вертолетной радиолокационной станции. Данный результат достигается за счет того, что вертолетный радиолокационный комплекс...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002344439
Дата охранного документа: 20.01.2009
18.05.2019
№219.017.53f5

Устройство для юстировки оптических приборов

Изобретение относится к оптико-механическому приборостроению и может быть использовано для юстировки оптических приборов. Изобретение направлено на повышение точности и устойчивости к воздействию механо-климатических факторов. Этот технический результат достигается тем, что устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002279109
Дата охранного документа: 27.06.2006
29.05.2019
№219.017.66d6

Модуль синхронизации

Изобретение относится к приемному тракту радиолокационных или аналогичных систем и предназначено для обеспечения синхронизации работы всех составляющих приемного тракта, а также приемных и передающих блоков радиолокационных систем. Технический результат предлагаемого изобретения направлен на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002304788
Дата охранного документа: 20.08.2007
09.06.2019
№219.017.76c5

Оптический передающий модуль

Изобретение относится к квантовой электронной технике и может использоваться в системах лазерной космической связи и в системах лазерной атмосферной связи. Оптический передающий модуль содержит наружный корпус с размещенными в нем средством крепления, компаундом, лазерным диодом, установленным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002266597
Дата охранного документа: 20.12.2005
09.06.2019
№219.017.7d1e

Полуактивная фазированная антенная решетка

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, может использоваться в радиолокации, связи и других системах. Технический результат заключается в обеспечении широких возможностей управления формой диаграммы направленности с одновременным обеспечением низкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002414781
Дата охранного документа: 20.03.2011
Показаны записи 1-10 из 21.
27.10.2013
№216.012.7afb

Многодиапазонный вертолетный радиолокационный комплекс

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на вертолетах. Достигаемый технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение точности измерения координат и вероятности обнаружения цели, сокращение времени обзора воздушного пространства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497145
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.01.2014
№216.012.98bb

Способ спектральной обработки дополнительных сигналов

Изобретение относится к системам, использующим отражение или вторичное излучение радиоволн, и может использоваться в устройствах обработки радио- и радиолокационных сигналов для улучшения распознавания широкополосных сигналов на фоне шумов. Достигаемый технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504798
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2015
№216.013.3d70

Цифровая вычислительная машина

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат - повышение быстродействия и обеспечение унификации цифровой вычислительной машины (ЦВМ). ЦВМ для обработки сигналов в гидроакустических системах в реальном масштабе времени включает: один или несколько модулей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547216
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.09.2015
№216.013.79be

Фланцевое соединение волноводов

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре. Технический результат заключается в обеспечении возможности оперативного монтажа и демонтажа волноводов с различной геометрией фланцев в условиях ограниченного доступа. Для этого фланцевое соединение волноводов содержит волноводы с плоскими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562755
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.05.2016
№216.015.3a55

Приемо-передающая активная фазированная антенная решетка

Изобретение относится к области радиотехники. Заявленная приемо-передающая активная фазированная антенная решетка содержит m излучателей, подрешетки, делители, устройство управления, суммарный и разностный входы приемо-передающей активной фазированной антенной решетки, а также m/4 модулей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583336
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.06.2016
№216.015.4630

Способ лазерной имитации стрельбы

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для имитации стрельбы в условиях симуляции реального боя. Достигаемый технический результат - повышение точности имитации стрельбы при различных дальностях до имитируемой цели, возможностью определения точки попадания с высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586465
Дата охранного документа: 10.06.2016
27.08.2016
№216.015.4ee2

Платформа интегрированной модульной авионики боевых комплексов

Изобретение относится к технике обработки цифровых данных с помощью программируемых специализированных вычислительных устройств и может быть использовано при разработке специализированных вычислительных устройств обработки цифровых данных на борту боевых летательных аппаратов. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595507
Дата охранного документа: 27.08.2016
29.12.2017
№217.015.fdb7

Моностатический оптический приемопередатчик

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Моностатический оптический приемопередатчик содержит передающее оптическое волокно, соединенное с передатчиком, приемное оптическое волокно, соединенное с приемником, объединенные через волоконно-оптический дуплексер, торец выходного волокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638095
Дата охранного документа: 11.12.2017
19.01.2018
№218.016.0be4

Имитатор радиоэлектронной цели

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к имитаторам радиолокационного сигнала цели, и может быть использовано в составе комплекса, имитирующего многоцелевую сцену по дальности, доплеровской частоте и углу для исследования процессов поиска, обнаружения и сопровождения цели...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632478
Дата охранного документа: 05.10.2017
13.02.2018
№218.016.1e9e

Устройство для лечения раневой инфекции и дерматологических заболеваний

Изобретение относится к медицинской технике и применяется для лечения раневой инфекции и дерматологических заболеваний. Устройство содержит облучатель с импульсной газоразрядной лампой, установленной в отражателе, и блок питания и управления, подключенный к облучателю. Блок питания и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641068
Дата охранного документа: 15.01.2018
+ добавить свой РИД