Волноводный распределитель для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения Российский патент 2023 года по МПК H01Q3/26 H01P5/18 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в антенных системах, в частности в фазированных антенных решетках.

Известен «Волноводный распределитель для ФАР с оптимизированными характеристиками излучения» (RU 160892 опубл. 10.04.2016 МПК Н01Р 5/18), состоящий из основного и дополнительного линейных делителей, каждый из которых выполнен из направленных ответвителей (НО), объединенных, соответственно, первым и вторым магистральными волноводами, а ответвленные каналы НО ориентированы под углом 90°-ϕ, где ϕ=0+20°, к своему магистральному волноводу. Ответвленные каналы направленных ответвителей (НО) основного и дополнительного линейных делителей соединены между собой фазосдвигающими элементами, с использованием разворотов соединяемых волноводов на 180° в Е-плоскости и на угол 2ϕ в Н-плоскости, при этом ответвленные каналы основного линейного делителя имеют общие участки широких стенок с элементами связи в них с первым магистральным волноводом, а ответвленные каналы дополнительного линейного делителя имеют общие участки широких стенок со вторым магистральным волноводом, а в конце каждого из ответвленных каналов НО, объединенных вторым магистральным волноводом, установлена согласованная нагрузка. В волноводном распределителе, выполненном на основе прямоугольных волноводов, имеющих широкие и узкие стенки, ответвленные каналы НО основного и дополнительного линейных делителей выполнены в двух, прилегающих друг к другу фольгированными слоями пластинах из фольгированного диэлектрика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению, является «Волноводный распределитель для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения» (RU 2393595 С1, опубл. 27.06.2010, МПК H01Q 3/26). Он состоит из основного и дополнительного линейных делителей, выполненных из направленных ответвителей (НО), объединенных соответственно первым и вторым магистральными волноводами и расположенных один за другим. Причем, ответвленные каналы НО ориентированы под углом 90°-ϕ, где ϕ=0÷20°, к своему магистральному волноводу и имеют с ними общие участки широких стенок с элементами связи в них. Между направленными ответвителями основного и дополнительного делителей установлены фазосдвигающие секции. Ответвленные каналы обоих делителей выполнены в виде единых прямых волноводов и расположены с одной стороны магистральных волноводов с шагом (0,5±0,1)λ. а сами ответвленные каналы заполнены диэлектриком. На участке ответвленных каналов между магистральными волноводами в диэлектрическом заполнении этих каналов выполнены выборки, в которые установлены диэлектрические вкладыши из материала с большей или меньшей диэлектрической проницаемостью, относительно материала, заполняющего ответвленные каналы. В конце каждого из ответвленных каналов НО, объединенных вторым магистральным волноводом, выполнен паз в диэлектрике и в него установлена согласованная нагрузка.

При этом, магистральные волноводы могут быть заполнены диэлектриком.

Недостатками известных устройств являются низкие коэффициент полезного действия (КПД) и электропрочность.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении КПД и повышении электропрочности волноводного распределителя для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения.

Сущность предлагаемого «Волноводного распределителя для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения» заключается в том, что он выполнен из основного и дополнительного линейных делителей, состоящих из направленных ответвителей, объединенных соответственно первым и вторым магистральными волноводами и расположенных один за другим, причем ответвленные каналы направленных ответвителей ориентированы под углом 90°-ϕ, где ϕ=0÷20°, к своему магистральному волноводу и имеют с ними общие участки широких стенок с элементами связи в них, причем между направленными ответвителями основного и дополнительного делителей установлены фазосдвигающие секции, ответвленные каналы обоих делителей выполнены в виде единых волноводов и расположены с одной стороны магистральных волноводов, Новыми признаками, обеспечивающими достижение заявленного технического результата, является выполнение основных и дополнительных линейных делителей на полых волноводах, в начале основных и дополнительных линейных делителей введены дополнительные направленные ответвители, ответвленные каналы которых расположены с другой стороны магистральных волноводов между ответвленными каналами направленных ответвителей. Причем количество дополнительных направленных ответвителей составляет не более половины количества направленных ответвителей, а шаг по магистральному волноводу между каждым дополнительным направленным ответвителем и направленным ответвителем составляет (0.5±0.1)λ.

На фиг. 1 приведено изображение конструкции волноводного распределителя для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения.

Волноводный распределитель для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения состоит из основного линейного делителя, выполненного из направленных ответвителей 1 и дополнительных направленных ответвителей 2, объединенных магистральным волноводом 3, и дополнительного линейного делителя, выполненного из направленных ответвителей 4 и дополнительных направленных ответвителей 5, объединенных магистральным волноводом 6. Соответствующие по номеру ответвленные каналы основных и дополнительных линейных делителей соединены между собой, и в них, на участке между направленными ответвителями 1 и 4 и между дополнительными направленными ответвителями 2 и 5, установлены фазосдвигающие секции 7.

Волноводный распределитель для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения работает следующим образом:

- в режиме «на передачу» сигнал от передатчика через элементы волноводного тракта и распределительной системы поступает на вход основного линейного делителя и далее, распространяясь по магистральному волноводу 3, последовательно ответвляется в ответвленные каналы направленных ответвителей 1 и дополнительных направленных ответвителей 2, обеспечивая в результате формирование на выходах ответвленных каналов заданного амплитудного распределения;

- в режиме «на прием» сигнал от раскрыва антенны через ряд функциональных элементов ФАР (фазовращатели, элементы волноводной распределительной системы и др.) поступает на выходы ответвленных каналов направленных ответвителей 1 и дополнительных направленных ответвителей 2 основного линейного делителя и далее, частично или полностью (в зависимости от соотношения направлений излученного и принятого сигналов) переходит или только в магистральный волновод 3 основного линейного делителя или распределяется между магистральными волноводами 3 и 6 основного и дополнительного линейных делителей, что в результате после суммирования сигналов от входов магистральных волноводов 3 и 6 обеспечивает улучшение разностной ДН в плоскости расположения волноводного распределителя.

Технико-экономические преимущества предлагаемого решения по сравнению с прототипом заключаются в увеличении КПД и повышении электропрочности волноводного распределителя.

Результаты практической реализации предложенного конструктивно-технического решения не вызывают сомнения. Проведенное математическое моделирование подтверждает преимущества волноводного распределителя для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения предложенной конструкции в части электрических характеристик.

Изобретение относится к радиотехнике и применяется в антенных системах, в частности, в фазированных антенных решетках. Технический результат - увеличение КПД и повышение электропрочности волноводного распределителя для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения. Результат достигается тем, что предложен волноводный распределитель для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения, состоящий из основного и дополнительного линейных делителей, выполненных из направленных ответвителей, объединенных соответственно первым и вторым магистральными волноводами и расположенных один за другим, отличающийся от прототипа тем, что основные и дополнительные линейные делители выполнены на полых волноводах, в начале основного и дополнительного линейных делителей введены дополнительные направленные ответвители, ответвленные каналы которых расположены с другой стороны магистральных волноводов между ответвленными каналами направленных ответвителей, причем количество дополнительных направленных ответвителей составляет не более половины количества направленных ответвителей. 1 ил.

Волноводный распределитель для фазированной антенной решетки с оптимизированными характеристиками излучения, состоящий из основного и дополнительного линейных делителей, выполненных из направленных ответвителей, объединенных соответственно первым и вторым магистральными волноводами и расположенных один за другим, причем ответвленные каналы направленных ответвителей ориентированы под углом 90°-ϕ, где ϕ=0÷20°, к своему магистральному волноводу и имеют с ними общие участки широких стенок с элементами связи в них, причем между направленными ответвителями основного и дополнительного делителей установлены фазосдвигающие секции, ответвленные каналы обоих делителей выполнены в виде единых волноводов и расположены с одной стороны магистральных волноводов, отличающийся тем, что основной и дополнительный линейные делители выполнены на полых волноводах, в начале основного и дополнительного линейных делителей введены дополнительные направленные ответвители, ответвленные каналы которых расположены с другой стороны магистральных волноводов между ответвленными каналами направленных ответвителей, причем количество дополнительных направленных ответвителей составляет не более половины количества направленных ответвителей, а шаг по магистральному волноводу между каждым дополнительным направленным ответвителем и направленным ответвителем составляет (0.5±0.1)λ.