МОНОИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2010 года по МПК H01Q25/02 

Изобретение относится к моноимпульсным системам, предназначенным для использования в моноимпульсных антеннах в качестве облучателей.

При построении моноимпульсной антенны стремятся получить максимум коэффициента усиления суммарной диаграммы направленности, максимум отношения усиления разностной и суммарной диаграмм направленности, минимум бокового излучения суммарной и разностной диаграмм. При этом для получения максимально эффекта необходимо формировать разностную диаграмму направленности системой облучателей с большим раскрывом, чем при формировании суммарной диаграммы направленности. В этом случае боковое излучение разностной диаграммы направленности будет уменьшено вследствие снижения амплитуды на краях апертуры, а коэффициент усиления будет больше вследствие больших размеров апертуры, участвующей в формировании диаграмм.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является моноимпульсная система, содержащая суммарно-разностную схему, выполненную на 2Т-тройниках, систему рупоров из четырех центральных, формирующих суммарные диаграммы направленности, и восьми периферийных, формирующих совместно с центральными разностные диаграммы направленности, попарно присоединенных к боковым входам 2Т-тройников суммарно-разностной схемы [Сканирующие антенны СВЧ под ред. Р.С.Хансена. Нью-Йорк, Лондон, 1964. Пер. с англ. (в двух томах) под редакцией Г.Т.Маркова и А.Ф.Чаплина. Том 1. М., «Сов. радио», 1965, стр.217-218].

Недостатками прототипа является сложность аппаратуры суммарно-разностной схемы. Это связано с тем, что в классической схеме двенадцатирупорной моноимпульсной системы периферийные рупора, участвующие в формировании разностной диаграммы направленности, попарно синфазно суммируются. Центральные также попарно синфазно суммируются. Та плоскость, в которой при суммировании центральные и периферийные рупора оказываются расположены одинаково, схемотехнически просто реализуется, так как 2Т-тройники оказываются одинаковы по конструкции с одинаковой ориентацией.

Та плоскость, в которой при суммировании центральные и периферийные рупора оказываются расположены не одинаково, оказывается схемотехнически более сложной, так как разная ориентация 2Т-тройников требует или различной конструкции 2Т-тройников, или введения дополнительных элементов, что и приводит к усложнению аппаратуры суммарно-разностной схемы.

Перед авторами стояла задача создания моноимпульсной системы, состоящей из двенадцати рупоров с параметрами, максимально приближенными к предельно допустимым.

Техническим результатом заявляемой моноимпульсной системы является упрощение аппаратуры суммарно-разностной схемы при одновременном приближении параметров системы к оптимальным.

Задача решена за счет того, что в моноимпульсной системе, содержащей суммарно-разностную схему, выполненную на 2Т-тройниках, систему рупоров из четырех центральных, формирующих суммарные диаграммы направленности, и восьми периферийных, формирующих совместно с центральными разностные диаграммы направленности, попарно присоединенных к боковым входам 2Т-тройников суммарно-разностной схемы, применена такая схема подключения рупоров, при которой в одной плоскости выходы периферийных рупоров попарно соединены со входами двух 2Т-тройников, синфазные выходы которых присоединены ко входу 2Т-тройника с противофазным выходом, а во второй плоскости выходы периферийных рупоров попарно соединены со входами двух 2Т-тройников, противофазные выходы которых присоединены ко входу 2Т-тройника с синфазным выходом, при этом выходы периферийных рупоров, попарно соединенных со входами двух 2Т-тройников с синфазными выходами, размещены в плоскости, в которой выходы центральных рупоров попарно соединены со входами двух 2Т-тройников с синфазными выходами.

Часть суммарно-разностной схемы размещена в плоскостях, перпендикулярных осям рупоров.

Суммарно-разностные схемы центральных и периферийных рупоров выполнены со смещением вдоль оси системы рупоров на λ_в/2*n, где λ_в - длина волны в волноводах, питающих систему рупоров.

К части выходов 2Т-тройников присоединены согласованные нагрузки.

К части выходов 2Т-тройников присоединены короткозамкнутые участки прямоугольного волновода.

Заявляемая моноимпульсная система обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемая моноимпульсная система, по мнению заявителей и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого решения поясняется с помощью чертежей, где на фиг.1 представлена схема расположения рупорных излучателей в раскрыве системы; на фиг.2 - схема электрическая принципиальная; на фиг.3 - общий вид системы.

Моноимпульсная система содержит систему рупоров 1÷12 (W1-W12), из которых четыре центральных (W2, W3, W6, W7) и восемь периферийных (W1, W4, W5, W8, W9-W12), двенадцать 2Т-тройников (W13-W24). К неиспользуемым каналам 2Т-тройников подключены согласованные нагрузки или короткозамкнутые участки прямоугольного волновода.

Моноимпульсная система работает следующим образом.

При формировании суммарной диаграммы направленности сигналы с рупорных излучателей W2, W6 и W3, W7 поступают на соответствующие входы 2Т-тройников W15, W16. После синфазного суммирования сигналы попадают на входы 2Т-тройника W20 и после синфазного суммирования формируют сигнал «Сумма» («Σ»).

При формировании разностной азимутальной диаграммы направленности сигналы с рупоров W1, W5 и W4, W8 попадают на входы 2Т-тройников W13, W14. После синфазного суммирования сигналы попадают на входы 2Т-тройника W19. Противофазно суммированные сигналы попадают на один из входов 2Т-тройника W23. На другой вход этого 2Т-тройника подается сигнал, полученный путем синфазного суммирования сигналов с рупоров W2, W6 и W3, W7 в 2Т-тройниках W15, W16 и противофазным суммированием в 2Т-тройнике W20. Синфазно суммированный сигнал с выхода 2Т-тройника W23 формирует сигнал «Разность азимутальная» («Δ_АЗ»).

При формировании разностной угломестной диаграммы направленности сигналы с рупоров W9, W11 и W12, W13 попадают на входы 2Т-тройников W17, W18. После противофазного суммирования сигналы поступают на входы 2Т-тройника W22. После синфазного суммирования он попадает на один из входов 2Т-тройника W24.

На другой вход этого 2Т-тройника подается сигнал, полученный путем противофазного суммирования сигналов с рупоров W2, W6 и W3, W7 в 2Т-тройниках W15, W16 и синфазного суммирования в 2Т-тройнике W21.

Синфазно суммированный сигнал с выхода 2Т-тройника W24 формирует сигнал «Разность угломестная» («Δ_УМ»).

Для обеспечения правильности фазировки центральных и периферийных рупоров при их близком расположении, что необходимо для формирования широкой суммарной диаграммы направленности, суммарно-разностные схемы центральных рупоров смещены дальше от раскрыва рупоров по оси от суммарно-разностных схем периферийных рупоров на расстояние, кратное λ_в/2, где λ_в - длина волны в выходном волноводе селектора поляризации.

На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация заявляемой моноимпульсной системы, изготовлен опытный образец, работающий в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн, испытания которого подтвердили преимущества по сравнению с известными устройствами, в том числе с прототипом, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Изобретение относится к моноимпульсным системам, предназначенным для использования в моноимпульсных антеннах в качестве облучателей. Техническим результатом является упрощение аппаратуры суммарно-разностной схемы при одновременном приближении параметров системы к оптимальным. Моноимпульсная система содержит суммарно-разностную схему, выполненную на 2Т-тройниках, систему рупоров из четырех центральных (W2, W3, W6, W7), формирующих суммарные диаграммы направленности, и восьми периферийных (W1, W4, W5, W8, W9-W12), формирующих совместно с центральными разностные диаграммы направленности, попарно присоединенных к боковым входам 2Т-тройников W13-W24 суммарно-разностной схемы. В зависимых пунктах формулы описано конкретное выполнение и связи частей моноимпульсной системы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Моноимпульсная система, содержащая суммарно-разностную схему, выполненную на 2Т-тройниках, систему рупоров из четырех центральных, формирующих суммарные диаграммы направленности, и восьми периферийных, формирующих совместно с центральными разностные диаграммы направленности, попарно присоединенных к боковым входам 2Т-тройников суммарно-разностной схемы, отличающаяся тем, что в одной плоскости выходы периферийных рупоров попарно соединены со входами двух 2Т-тройников, синфазные выходы которых присоединены ко входу 2Т-тройника с противофазным выходом, а во второй плоскости выходы периферийных рупоров попарно соединены со входами двух 2Т-тройников, противофазные выходы которых присоединены ко входу 2Т-тройника с синфазным выходом, при этом выходы периферийных рупоров, попарно соединенных со входами двух 2Т-тройников с синфазными выходами, размещены в плоскости, в которой выходы центральных рупоров попарно соединены со входами двух 2Т-тройников с синфазными выходами.

2. Моноимпульсная система по п.1, отличающаяся тем, что часть суммарно-разностной схемы размещена в плоскостях, перпендикулярных осям рупоров.

3. Моноимпульсная система по п.1, отличающаяся тем, что суммарно-разностные схемы центральных и периферийных рупоров выполнены со смещением вдоль оси системы рупоров на λ_в/2·N, где λ_в - длина волны в волноводах, питающих систему рупоров.

4. Моноимпульсная система по п.1, отличающаяся тем, что к части выходов 2Т-тройников присоединены согласованные нагрузки.

5. Моноимпульсная система по п.1, отличающаяся тем, что к части выходов 2Т-тройников присоединены короткозамкнутые участки прямоугольного волновода.