УСТРОЙСТВО ФАЗИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИЕМНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 1995 года по МПК H01Q21/00 

Изобретение относится к технике радиосвязи и предназначено для фазирования элементов антенной решетки.

Известное устройство фазирования элементов ПАР, содержащее идентичные элементы ПАР, опрашивающие устройства, фазосдвигающие устройства, логическое и командное устройства (см. авт. св. СССР N 1334231, кл. Н 01 Q 21/00, 1984). Однако так как данное устройство фазирует элементы ПАР по принимаемому полезному сигналу, то из-за искажений, вносимых внешними помехами, принципиально невозможно избежать ошибки в определении направления прихода полезного сигнала, что приводит к уменьшению выходного напряжения ПАР.

Наиболее близким по принципу действия является устройство фазирования элементов антенной решетки, содержащее идентичные элементы ПАР, фазовращающие устройства, генератор накачки и сумматор (см. Сканирующие антенные системы СВЧ / Под ред. Хансена Р.С. М. Сов. радио, 1971, т. 3, с. 385). Однако это устройство не позволяет качественно уменьшить уровень помех и шумов, проникающих в спектр полезного сигнала потому, что обработка полезного сигнала ведется в тракте самого сигнала, т.е. все операции обработки проводятся на линии антенный элемент ПАР фазовращатель командное устройство. Кроме того, фазовращатели выполнены в виде циркуляторов, а командное устройство в виде фазового детектора, что не дает возможность оперативно и достоверно оценивать информацию о состоянии ДН ПАР и регулировать ее изменением либо поворотом. Все изменения ДН такой ПАР проводятся только в статическом режиме. Кроме того, существенное влияние оказывают искажения, возникающие в тракте фазирования, так как уровень шумов соизмерим с уровнем принимаемого полезного сигнала.

Целью изобретения является уменьшение влияния шумов и внешних помех на уровень принимаемого полезного сигнала и формирование ДН без изменения фазы полезного сигнала, принимаемого каждым элементом.

Это достигается тем, что в устройстве фазирования элементов приемной антенной решетки, содержащем N идентичных приемных антенных элементов, N-1 фазовращателей, генератор накачки и сумматор, приемные антенные элементы выполнены параметрическими.

На чертеже приведена схема устройства фазирования элементов приемной антенной решетки.

Устройство содержит антенные элементы 1 ПАР, выполненные в виде параметрических антенн, выходной сумматор 2, делители мощности 3, управляемые фазовращатели 4, фазометры 5, функциональный преобразователь 6, генератор накачки 7. Антенные элементы 1 ПАР и выходной сумматор 2 со связями между ними образуют тракт принимаемого сигнала, в то же время антенные элементы 1 ПАР, делители мощности 3, управляемые фазовращатели 4, генератор накачки 7 и связи между ними образуют тракт накачки. Для параметрической антенны также характерно повышение чувствительности в сравнении с электрическими антеннами или другими видами магнитных антенн. Это свойство объясняется тем, что ферромагнетики (из этого материала изготовлен магнитопровод) являются более чувствительными к воздействию внешнего электромагнитного поля, чем соленоид с металлической обмоткой.

Функциональный преобразователь может быть реализован на базе микропроцессора 580 ВМ 80.

В качестве генератора накачки может быть использован генератор плавного диапазона (Бунин С. Г. Яйленко Л.П. Справочник радиолюбителя коротковолновика. К. Техника, 1984, с. 40, рис. 1, 29).

Устройство работает следующим образом: сигнал накачки поступает с одного выхода генератора накачки 7 на вход одного из делителей мощности 3 и с его выхода на вход элемента 1 ПАР. Информация о состоянии фазы этого сигнала поступает с выхода делителя мощности 3 на вход фазометра 5, где фаза данного сигнала принимается за начало отсчета. Сигналы накачки с других выходов генератора накачки 7 проходят цепи: генератор накачки 7 управляемый фазовращатель 4 делитель мощности 3 элемент 1 ПАР, причем информация о фазе сигналов накачки с информационных выходов делителей мощности 3 в виде синфазного с сигналом накачки колебания малой амплитуды поступает на входы фазометров 5, где фаза каждого сигнала накачки, поступающего на остальные элементы ПАР 1, сравнивается с началом отсчета. Информация о разности фаз сигналов накачки и начала отсчета передается с выхода фазометра 5 на функциональный преобразователь 6, который, исходя из заложенных в его память сведений о необходимой разности фаз сигналов накачки каждого из трактов и начала отсчета, вырабатывает команды на коррекцию фазы сигналов накачки и передает их на управляющие входы фазовращателей 4, которые и производят необходимую коррекцию. В начальный момент времени до поступления первой информации о фазе на фазометр 5, фазовращатели 4 пропускают сигналы накачки без изменения их фаз, так как информация о фазах сигналов накачки на фазометры 5 поступает непрерывно, то осуществляется непрерывная коррекция фаз сигналов, т.е. производятся автоматическая подстройка фазы каждого из сигналов в соответствии с информацией о начале отсчета.

Таким образом, так как сигнал накачки обычно не используется на уровне менее 200 мВ, а искажения и шумы, которые могут быть внесены электронными схемами управления фазой сигналов накачки, лежат на уровне единиц десятков мкВ, то данное искусственное ослабление шумов и искажений на 80-100 дБ оказывает положительное влияние на качество связи (принятого сигнала). Кроме того, невозможность неопределенного искажения фазы сигналов накачки в любом из трактов дает возможность получения максимально возможного выходного сигнала ПАР.

К преимуществам работы данного устройства относится то, что оно осуществляет формирование ДН без изменения фазы полезного сигнала, принимаемого каждым из элементов ПАР, т.е. фазирование элементов ПАР производится по замкнутому циклу, проходящему только в пределах системы и исключает возможность внешних воздействий на систему фазирования. Так как фазирование в данном устройстве проводится по большому сигналу накачки, то уменьшаются его искажения из-за влияния шумов, которые появляются при использовании активных элементов в фазосдвигающих устройствах.

Использование: в технике радиосвязи для фазирования элементов антенной решетки. Сущность изобретения: устройство содержит антенные элементы 1, сумматор 2, делители мощности 3, управляемые фазовращатели 4, фазометры 5, функциональный преобразователь 6, генератор накачки 7. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ФАЗИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИЕМНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ, включающее N идентичных приемных антенных элементов, N 1 управляемых фазовращателей, генератор накачки и сумматор, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что приемные антенные элементы выполнены параметрическими, выходы приемных антенных элементов соединены с соответствующими входами сумматора, введены N делителей мощности, первые выходы которых соединены с входами соответствующих приемных антенных элементов, N 1 фазометров, первые входы которых соединены с вторым выходом первого делителя мощности, второй вход i-го фазометра соединен с вторым выходом (i + 1)-го делителя мощности, i 1, N 1, функциональный преобразователь, входы которого соединены с выходами соответствующих фазометров, а выходы с управляющими входами соответствующих управляемых фазовращателей, вход первого делителя мощности соединен с первым выходом генератора накачки, другие выходы которого через соответствующие управляемые фазовращатели соединены с входами остальных соответствующих делителей мощности.