Волноводно-щелевая антенная решетка

Волноводно-щелевая антенная решетка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в антенной технике для увеличения рабочей полосы частот при частотном сканировании и управляемой поляризации . Сущность изобретения: волноводно-щелевая антенная решетка содержит два делителя 1 и 2 мощности, линейные подрешетки, состоящие из отрезков прямоугольных волноводов 3, 4, управляемый фазовращатель 5, управляемый сумматор 6. Прямоугольные волноводы 3 и 4 расположены на расстоянии 0,6 Я, где Я-длина волны в свободном пространстве . На узкой стенке отрезков прямоугольных волноводов 3,4 незкьидистантно расположены нерезонансные щели, шаг расположения которых равен AU 1,1... 1.4 Adi, где Adi Дф/}|, нелинейная составляющая набега фазы постоянная распространения на 1-м участке отрезка прямоугольного волновода. 2 ил. СЛ

tsar)s Н 01 О 13 /00

Glll_#_CAHHE ИЗОБРЕТЕ:Н ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л

% pA > (СОЮЗ СОВЕТСКИХ социилистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И. ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4716858!09 (22) 07.07.89 (46) 07.07.92; Б. ол. ¹ 25 . (71) Московский энергетический институт (72) С.Н.Бородин (53) 621.396.677 (088,8) (56) Mloffson КЛ., cho C.F. Awideband, lowslde

lobe, poiarisation — agile array antenna. — Rec. .IEEE lnt Ragar conf, Arlington. Va-New-Jork,1980, k". 4. (54) ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННАЯ

РЕЮ ЕТКА (57) -Использование: в антенной технике . для увеличения рабочей полосы частот при частотном сканировании и управляемой по ляризации. Сущность изобретения: волноводi, >59 1;746444 А1

2 но-щелевая антенная решетка содержит два делителя 1 и 2 мощности, линейные подре. шетки, состоящие из отрезков прямоугольных волноводов 3, 4, управляемый фазовращатель 5, управляемый сумматор 6.

Прямоугольные волноводы 3 и 4 расположены на расстоянии < 0,6 где А-длина волны в свободном пространстве. На узкой стенке отрезков прямоугольных волноводов 3, 4 неэкнидистантно расположены нерезонансные щели, шаг расположения . которых равен Л 4 = 1,1... 1,4 Ь di, где Ь4 = ЬФ /) ", ЬФ jt — нелинейная составляющая набега фазы постоянная рас- Я пространения íà i-м участке отрезка прямо- . .- угольного волновода. 2 ил.

1746444

15

30

40 Д,1. =1 Дdi, (2) где 1 — коэффициент порядка 1,1 — 1,4 в

55

Изобретение относится к антенной технике, и именно к плоским приемо-передаю- щим полноводно-щелевым антенным решеткам (ВЩР) с управляемой поляризацией.

Известны конструкции ВЩР, позволяю-. щие реализовать произвольную эллиптическую поляризацию излучения для диаграмм направленности (ДН) с низким уровнем боковых лепестков (УБЛ) с использованием крестообразных щелей, расположенных на широкой стенке прямоугольного вопновода и смещенных относительно его средней линии..

Однако при использовании таких линейных ВЩР в составе плоской решетки, эапиты ваемой общим делителем мощности, обеспечить требование широкоугольного сканирования не удается за счет большого шага между соседними ВЩР. Кроме того, использование одинаковых линейных ВЩР не позволяет создавать управляемую эллиптическую поляризацию.

Известна конструкция плоской ЦЩР, позволяющей реализовать управляемую эл- 2 липтическую поляризацию, выполненной иэ двух вложенных подрешеток, запитываемых одинаковыми делителями мощности.

Каждая подрешетка в такой конструкции состоит из линейных ВЩР. выполненных из коаксиального вол но вода с квадратным сечением внешнего проводника. Нерезонансные щели расположены под углом 45 к оси волновода и ортогонапьны в соседних линейках. Для реализации спадающего амплитудного распределения щели имеют различную длину, а для увеличения степени связи с полем волновода выполнены в парном варианте.

8 состав антенны входит схема управления поляризацией. позволяющая регулировать амплитуду и фазу сигнала в одном.из каналов, включающая управляемые фазирующее устройство и.сумматор. Фазирующее устройство позволяет поддерживать фазовую квадратуру сигналов в полосе пропу скания антенны при излучении и .

- компенсировать фазовую дейоляризацию .сигнала при приеме путем предварительной оценки уровня принимаемого сигнала.

Управляемый сумматор позволяет изменять пространственное положение эллипса поляризации путем регулировки уровня мощности, поступающей B первый и второй делители мощности.

Недостатком этой конструкции антенн является гарантированная полоса пропускания, равная 15%, которая не может быть сделана больше за счет появления дифракционных максимумов ДН в зоне видимости решетки при больших отклонениях луча от нормали до 40 —,45 в плоскости делителя. мащнОСти.

Кроме того, недостатком линейной

БЩР, выполненной из коаксиапьного волновода. является необходимость использования диэлектрического заполнения и, парных щелей, что усложняет конструкцию антенны.

Целью изобретения является увеличение рабочей полосы частот при частотном сканировании и управляемой поляризации излучения антенны;

Это достигается тем, что расстояние между осями прямоугольных волноводов в каждой линейной подрешетке выбрано меньше 0.6 длины волны. При этом необходимо использовать волноводы с уменьшенной относительно стандартного сечения на

20; 30% высотой.

Щели имеют различную нерезонансную длину для реализации спадающего к краям волновода амплитудного распределения возбуждения. Шаг между щелями выбирается из условия

1/d < 1/iL + 1/Л.ь, (1) где Л- длина волны в свободном пространстве;

Яь — длина волны в волноводе.

Для компенсации фазоврй нелинейности в раскрыве антенны, возникающей за счет эффектов сильного взаимовлияния излучателей, вызывающих неравномерное за- медление фазовой скорости, щели в линейной ВЩР расположены неэквидистантно путем их последовательного сдвига от исходного положения, начиная от тачки максимального излучения к краям волновода на расстоянии зависимости от уровня оставшейся фазовой нелинейности;

Дс = Д ф/у ;;.

ДФi — нелинейный набег фазы íà I-u участке волновода; 1 — постоянная распространения на 1-м участке волновода.

Щели в ка><дом волноводе расположены под углом 45 относительно оси волновода и ортогонапьны в соседних линейных подрешетках, что позволяет создавать эллиптичсску о (в частном случае, круговую) поляризацию изл у ения, На фиг.1 показана плоская решетка. позволяющая реализовать управляемую поляризацию; на фиг.2 — линейная ВЩР с неэквидистантно расположенными щеля- . ми.

1746444

Антенна содержит делители 1 и 2 мощ- с УБЛ = -30 дБ, уровень мощности; поступаности, один из которых запитывает нечет- ющей в нагрузку, Рн = 2%, максимальная алые 3. а другой четные 4 линейные ВЩР, фазовая нелинейность при отклонении луча управляемое фазирующее устройство 5, уп- от нормали

< 0,6Я следует из формулы, определяющей отсутствие "-" 1 дифракционного

При передаче сигнала и сканировании максимума диаграммы направленности в лучом управляемый сумматор 6 позволяет 15 зоне видимости антенны: реализовать заданный коэффициент эллип- /sin О- 1д/ = /4 /d> + slnO и/ (4) личности, а фазирующее устройство 5- под- Для реализации расширенной рабочей .держивать фазовую квадратуру сигналов в полосы частот антенны необходимо, чтобы двух каналах. При приеме путем предвари- О =40О, т.е. sfn C4 = ЛЛь = 0.68. Тогда тельной оценки уровня сигнала фазирую- 20.расстояние между волноводами должно щее устройство позволяет компенсировать быть меньше 0,6 Я . При этом необходимо

; фазовую деполяризацию сигнала. а управ- использовать волноводы суменьшеннойотляемый сумматор 6 обеспечивает сложение носительно стандартного сечения высотой. квадратурных сигналов по двум каналам на Исследование этих волноводов показало, выходе антенны. 25 что при уменьшении высоты на 20 — 30%

При возрастании частоты луч отклоня- постоянная затухания увеличивается незна. ется от нормали и приближается к ней для чительно и остается в допустимых пределах. . критического режима. В первом случае уменьшается коэффициент напоавленного Ф о р м у л а и . о б ормула изо ретения действия антенны, а во втором существенно 30 Волноводно-щел а олноводно-щелевая антенная решетвозрастаютфазовые искажения, В качестве ка;.состоящая из двух вложенных одна в

- компромиссного начального режима излу- другуюлинейны другую линейных подрешеток, каждая из ка,. чения в линейной ВЩР и е лага

Щ предлагается ис- . торых содержит. отрезки прямоугольных пользовать отклонение л ча от но мали н угол 5- 10О. у а от нормали на волноводов, на узкой стенке которых распо35 ложены нерезонансные щели под углом 45

Компенсация фазовых искажений на скажений на относительно оси отрезка прямоугольного меньшей рабочей частоте позволяетуспеш- волновода и ортогонально в соседних.лино поддерживать линеиность фазового нейных подрешетках, при этом выходы кажр сканирования. дои линейной подрешетки соединены с фронта во всем секто е скани ования.

При отклонении л ча в ВЩР на гол р у ВЩР на угол до согласованными нагрузками, а входы соеди40 в процессе сканирования величина 40 нены с выходами соответствующегоделите. уровня мощности, поступающей в нагрузку, ля мощности, к входу одного из которых остается практически постоянной чтообер ес остоянной, что обес- подключен выход управляемого фазовращапечивает сохранение формы амплитудного теля, а вход другого делителя мощности и с полосе пропускания вход управляемого фазовращателя подклюраспределения во всей полосе и оп антенны. 45- чены к соответствующим выходам управляНаправление главного л ча и р е а «ого луча предложен- емого сумматора, вход которого является ной ВЩР не зависит от шаг м

Ц, висит от шага между излуча- входом волноводно-щелевой антенной ре-. телями и определяется отношением р д ется отношением k 4 шетки, отличающаяся тем, что, с целью

Положение большой оси эллипса поля- увеличения рабочей полосы частот при vacризации определяется средневзвешенным 50 тотном сканировании и управляемой поляс амплитудными весовыми коэффициента- риза ции, расстояние между осями, отрезков прямоугольных волноводов в каж дои линейной подреветке выбрано меньше

0,6 Л, где л — длина волны в свободном кспериментирас гетпок4зали,чтодля рос р нстве. а нерезонанспые щели рэси т а

Вщр а p2 " 1 положены неэквидистантно (3доль Оси пря

„„л щ „, M -100 d 30 мм пл y моугольного волновода, шэг расположения распределение позволяет реализовать ДН

1746444

4 Р2.Р с, C

Составитель С.Н.Бередин

Техред M.Moðãåíòàft Корректор 3.Лончакова

Редактор И.Шмакова

3 з П99 Тираж -Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откоытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Рауушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат" Патент",г.Ужгород,уд. Гагарина,.101

А4 аЛбь где а- коэффициент, равный 1,1 — 1,4; .Ь = ЬФ/у ;

Ь Ф, p — нелинейная составляющая набега фазы и постоянная распространения на I-м участке отрезка прямоугольного волновода соответственно.