СПОСОБ ЭЛЕКТРОННОГО СКАНИРОВАНИЯ ЛУЧА ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 2009 года по МПК H01Q3/26 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в фазированных антенных решетках для перемещения луча в секторе сканирования. Известен «Способ получения требуемого фазового распределения на элементах пространственной фазированной антенной решетки и пространственная фазированная антенная решетка (варианты)» (2282921 С1, опубл. 27.08.2006 г.). Этот способ заключается в том, что осуществляют управление фазами сигналов на когерентных служебных частотах столбцов и строк, получающихся на задающем смесителе из двух задающих частот, причем сигналы служебных частот, несущие информацию о требуемой фазе сигнала для каждого столбца и строки, суммируются на смесителях излучателей фазированной антенной решетки, а суммарные сигналы, несущие информацию о фазе каждого элемента решетки, требуемой для качания луча антенны, подают на выходной усилитель решетки или используют как носители требуемой фазы в формировании других сигналов элемента фазированной антенной решетки.

Известен также «Способ управления лучом фазированной антенной решетки» (1753907 А1, опубл. 20.01.1996 г.). Сущность способа состоит в том, что входной сигнал управления преобразуют в промежуточный сигнал с помощью функции, обратной реальной характеристике управления, и формируют по этому сигналу необходимые фазовые сдвиги. Для уменьшения влияния скачка угла фазирования на точность управления переход между двумя последовательными положениями луча осуществляют путем поочередного переключения групп фазовращателей с преобразованием входного сигнала при каждом переходе.

Наиболее близким по технической сущности является «Способ электронного сканирования луча антенной фазированной решетки» (1087020 А1, опубл. 20.10.1996 г.), включающий последовательное перемещение луча в секторе сканирования путем изменения с помощью фазовращателей фазового распределения сигналов на излучателях фазированной антенной решетки в зависимости от времени, фазы сигналов на каждом из излучателей фазированной антенной решетки изменяют дискретно с постоянной для каждой из них величиной приращения фазы, а интервалы времени между моментами изменения фазы сигналов выбирают в соответствии с заданным законом последовательного перемещения луча в секторе сканирования.

Недостатками этих способов являются:

возможность применения способа только для фазированных антенных решеток с монотонно непрерывным изменением фазы на фазовращателях, что приводит к накоплению фазовой ошибки на излучателях;

невозможность использования при произвольной траектории перемещения луча, в частности, в пространстве, где приращения фазы непостоянны;

невозможность использования для фазированных антенных решеток с ферритовыми фазовращателями с магнитной памятью, когда каждое изменение фазы на фазовращателе требует перевода его в исходное состояние намагниченности.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении плавного перемещения луча фазированной антенной решетки с любым типом фазовращателей и повышения точности реализации фазового распределения.

Сущность предлагаемого «Способа электронного сканирования луча фазированной антенной решетки» заключается в последовательном перемещении луча между двумя фиксированными угловыми направлениями в пространстве путем изменения с помощью фазовращателей фазового распределения сигналов на излучателях. Новыми в предлагаемом способе является то, что вычисляют начальное фазовое положение луча и выставляют луч в начальное угловое положение. Затем вычисляют фазовое распределение конечного положения луча путем определения значения фазы для каждого излучателя, запоминают его, распределяют излучатели на N подрешеток, причем N выбирают из условия

, где

Т - задаваемое для фазированной антенной решетки время одного цикла работы;

τ - временной интервал перефазировки каждой подрешетки излучателей.

Далее осуществляют перефазирование подрешеток излучателей в любой последовательности в соответствии с запомненными значениями фазы для каждого излучателя подрешетки, а начало перефазирования следующей подрешетки осуществляют по завершении перефазирования предыдущей.

Электронное сканирование луча по предлагаемому способу осуществляют следующим образом:

- вычисляют фазовое распределение для начального положения луча и выставляют луч в начальное угловое положение путем перевода всех фазовращателей в исходное состояние (начальное фазовое состояние с последующей отработкой требуемого фазового распределения):

- вычисляют фазовое распределение для конечного положения луча и запоминают его для каждого излучателя;

- распределяют излучатели фазированной антенной решетки на N подрешеток, причем N выбирают из условия

, где

Т - задаваемое для фазированной антенной решетки время одного цикла работы;

τ - временной интервал перефазировки каждой подрешетки излучателей

Например при Т=5 мс, τ=400 мкс количество подрешеток должно быть не более 12. Далее осуществляют перефазирование подрешеток излучателей в любой последовательности в соответствии с запомненными значениями фазы для каждого излучателя подрешетки, а начало перефазирования следующей подрешетки осуществляют по завершении перефазирования предыдущей.

Таким образом, луч фазированной антенной решетки непрерывно, без разрушения перемещается от одного фиксированного положения к другому, причем фазовая ошибка на излучателях остается неизменной для всех излучателей. Кроме того, предлагаемый способ может быть реализован при любом типе используемых в ФАР фазовращателей, в том числе и ферритовых с магнитной памятью, для которых последовательный набор фазы без возврата каждый раз в исходное положение недопустим.

Изобретение может быть использовано в фазированных антенных решетках для перемещения луча в секторе сканирования. Электронное сканирование луча фазированной антенной решетки осуществляется последовательным перемещением луча между двумя фиксированными угловыми направлениями в пространстве путем изменения с помощью фазовращателей фазового распределения сигналов на излучателях. При этом вычисляют начальное фазовое распределение луча и выставляют луч в начальное угловое положение. Затем вычисляют фазовое распределение конечного положения луча путем определения значения фазы для каждого излучателя, запоминают его, распределяют излучатели на N подрешеток, причем N выбирают из условия

, где

Т - задаваемое для фазированной антенной решетки время одного цикла работы; τ - временной интервал перефазировки каждой подрешетки излучателей. Далее осуществляют перефазирование подрешеток излучателей в любой последовательности в соответствии с запомненными значениями фазы для каждого излучателя подрешетки, а начало перефазирования следующей подрешетки осуществляют по завершении перефазирования предыдущей. Технический результат - обеспечение плавного перемещения луча фазированной антенной решетки с любым типом фазовращателей и повышение точности реализации фазового распределения.

Способ электронного сканирования луча фазированной антенной решетки, основанный на последовательном перемещении луча между двумя фиксированными угловыми направлениями в пространстве, путем изменения с помощью фазовращателей фазового распределения сигналов на излучателях, отличающийся тем, что вычисляют начальное фазовое распределение луча и выставляют луч в начальное угловое положение, вычисляют фазовое распределение конечного положения луча путем определения значения фазы для каждого излучателя, запоминают его, распределяют излучатели на N подрешеток, причем N выбирают из условия
,
где Т - задаваемое для фазированной антенной решетки время одного цикла работы;
τ - временной интервал перефазировки каждой подрешетки излучателей; осуществляют перефазирование подрешеток излучателей в любой последовательности в соответствии с запомненными значениями фазы для каждого излучателя подрешетки, а начало перефазирования следующей подрешетки осуществляют по завершению перефазирования предыдущей.