ЛИНЕЙНАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА Российский патент 2007 года по МПК H01Q25/02 

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано в линейных антенных решетках для формирования суммарной и разностной диаграмм направленности.

Известна схема последовательного подключения излучающих элементов линейной антенной решетки при питании ее из центра структуры, обеспечивающая простоту конструкции и компоновки антенны, а также возможность формирования как суммарной, так и разностной диаграмм направленности. Такая схема в общем виде описана, например, в «Справочнике по радиолокации», пер. с англ. под ред. К.Н.Трофимова, изд. «Советское радио», М., 1977 г., стр.185.

Однако конструктивного воплощения такой схемы применительно к линейной решетке вибраторных излучателей, подключенных к распределительной системе бегущей волны, выполненной на жесткой коаксиальной линии, автору предлагаемого изобретения не известно.

За прототип изобретения, в части конструкции, может быть принята линейная вибраторная решетка последовательного подключения на жесткой коаксиальной линии, приведенная, среди других особенностей, в патенте США №2721321 от 18.10.1955 г., класс 343-100 (фиг.3). Линейная решетка представляет собой ряд вибраторных излучателей, питание которых СВЧ-энергией осуществляется через тройниковые коаксиальные разветвители на четвертьволновых трансформаторах от распределительной системы бегущей волны, выполненной на жесткой коаксиальной линии, и расположенных с шагом, равным λ/2.

Существенным недостатком известной вибраторной решетки является то, что она не обеспечивает формирование разностной диаграммы направленности.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала технических средств указанного назначения.

Техническими результатами при реализации предлагаемого изобретения являются: формирования суммарной и разностной диаграммы направленности, обеспечение развязки между суммарным и разностным входами, а также снижение уровня боковых лепестков.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что для обеспечения формирования разностной диаграммы направленности к точкам ответвления распределительной системы на ближайшие к ее середине вибраторные излучатели подключены отрезки жесткой коаксиальной линии, образующие совместно с четвертьволновыми трансформаторами, соединяющими подключенный к середине распределительной системы разъем суммарного входа с указанными вибраторными излучателями, кольцевой мост, к которому подключен разъем разностного входа на расстоянии в одну четверть длины волны от одного из указанных вибраторных излучателей и в три четверти длины волны - от другого, при проведении питания к которому обеспечивается противофазное возбуждение половин линейной антенной решетки и, соответственно, формирование разностной диаграммы направленности.

На чертеже приведена схема построения линейной антенной решетки.

Линейная антенная решетка выполнена в виде ряда вибраторных излучателей 1, расположенных с шагом, равным λ/2, (где λ - длина волны в воздухе и в воздушной коаксиальной линии), на корпусе распределительной системы 2. К распределительной системе 2 в точках 5 подключены вибраторные излучатели, ближайшие к ее середине, а в точках 6 - вибраторные излучатели, отдаленные от середины распределительной системы. Распределительная система 2 выполнена на жесткой коаксиальной линии, внутренний стержень 3 которой представляет собой каскадное соединение коаксиальных тройниковых разветвителей, состоящих из четвертьволновых отрезков жесткой коаксиальной линии, волновое сопротивление которых (в совокупности с внешней трубкой, являющейся внешним корпусом распределительной системы) определено из условий обеспечения требуемого распределения энергии СВЧ между вибраторными излучателями 1 и согласования с волновым сопротивлением суммарного входа (Σ), подключенного к середине распределительной системы 2 в точке 7, расположенной в центре распределительной системы и разъема суммарного входа Σ соответственно.

Для обеспечения формирования разностной диаграммы направленности линейной антенной решеткой к ней в точках 5 ответвления распределительной системы 2 на ближайшие к ее середине вибраторные излучатели подключены отрезки жесткой коаксиальной линии, образующие совместно с четвертьволновыми трансформаторами, соединяющими подключенный к середине распределительной системе разъем суммарного входа Σ с указанными вибраторными излучателями, кольцевой мост 4. На расстоянии λ/4 от одного вибраторного излучателя и 3λ/4 от другого к этому кольцевому мосту подключен разъем разностного входа Δ. Разница путей от этого разностного входа до точек 5 подключения кольцевого моста 4 к стержню распределительной системы 3, составляющая λ/2, обеспечивает противофазное возбуждение половин линейной антенной решетки и, соответственно, формирование разностной диаграммы направленности, а также развязку между суммарным и разностным входами.

На чертеже для упрощения изображены вибраторные излучатели, поляризация вектора электрического поля Е которых параллельна оси распределительной системы. Однако, очевидно, что такая схема пригодна и для случая, когда поляризация вектора Е вибраторных излучателей ортогональна оси распределительной системы.

Экспериментальный образец линейной антенной решетки, соответствующий предлагаемому изобретению, состоял из 8 вибраторных излучателей, установленных на корпусе распределительной системы представляющем собой трубку с внутренним диаметром 29 мм; внутренние стержни имели диаметры, соответствующие волновым сопротивлениям, которые необходимы для формирования заданного амплитудного распределения между вибраторными излучателями и согласования с суммарным и разностным входами, имеющими волновое сопротивление 75 Ом. Данный образец обеспечил в шестипроцентной полосе частот дециметрового диапазона волн формирование суммарной и разностной диаграмм направленности при развязке между входами Σ и Δ не хуже 30 дБ. Коэффициент стоячей волны по напряжению суммарного канала составил не более 1,4, а разностного - не более 1,8.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в линейных антенных решетках. Техническим результатом является обеспечение формирования суммарной и разностной диаграмм направленности. Линейная антенная решетка, выполненная в виде ряда вибраторных излучателей, размещенных с шагом, равным половине длины волны, на корпусе распределительной системы, выполненной на жесткой коаксиальной линии, отличающаяся тем, что к точкам ответвления распределительной системы на ближайшие к ее середине вибраторные излучатели подключены отрезки жесткой коаксиальной линии, образующие совместно с четвертьволновыми трансформаторами, соединяющими подключенный к середине распределительной системы суммарный вход с указанными вибраторными излучателями, кольцевой мост, к которому подключен разностный вход на расстоянии в одну четверть длины волны от одного из указанных вибраторных излучателей и в три четверти длины волны - от другого, а противофазное возбуждение половин линейной антенной решетки и, соответственно, формирование разностной диаграммы направленности обеспечивается разницей путей от этого разностного входа до точек подключения кольцевого моста к распределительной системе, составляющей половину длины волны. 1 ил.

Линейная антенная решетка, выполненная в виде ряда вибраторных излучателей, размещенных с шагом, равным половине длины волны, на корпусе распределительной системы, выполненной на жесткой коаксиальной линии, отличающаяся тем, что к точкам ответвления распределительной системы на ближайшие к ее середине вибраторные излучатели подключены отрезки жесткой коаксиальной линии, образующие совместно с четвертьволновыми трансформаторами, соединяющими подключенный к середине распределительной системы суммарный вход с указанными вибраторными излучателями, кольцевой мост, к которому подключен разностный вход на расстоянии в одну четверть длины волны от одного из указанных вибраторных излучателей и в три четверти длины волны от другого, а противофазное возбуждение половин линейной антенной решетки и, соответственно, формирование разностной диаграммы направленности обеспечивается разницей путей от этого разностного входа до точек подключения кольцевого моста к распределительной системе, составляющей половину длины волны.