СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКЕ (ФАР) Российский патент 2009 года по МПК H01Q21/00 

Описание патента на изобретение RU2349997C1

Область техники

Изобретение относится к области антенной техники, а именно к способам размещения отдельных элементов по апертуре фазированной антенной решетки (ФАР).

Уровень техники

Традиционным способом размещения элементов в ФАР является регулярный, использующий свойство периодичности в декартовой (Д.М. Сазонов, Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высш. шк., 1988, с.330) или цилиндрической системе координат (Антенные решетки. Методы расчета и проектирования. / Обзор зарубежных работ под ред. Л.С.Бененсона. - М.: Сов. Радио, 1966, с.238). Аналогом настоящего изобретения является кольцевое расположение элементов.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ размещения элементов по спиралям, составленным из дуг окружностей (Многоканальные антенные устройства с повышенной помехозащищенностью. / В.А. Балагуровский, А.С.Кондратьев, В.Н. Мосалов. // Радиотехника, 1993 г., №5-6, стр.53-58).

Сущность изобретения

В ближайшем аналоге элементы располагаются на спиралях, составленных из полуокружностей увеличивающего радиуса. Такой способ неудобен тем, что при последовательной запитке элементов, например через прямоугольный волновод, последний имеет ограничения на свою электрическую длину и, как следствие, на общее количество возбуждаемых элементов (в зависимости от частотного диапазона это число может меняться от 50 до 150).

Поскольку, как правило, в разрабатываемых ФАР общее количество элементов составляет несколько тысяч штук, необходимо иметь многозаходную квазикольцевую упаковку, универсальность которой обеспечивается тем, что количество заходов спирали определяется выбором числа элементов вдоль последовательного делителя и заданием общего количества элементов в ФАР.

Предлагаемый способ расположения элементов основан на построении спиралей из дуг окружностей, начиная с точек равномерного деления сторон правильного М-угольника на Р частей. На каждой спирали равномерно располагаются N отдельных элементов, например, в виде открытых концов круглого волновода. Сам М-угольник максимально плотно заполняется элементами, в частности при М=6, по гексагональной сетке. Координаты центров элементов на одной спирали на одной из сторон М-угольника, названной базовой, рассчитываются по следующему алгоритму:

xip=rk·cos(ϕi+α)+r·cosϕk,

yip=rk·sin(ϕi+α)+r·sinϕk,

где

i=1, 2 ..., N - номер элемента на спирали,

rk=H·k-D·(p-1) - радиус дуги окружности с центром в k-й вершине М-угольника,

k=1, 2 ..., К - номер дуги окружности (одна и та же вершина может использоваться несколько раз, но с другим номером, поэтому К может быть больше М),

р=1, ..., Р - номер спирали на базовой стороне М-угольника,

r=H/[2·sin(π/M)],

Н - длина базовой стороны М-угольника,

D - расстояние между элементами вдоль спирали,

α=(2-М)·π/(2М),

ϕk=2πk/М,

ϕii-1k для ϕik,

при ϕik осуществляется переход к следующей дуге, полагая k=k+1 и

ϕi=(ϕi-1k)[H·(k-1)-D·(p-1)]/[H·k-D·(p-1)]+ϕkk,

δk=2·arcsin(D/2rk),

число дуг К определяется в соответствии с описанной процедурой из условия, что общее число элементов на каждой спирали равняется N, причем координаты остальных элементов определяются путем поворота координат элементов спиралей, начинающихся на базовой стороне, с учетом свойств симметрии

xipj=xip·cosβ-yip·sinβ,

yipj=xip·sinβ+yip·cosβ,

где

i - номер элемента в спирали,

р - номер спирали на базовой стороне М-угольника

j - номер стороны М-угольника,

β=2π(j-1)/M - угол поворота координат базовой стороны.

Схема построения геометрии отдельной спирали представлена на фиг.1.

Перечень чертежей

Фиг.1 - схема построения спирали из дуг окружностей, начинающихся на сторонах правильного шестиугольника.

Фиг.2а - схема размещения элементов для М=6, Р=6 и N=50.

Фиг.2б - центральная часть схемы на фиг.2а.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Приводится описание предпочтительной реализации, но при этом необходимо иметь в виду, что возможно внесение незначительных изменений без отклонения от рамок и духа настоящего изобретения.

Рассматриваемая реализация построена на основе шестиугольника (М=6), стороны которого разделены на 6 частей (Р=6), а из точек деления по рассмотренному алгоритму построены спирали, на каждой из них равномерно размещено 50 элементов с круглой апертурой (N=50). В общем случае параметры М, Р и N могут быть произвольными.

Схема плоской фазированной антенной решетки содержит

- Плоскую шестиугольную антенную решетку с гексагональной решеткой размещения элементов.

- Периферийную (основную) неэквидистантную спиральную решетку, составленную из спиралей, начинающихся на сторонах шестиугольника.

Полная схема плоской антенной решетки представлена на фиг.2, где на фиг.2а показана вся решетка, на фиг.2б - ее центральная часть.

По сравнению с прототипом предлагаемая структура антенной решетки обеспечивает более равномерное размещение элементов в центре и требует меньшей кривизны волноводов, подводящих питание к элементам.

Похожие патенты RU2349997C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В РАЗРЕЖЕННОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКЕ 2012
  • Манукьян Арменак Ашикович
RU2502162C1
ПЛОСКАЯ СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА 2014
  • Лобанов Борис Семенович
  • Трефилов Николай Александрович
  • Киреев Евгений Константинович
  • Нефедов Виктор Иванович
  • Шпак Александр Васильевич
RU2565524C1
Способ определения амплитудно-фазового распределения в раскрыве фазированной антенной решетки 2018
  • Гаврилова Светлана Евгеньевна
  • Грибанов Александр Николаевич
  • Мосейчук Георгий Феодосьевич
  • Павленко Екатерина Анатольевна
  • Чубанова Ольга Александровна
  • Алексеев Олег Станиславович
RU2692125C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВАЛОВ В ДИАГРАММАХ НАПРАВЛЕННОСТИ ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК В НАПРАВЛЕНИЯХ ИСТОЧНИКОВ ПОМЕХ 2012
  • Мануилов Борис Дмитриевич
  • Падий Александр Юрьевич
RU2507646C1
СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА 2008
  • Гаврилов Юрий Андреевич
  • Киреев Евгений Константинович
  • Кузнецов Вячеслав Иванович
  • Попов Валерий Павлович
  • Харитонов Юрий Николаевич
RU2369948C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ 1999
  • Бобрышев Владимир Дмитриевич
  • Блажис А.К.
RU2199830C2
Способ пеленгации широкополосных сигналов с повышенной разрешающей способностью 2019
  • Новиков Артем Николаевич
  • Новикова Екатерина Евгеньевна
RU2752878C2
Способ определения амплитудно-фазового распределения в раскрыве фазированной антенной решетки 2016
  • Гаврилова Светлана Евгеньевна
  • Грибанов Александр Николаевич
  • Мосейчук Георгий Феодосьевич
  • Павленко Екатерина Анатольевна
  • Чубанова Ольга Александровна
RU2634735C1
СПОСОБ АДАПТИВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ 1999
  • Голик А.М.
  • Заговенков Д.Н.
  • Клейменов Ю.А.
  • Кондрашин В.А.
  • Овчинников И.В.
RU2172964C1
Способ картографирования с помощью кольцевой антенной решётки 2019
  • Ющенко Василий Павлович
  • Гофман Ольга Валерьевна
  • Дулуба Татьяна Валерьевна
RU2728512C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 349 997 C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКЕ (ФАР)

Изобретение относится к области антенной техники, а именно к способам размещения отдельных элементов по апертуре ФАР. Технический результат заключается в повышении эксплутационных возможностей путем достижения равномерного расположения излучателей. Способ расположения излучателей основан на построении спиралей из дуг окружностей, начиная с точек равномерного деления сторон правильного М-угольника на Р частей. На каждой спирали равномерно располагаются N отдельных излучателей Сам М-угольник максимально плотно заполняется излучателями, в частности при М=6, по гексагональной сетке. Координаты центров излучателей на одной спирали на базовой стороне многоугольника рассчитываются по определенному алгоритму. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 349 997 C1

Способ размещения элементов в фазированной антенной решетке (ФАР), содержащей элементы, размещенные по спиралям, составленным из дуг окружностей, отличающийся тем, что спирали начинаются из точек, равномерно расположенных на сторонах правильного М-угольника, а координаты центров элементов на одной спирали на одной из сторон М-угольника, названной базовой, рассчитываются по следующему алгоритму:

xip=rk·cos(ϕi+α)+r·cosϕk,

yip=rk·sin(ϕi+α)+r·sinϕk,

где i=1, 2 ..., N - номер элемента на спирали;

rk=H·k-D·(p-1) - радиус дуги окружности с центром в k-ой вершине многоугольника;

k=1, 2 ..., К - номер дуги окружности (одна и та же вершина может использоваться несколько раз, но с другим номером, поэтому К может быть больше М);

р=1, ..., Р - номер спирали на базовой стороне М-угольника;

r=H/[2·sin(π/M)];

Н - длина стороны исходного М-угольника;

D - расстояние между элементами вдоль спирали;

α=(2-М)·π/(2М);

ϕk=2πk/М;

ϕii-1k для ϕik,

при ϕik осуществляется переход к следующей дуге, полагая k=k+1

и

ϕi=(ϕi-1k)[Н·(k-1)-D·(р-1)]/[Н·k-D·(р-1)]+ϕkk,

δk=2·arcsin(D/2rk),

число дуг К определяется в соответствии с описанной процедурой из условия, что общее число элементов на каждой спирали равняется N, причем координаты остальных элементов определяются путем поворота координат элементов спиралей, начинающихся на базовой стороне, с учетом свойств симметрии

xipj=xip·cosβ-yip·sinβ,

yipj=xip·sinβ+yip·cosβ,

где i - номер элемента в спирали;

р - номер спирали на базовой стороне М-угольника;

j - номер стороны М-угольника;

P=2π(j-1)/M - угол поворота координат базовой стороны.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2349997C1

БАЛАГУРОВСКИЙ В.А
и др
Многоканальные антенные устройства с повышенной помехозащищенностью
- Радиотехника, 1993, №5-6, с.53-58
Разреженная неэквидистантная фазированная антенная решетка 1986
  • Копилович Лазарь Ефимович
  • Содин Леонид Григорьевич
SU1377942A1
US 4071848 А, 31.01.1978
Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер 1923
  • Иссерлис И.Л.
SU2003A1

RU 2 349 997 C1

Авторы

Балагуровский Владимир Алексеевич

Кондратьев Александр Сергеевич

Мосалов Вячеслав Николаевич

Полищук Нина Петровна

Даты

2009-03-20Публикация

2008-02-20Подача