Антенная решетка с ограниченным сектором сканирования Советский патент 1983 года по МПК H01Q3/26 

2. Решетка по п. 1 отличающаяся тем, что общее число направленных ответвителей каждой из двух групп, включенных в линии передачи модуля, равно числу модулей, возбуждаемых при питании входа соответствукхцегр модуля. 3. Решетка по пп. 1 и 2, о т л ичающаяся тем, что при выполнении блока возбуждения одного или «группы модулей на однослойной печатной плате в местах пересечения

полосковых линий передачи включены трехшлейфовые направленные ответвители с полной связью, причем пересек4ющиеся полосковые линии подключены к диагональным плечам упомянутого ответвителя с полной связью. 4. Решетка по пп. 1 и 2, о т личающаяся тем, что входы или/выходы направленных ответвителей модулей, расположенных вблизи края антенной решетки, подсоединены к согласованным нагрузкам.

1 .АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С ОГРАНИЧЕННЫМ СЕКТОРОМ СКАНИРОВАНИЯ, 1Е1Ы полненная из модулей, расположенных вдоль определенной пространстреннрй линии, каждый из которых состоит из двух групп излучателей и блока их врзбуждепия, срдержащег вход, распределитель мощности лидва каиала, выходы которого подк;шчены линиями передачи к каждой из групп излучателей соответствую кхцего, модуля и включенных в линии передачи элементов связи с группами излучателей других моделей, отличающаяся тем, что с целью расширения рабочей полосы VU W Ьд ; I f i-Ji J I 1 частот пусем ограничения количества модулей, с которыми осуществляется связь каждого соответствующего модуля, элементы связи выполнены в виде двух групп направленных ответвителей, включенных последовательно в каждую линию передачи модуля, причем первая группа направленных ответвителей имеет по крайней мере первый выход для соединения с помощью линий передачи с вторым входом несоседней группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям несоседнего модуля, и второй выход для соединения с помощью линии передачи с первым входом соседней группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям соседнего модуля, a вторая группа имеет по крайней мере первый вход для соединения с помощью линии передачи с вторым выходом соседней группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям соседнего модуля, и второй вход для соединения с помощью линии передачи с первым выводом несоседней группы-направленных ответвителей, относяишхся к излучателям несоседнего модуля. . T i.4 л . C

1

Изобретение относится к антенной технике, в частности к фазированным антенным решеткам (ФАР) с электрическим сканированием луча

Известны эквидистантные ФАР с ораниченным сектором сканирования луча, в которых реализуется диаг)амма направленности управляемого излучателя решетки, близкая к прямоугольной так, что интерференционные максимумы вне заданного сектора сканирования эффективно подавляются. Диаграмма направленност управляемого излучателя близкая к прямоугольной, достигается введением схем связи излучателя решетки с соседними излучателями, при этом эффективно возбуждаемая апертура в решетке при возбуждении одного управляемого излучателя превышает размер, приходящийся в решетке на один излучающий элемент TI 3-

В указанном устройстве между излучателями включены элементы связи. При возбуждении одного управляемого входа в решетке возбуждаются три излучателя, причем амплитудно-фазовые распределения при возбуждении двух соседних управля.емых входов как бы перекрываются. Возможность формирования диаграммы управляемого излучателя близкой к прямоугольной в указанном устройстве ограничены из-за малого числа возбуждаемых излучателей при питании с одного управляемого входа.

Наиболее близким к предлагаемому являетсяантенная решетка, которая содержит модули, расположенные вдоль определенной пространственной линии, каждый из которых состоит из двух групп излучателей и блока их возбуждения. Блок возбуждения, в свою очередь, содержит вход, распределитель мощности на два канала, выходы которого подключены линиями передачи к каждой из групп излучателей соответствующего модуля. В указанные .линии передач включены элементы связи с группами излучателей других модулей.

Элементы связи выполнены в виде двух отрезков линий передачи с направленными ответвителями, так, что при возбуждении входа одного модуля возбуждаются последовательно группы излучателей других модулей. При этом размер эффективно возбуждаемой апертуры при возбуждении

d каждого из модулей соизмерим со всей апертурой решеткич Амплитудно-фазовое распределение достаточно хорошо аппроксимирует функцию типа sinX/X, что позволяет реализовать диаграмму направленности управляемого элемента, весьма близкую к прямоугольной 2.

Однако такое устройство .в силу последова-тельного характе1эа связей между группами излучателей узкополосно.

Цель изобретения - расширение рабочей полосы частот путем ограничения количества модулей, с которыми осуществляется связь каждого соответствующего модуля.

Указанная цель достигается тем, что в антенной решетке с ограниченным сектором сканирования, выполненной из модулей, расположенных вдоль определенной пространственной линии, каждый из которых состоит из двух групп излучателей и блока их возбуждения, содержашего вход, распределитель мощности на два канала, выходы Которого подключены линиями передачи к каждой из групп излучателей соответствующего модуля и включенных в линию передачи элементов связи с гpyппгuvIи излучателей других модулей, элементы связи выполнены в виде двух групп направленных ответвителей, включенных последовател но в каждую линию передачи модули, причем первая группа направленных ответвитеЛей имеет по кр айней мере первый выход для соединения с помощью линии передачи с вторьм входЬм несоседней группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям несоседнего модуля, и .второй выход для соединения с помощью линии передачи с первым входом соседней группы направленных . ответвителей, относящихся к излучателям соседнего модуля, а вторая группа направленных ответвителей имеет по крайней мере первый вход для соединения с помощью линии передачи с вторым выходом со-седней группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям соседнего модуля, а второй вход для соединения-с помощью линии передачи с первым выходом несоседней группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям несоседнего модуля.

Кроме того, общее число направленных ответвителей каждой из двух групп, включенных в линии передачи модуля равно числу модулей, возбуждаемых при питании входа соответствующего модуля.

При вьшолнении блока возбуждения одного или группы модулей на . однослойной печатной плате в местах пересечения полосковых линий передачи включены трехшлейфовые направ. ленные ответвители с полной связью причем; пересекающиеся полосковые линии подключены к диагональным плечам упомянутого ответвителя с. полной связью.

Входы или вЕлходы,направленных оветвителей Модулей, расположенных вблизи края антенной решетки, подсединены к согласованным нагрузкгш.

На фиг. 1 показана электрическа схема предлагаемой антенной решео к на фиг. 2 - двухшлейфовый направленый ответвитель в микрополосковом исполнении, в плане; на фиг. 3 то же, разрез; на фиг. 4 - трехишейфовый направленный ответвитель в микрополосковом исполнении; на фиг. 5 - устройство связи в микрополосковом исполнении.

Схема устройства (фиг. 1) состоит из 8 модулей (1... 1g) . Каждый из модулей со цержит два излуча(...2g,2g) (или две группы теля в случае двумерной реизлучателейшатки) и блок возбуждения, включающий в себя вход (3...3g), распрделитель мощности на два канала (4...40), линии передачи (5,5;.. 50,, соединянадив выходы распределителя мощности на два канала (4,4jJ.. .4в{4д) и группы излучателей (2,2:,.. .28,2д),. В каждую из линий Передачи (5,5...5д,5д) включены элементы связи в виде двух групп направленных ответвителей (б...6д) и (7...7g). Эти группы выделены пунктиром в модуле 1. Первая группа направленных ответвителей (б...6д) имеет по крайней

0 мере один 8, который соединен с помощью линии 9 передачи свторым входом 10 несоседней группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям (2,2... 2g,2g) несоседнего модуля (1...1д).

5 Имеется также второй выход 11, соединенный линией передачи с первым входом 12 второй группы направленных ответвителей, относящихся к излучателям соседнего модуля. Вто0рая группа направленных ответвителей (7... 7 д) имеет по крайней мере первый вход 12, соединенный линией передачи с вторым выходом 11 соседней группы направленных ответвите5лей, относящихся к излучателям соседнего модуля, и второй вход 10, соединенный линией передачи с первым выходом несбседней группы направленных отв.етвителей, относя0щихся к излучателям несоседнего модуля (Нафиг. 1 указанные связи показаны в модулях 1, 12 и 13)

Антенная решетка работает следующим образом.

5

При возбуждении, например, модуля 1 с входа 34СВЧ мощность поступает на распределитель мощности на два канала 4 4 и на две линии передачи 54 и . Через первую группу направленных ответвителей 6 СВЧ

0

;мощность поступает на входы направленных ответвителей второй группы как в соседних модулях 1з и 15, так и в несоседних 12 и 1 g. Таким образом, при возбуждении моду5ля 1( с входа 3 СВЧ мощность возбуждает группы излучающих элементов как в возбуждаемом модуле, так и в модулях фиг. 1 векторами условно показано амплитудно0фазовое распределение на апертуре решетки. Подбирая величину связи направленных ответвителей в каждой из групп, можно реализовать диаграмму управляемого элемента (моду5ля) в решетке достаточно хорошо аппроксимирующую, требуемую. При воз буждениис входам модуля возбуждаются группы излучающих элементов в двух соседних модулях. Увеличением

0 числа направленных ответвителей в каждой из групп можно соответственно увеличить число соседних возбуждаемых модулей. Предлагаемое устройство путем выбора числа связан- . 5 ных друг с другом модулей позволяет получить преимущество по сравнению с устройством-прототипом, а именно расширить рабочую полосу частот, в которой реализуется требуемая диаграмма направленности управляемого элемента.

Важной особенностью предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является возможность независимого выбора величины связи между модулями, что дает широкие возможности для синтеза требуемой диаграммы направленности управляемого элемента в решетке. Большое число направленных отвatвителей и большое число линий передачи, свзывающих входы и выходы различных направленных ответвителей, делают предпочтительным выполнение устройства с использованием технологии пчатных полосковых систем.

На фиг. 2 и. 3 показано известное устройство - двухшлейфовый .направленный ответвитель в микрополбсковом исполнении, используемцй в изобретении. Двухшлейфовый направленный ответвитель 13 выполняется на диэлектрической плате. На одной стороне платы 14 имеется проводясий экран 15, а на другой печатная схема 16. Печатная схема содержит микрополосковые линии 17 и 18 передачи, соединенные шлейфами 19 и 20.

Величина .связи между линиями 17 и 18 определяется тол11иной С шлейфов 19 и 20. Если к каналу Р подается СВЧ мощность, то канал Р будет развязанным. Мощность каналами Р и Р поделится в отношении, определяемом соотношениями волновых проводимостей шлейфов 19 и 20 и волновых проводимостей линий 17 и 18 передачи.

На фиг. 4 показан трехшлейфо.вый направленный ответвитель 21, реализующий связь ноль децибел. Параметры шлейфов 22, 23 и 24 выбраны так, что при подаче мощности со входа Р линии 2,5 передачи вся мощность за вычетом омических поте попадает в плечо РЗ линии 26 пере дачи. В силу симметрии ответвителя при подаче мошности в плечо Р .линии 25 вся мощность попадает в плечо Р линии 26.

Указанных трехьчлейфовый напра ленный ответвитель 21 со связью ноль децибел или полной связью используется в местах пересечения двух/ линий передачи. Причем пересекающиеся линии передачи подключаются 0 к диагональным плечам трехшлейфового ответвителя с полной связью.

На фиг. 4 и 5 размеры А и В близки к четверти длины волны в диэлектрике. На фиг. 5 показана схема вы5 полнения элементов связи модуля в микрополосковом исполнении с использованием устройств, показанных на фиг. 2 и 4. Схема содержит вход 3. Распределитель мощности

0 на два канала 4. Первые группы направленных ответвителей 6 имеются первый выход 8 и второй выход 11. Имеется вторая- группа направленных ответвителей 7 . первым 12 и вто5 рым 10 входами. Вторые выходы 11 первых элементов связи 64 соединены линиями 9 передачи, например, коаксиальными, с первыми входами 12 вторых групп направленных ответвиQ телей соседних модулей Ij и 1. Соединение несоседних модулей включает в себя линии 27 передачи и трехшпейфовые направленные ответвители 21, включенные в местах пересечения линий передачи 5 и З, модуля

- и линий передачи 27.

Выходы и входы направленных ответззителей периферийных Модулей подсоединены к согласованным нагрузкам 28 (фиг. 2).

0 Предложенное техническое решение по сравнению с устройством прототипом позволяет реализовать большую широкополосйость. Кроме того, в предложенном устрбйстве обеспечивается

5 возможность независимого выбора величины связи между излучающими элементами (группами элементов) модулей в решетке, что позволяет более гибко решать задачу синтеза требуQ емой диаграммы управляемого элемента Е ФАР..

Фиг J