Патент на изобретение №2344523

(54) ИЗЛУЧАЮЩАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ПОЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокации, связи и других антенных системах, размещенных на летательных аппаратах (ЛА). Техническим результатом является достижение возможности управления диаграммой направленности и повышение коэффициента направленного действия. Излучающая система линейной фазированной антенной решетки (ФАР) с вертикальной поляризацией поля содержит излучатель, жестко закрепленный на одной из сторон уголкового экрана (2), с углом между сторонами от 65° до 135°. На этой же стороне уголкового экрана введены 2n-1 излучателя (1) с периодом расположения их не превышающим 0,52_в. Высота всех излучателей выполнена не более 0,2_н, а отношение длин волн составляет _н/_в1,5, где _н – длина волны нижней границы диапазона рабочих частот; _в – длина волны верхней границы диапазона рабочих частот; n – число излучателей, n=1, 2, 3, 4…; 2 n излучателей излучающей системы линейной ФАР с вертикальной поляризацией поля могут быть выполнены в виде металлических пластин с прорезанными в них либо отверстиями, либо щелями. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокации, связи и других антенных системах, размещенных на летательных аппаратах (ЛА).

Известна малогабаритная антенна DDRR [«Практические конструкции антенн», Григоров И.Н., изд. Москва, 2005 г.], в которой излучатель выполнен в виде короткого штыря с питающим кабелем. С помощью переменного конденсатора антенну настраивают в резонанс с рабочей частотой. Антенна работает как открытая четвертьволновая резонансная рамка над проводящим экраном.

Наиболее близкой по технической сущности являются широкополосные однополюсные плоские антенны [Agrawall, N.P., Kumar, G. and Ray, K.P., Wide-Band Planar Monopole Antennas, IEEE Trans. on AP, 1998, vol.46, no.2, pp.294-295], содержащие либо круглые, либо эллиптические излучатели, установленные перпендикулярно плоскости экрана.

Недостатками таких антенн являются их незначительная направленность и невозможность управления направлением излучения и формой диаграммы направленности.

Техническим результатом изобретения является достижение возможности управления диаграммой направленности, повышение коэффициента направленного действия.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что излучающая система линейной фазированной антенной решетки (ФАР) с вертикальной поляризацией поля содержит излучатель, жестко закрепленный на одной из сторон уголкового экрана, с углом между сторонами от 65° до 135°. Новым признаком является введение на той же стороне уголкового экрана 2n-1 излучателя с периодом расположения их не превышающим 0,52_в. Высота всех излучателей выполнена не более 0,2_н, а отношение длин волн составляет _н/_в1,5,

где _н – длина волны нижней границы диапазона рабочих частот;

_в – длина волны верхней границы диапазона рабочих частот;

n – число излучателей, n=1, 2, 3, 4…;

2 n излучателей излучающей системы линейной ФАР с вертикальной поляризацией поля могут быть выполнены в виде пластин с прорезанными в них либо отверстиями, либо щелями. Взаимный угол между излучателями и стороной уголкового экрана, на которой отсутствуют излучатели, устанавливают в пределах ±180° одинаковым для всех излучателей, при этом они повернуты относительно своего геометрического центра.

Уголковый экран излучающей системы линейной ФАР с вертикальной поляризацией поля может быть выполнен либо единым, либо из отдельных секций.

На фиг.1 представлен пример выполнения излучающей системы линейной ФАР с вертикальной поляризацией поля.

На фиг.2 представлены диаграммы направленности излучающей системы линейной ФАР с вертикальной поляризацией:

а) при отклонении луча диаграммы направленности на 0°;

б) при отклонении луча диаграммы направленности на 20°;

в) при отклонении луча диаграммы направленности на 40°;

г) при отклонении луча диаграммы направленности на 60°.

На фиг.3 представлены диаграммы изменения коэффициента усиления на крайних частотах излучающей системы линейной ФАР с вертикальной поляризацией.

Излучающая система линейной ФАР с вертикальной поляризацией поля состоит из 2n излучателей 1, размещенных на уголковом экране 2 с периодом не более 0,52_в, причем угол между сторонами уголкового экрана может быть выбран любым в интервале от 65° до 135°, а сам уголковый экран может быть выполнен либо из отдельных секций, либо единым. Высота всех излучателей не превышает 0,2_н, при отношении длин волн _н/_в1,5, где _н – длина волны нижней границы диапазона рабочих частот; _в – длина волны верхней границы диапазона рабочих частот; причем излучатели могут быть выполнены в виде пластин с прорезанными в них либо отверстиями, либо щелями. Кроме того, все излучатели могут быть повернуты на один и тот же угол относительно задней части экрана в пределах ±180°. Возбуждение каждого излучателя производится через коаксиальный кабель 3.

Излучающая система линейной ФАР с вертикальной поляризацией поля работает следующим образом: с помощью 2n коаксиальных кабелей 3 осуществляется возбуждение 2n излучателей 1, каждый из которых формирует свою парциальную диаграмму направленности (ДН) с вертикальной поляризацией за счет синфазного сложения в дальней зоне полей излучения излучателя и отражения от уголкового экрана. При синфазном возбуждении всех излучателей формируется остронаправленная в плоскости линейной ФАР ДН, ось которой ортогональна плоскости линейной ФАР. Выбор периода расположения не более 0,52_в обеспечивает во всей рабочей полосе частот широкоугольность (т.е. бездифракционное сканирование) не менее ±60°. Наличие 2n излучателей позволяет во столько же раз повысить направленность и обеспечивает возможность управления формой луча и направление максимума излучения в плоскости линейной ФАР за счет возбуждения излучателей соответствующим фазовым распределением.

Таким образом, предлагаемая излучающая система линейной ФАР с вертикальной поляризацией поля позволяет в 2 n раз повысить направленность антенны и обеспечить возможность широкоугольного сканирования.

Формула изобретения

1. Излучающая система линейной фазированной антенной решетки с вертикальной поляризацией поля, содержащая излучатель, жестко закрепленный на одной из сторон уголкового экрана с углом между сторонами от 65 до 135°, отличающаяся тем, что дополнительно на той же стороне уголкового экрана установлены 2n-1 излучателей с периодом расположения их, не превышающим 0,52_в, причем высота всех излучателей выполнена 0,2_н, а отношение длин волн составляет _н/_в1,5,

где _н – длина волны нижней границы диапазона рабочих частот;

_в – длина волны верхней границы диапазона рабочих частот;

n – число излучателей.

2. Излучающая система линейной фазированной антенной решетки с вертикальной поляризацией поля по п.1, отличающаяся тем, что 2n излучателей выполнены в виде металлических пластин с прорезанными в них либо отверстиями, либо щелями.

3. Излучающая система линейной фазированной антенной решетки с вертикальной поляризацией поля по п.1, отличающаяся тем, что угол между излучателями и стороной уголкового экрана, на которой отсутствуют излучатели, устанавливают в пределах ±180° одинаковым для всех излучателей, при этом они повернуты относительно своего геометрического центра.

4. Излучающая система линейной фазированной антенной решетки с вертикальной поляризацией поля по п.1, отличающаяся тем, что уголковый экран выполнен единым.

5. Излучающая система линейной фазированной антенной решетки с вертикальной поляризацией поля по п.1, отличающаяся тем, что уголковый экран выполнен из отдельных секций.

РИСУНКИ