Моноимпульсная антенна Советский патент 1993 года по МПК H01Q25/02 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике сверхвысоких частот. Предлагаемая моноимпульсная антенна может быть использована в радиолокации и в системах связи с подвижными объектами.; .--. .-. ;;

Известен облучатель зеркальной антенны, включающий центральный конический рупор и расположенные по его периферии конические рупоры меньшего размера. Антенна предназначена для формирования единственный диаграммы направленности (ДН) с провалом в середине.

Ближайшим техническим решением к изобретению является моноимпульсная антенна с пятиэлементным облучателем, включающая фокусирующее зеркало, в фокусе которого расположён облучатель центрального канала. Вокруг облучателя центрального канала расположены две пары облучателей разностных каналов. Выходы облучателей пары, расположенной в вертикальной плоскости, соединены со входами угломестного суммарно-разностного моста. Выходы облучателей пары, расположенной в горизонтальной плоскости, соединен ы со входами азимутального суммарно-разнбстноГй . Суммарные ... выходы мостов подключены™К согласованным нагрузкам, а с разностных выходов снимается сигнал ошибки сопровождения в соответствующих координатных плоскостях. . v v; .- . .

Когда объект (цель при радиолокации или корреспондент при связи) находится на электрической оси антенны (на равносиг- нальном направлении) сигналы во всех четырех облучателях разностных каналов равны и сигнал на разностных выходах суммарно-разностных мостов отсутствует. При смешении объекта в какой-либо координатной плоскости от равносигнального направления сигналы на облучателях соответствующей пары становятся неравными и wa разностном выходе моста появляется сигнал ошибки по соответствующей коордиел

с

VI ю

СдЗ

ел о

со

нате, который используется для управления приводом антенны (автосопровождения). При смещении объекта одновременно в двух координатных плоскостях сигналы ошибки появляются одновременно на выхо- дах обоих мостов. Таким образом, периферийные облучатели используются только для целей формирования входных сигналов разностных каналов, т.е. для автосопровождения. Для обеспечения же передачи информации используется только центральный облучатель, который и подключается к каналу приемника или передатчика. Это канал принято называть центральным или

суммарным.

Точность сопровождения объекта в прототипе определяется тем, насколько увеличивается сигнал на разностном выходе моста в зависимости от смещения объекта в данной координатной плоскости, т.е. кру- тизной.разностной ДН в точке ее прохождения через ноль,Недостатком прототипа является невысокая крутизна разностной диаграммы направленности, и, как следствие, невысокая крутизна пеленгационной характеристики, что приводит к недостаточной точности автосопровождения, .

Цель изобретения состоит в увеличении крутизны пеленгационной характеристики. При этом ожидаемый от использования изобретения общественно полезный положительный эффект состоит в повышении точности автосопровождения моноимпульсной антенны,. .

Поставленная в изобретении цель достигается тем, что в антенну вводятся две пары дополнительных облучателей, расположенных вокруг облучателя центрального канала в плоскостях, наклоненных под уг- лом 45° к горизонтальной плоскости. Кроме того, вводятся пять дополнительных суммарно-разностных мостов и два фазовраща- теля на л /2 р адиан. Каждая пара дополнительных облучателей подключается ко входам одного из дополнительных суммарно-разностных мостов. Разностные выходы этих мостов подключены ко входам третьего дополнительного моста, суммарный выход третьего моста подключен к одному из входов Четвертого дополнительного моста, разностный выход третьего моста подключен к одному из входов пятого дополнительного моста, Вторые входы четвертого и пятого дополнительных сум- марно-разностных мостов соединены через фазовращатели на л 12 радиан с разностными выходами угломестного и азимутального суммарно-разностных мос5

5

0

5 .

0 5

0 5 0 5

тов,.имеющихся в прототипе. Суммарные выходы четвертого и пятого дополнительных суммарно-разностных мостов являются выходами угломестного и азимутального каналов.

Коммутация фидеров должна быть выполнена таким образом, чтобы на входы каждого из двух последних мостов (т.е. дополнительных четвертого и пятого) поступали сигналы, определяющие смещение объекта в одной и той же координатной плоскости.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где 1 - облучатель суммарного канала; 2 - облучатели разностных каналов; 3-9 - суммарно-разностные мосты; 10 - фазовращатели, обеспечивающие отставание по фазе на л 12.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Облучатель в виде конического рупора расположен в фокусе зеркала. Облучатели 2 в виде диэлектрических-стержневых антенн расположёны, вокруг облучателя 1 со сдвигом 45°, Каждые два диаметрально противоположных облучателя подключены к входам одного из кольцевых суммарно-разностных мостов 3-6. При этом мост 3 предназначен для формирования угломестногсх сигнала, мост 4 - азимутального сигнала, а мосты 5 и 6-для формирования сигналов в плоскостях, повернутых на 45°. Разностные выходы мостов 5 и 6 подключены к входам суммарно-разностного моста 7. Суммарный выход моста 7 подключен к одному из входов моста 8, а разностный выход моста 7 - к одному из входов моста 9. Разностные выходы мостов 3 и 4 подключены к свободным входам мостов 8 и 9 соответственно через фазовращатели 10. Величина фазового сдвигафазовращателей 10составляет л/2, что обеспечивает компенсацию фазового сдвига/вносимого мостом 7 (при равенстве электрических длин остальной части фидер- ноготракта от облучателей до входов мостов

8 и 9). Выходами схемы являются суммарные выходы мостов 8 и 9. Все свободные входы и выходы кольцевых мостов подключены к согласованным нагрузкам.

В режиме приема, когда объект находится на равносигнальном направлении, фокальное пятно находится точно в середине облучающей системы, сигналы на разностных выходах мостов 3 - 6 и, соответственно, на суммарных выходах мостов 8 и

9 отсутствуют. Сигнал с облучателя 1 используется в суммарном канале для передачи информации.

При смещении объекта фокальное пятно также смещается. При этом на выходах суммарно-разностных мостов 3-6 появляется сигнал. Поскольку дополнительные облучатели поглощают из падающего поля дополнительную энергию, то результирующий сигнал на выходах мостов 8 и 9 становится больше, чем на выходах угломестного и азимутального мостов 3 и 4. Это означает, что крутизна разностных ДН возрастает. Если расстояния от фазовых центров всех облучателей до фокуса зеркала равны, то

0

крутизна разностных ДН. формируемых каждой парой облучателей, одна и та же. В этом случае крутизна результирующих разностных ДН, определяемая сигналами на выходах мостов 8 и 9, увеличивается в 1,41 раза. Повышение крутизны в 1,41 раза приводит к удвоению энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника разностного канала, что уменьшает ошибку сопровождения при больших отношениях сигнал/шум в 1,41 раза, а при малых отношениях сигнал/шум - до двух раз.

Использование: зеркальные антенны, содержащие пелёнгационный канал для увеличения крутизны его характеристики; Сущность изобретения: монбимпульсная антенна содержит зеркало, облучатель центрального канала и восемь облучателей разностных каналов, размещённых вокруг облучателя центрального канала. Сигналы с восьми облучателей разностных каналов об-- рабатываются схемой, состоящей из суммарно-разностных Mdcfов. Увеличение крутизны пелёнгацйойной характеристики достигается за счет увеличения числа облучателей разностных каналов до 8 по сравнению с 4 в прототипе. 1 ил.

Формула изо бретения

Моноимпульсная антенна, содержащая фокусирующее зеркало, облучатель центрального канала, две пары основных облучателей разностных каналов, расположенных вокруг облучателя центрального канала в горизонтальной и вертикальной плоскостях и соединенных соответственно с входами основных азимутального и угломестного суммарно-разностных мостов, о т- л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения крутизны пеленга.ционной .характеристики, введены две пары дополнительных облучателей разностных каналов, расположенные вокруг облучателя центрального канала в плоскостях, наклоненных под углом 45° к горизонтальной плоскости, и пять дополнительных суммарно-разностных мостов, причем дополнительные облучатели разностных каналов соединены с входами двух дополнительных суммарно-разностных мостов, разностные выходы которых соединены с входами третьего дополнительного суммарно-разностного моста, суммарный выход третьего дополнительного суммарно-рэзностнбго моста соединен с одним из входов четвёртого дополнительного суммарно-разностного моста, разностный выход третьего дополнительного суммарно-разностного моста соединен с одним из входов пятого дополнительного суммарно-разностного моста, а вторые входы четвертого и пятого дополнительных суммарно-разностных мостов соединены через введенные фазовра- щатели на я /2 радиан с разностными выходами соответственно угломестного и азимутального основных суммарно-разностных м остов, а сумма рн ы е вы ходы четвертого и пятого дополнительных суммарно-разностных мостов являются выходами угломестного и азимутального каналов.