[go: up one dir, main page]

RU2177662C1 - Dual-band electronic-beam-control antenna system - Google Patents

Dual-band electronic-beam-control antenna system Download PDF

Info

Publication number
RU2177662C1
RU2177662C1 RU2000128555/09A RU2000128555A RU2177662C1 RU 2177662 C1 RU2177662 C1 RU 2177662C1 RU 2000128555/09 A RU2000128555/09 A RU 2000128555/09A RU 2000128555 A RU2000128555 A RU 2000128555A RU 2177662 C1 RU2177662 C1 RU 2177662C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
emitters
length
low
antenna system
Prior art date
Application number
RU2000128555/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.Ф. Мосейчук
Т.А. Ломовска
Т.А. Ломовская
А.Н. Грибанов
А.И. Синани
Original Assignee
Общество ограниченной ответственности НПФ "АЭРОФАР"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество ограниченной ответственности НПФ "АЭРОФАР" filed Critical Общество ограниченной ответственности НПФ "АЭРОФАР"
Priority to RU2000128555/09A priority Critical patent/RU2177662C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177662C1 publication Critical patent/RU2177662C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radar engineering. SUBSTANCE: antenna system has phased antenna array operating in radio-frequency band whose waveguide radiators form regular periodic structure and phased antenna array operating in audio-frequency band whose radiators form regular periodic structure; radiators of both arrays form common aperture of antenna system; radiation centers of both arrays are aligned or offset through positioning period of radio-frequency array radiators; radiators of radio-frequency array are integrated to form continuous strips and those of audio-frequency array are placed between strips of radio-frequency array to form rows; positioning periods of audio-frequency array radiators in row are executed in full compliance with value required for desired scanning sector and between rows, in steps of positioning period of radio- frequency array radiator strips. Audio-frequency radiators may be mounted not over entire aperture but so as to form double- and triple-row structure or they may occupy entire aperture; radio-frequency radiators may occupy only central part of aperture or may be randomly offset, or they may be made in the form of shorter H-dipoles with active side of length L1 and passive one of length L2, mounted on posts provided on coaxial line sections of length h with symmetrical slits of length L3; lengths L1 are to be chosen from formulas given in description of invention. EFFECT: minimized effect of radiation of audio-frequency array on radiation characteristics of radio-frequency one with characteristics of audio-frequency array maintained close to limiting values. 5 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к радиолокации и может быть использовано в размещаемых на борту летательного аппарата (ЛА) радиолокационной станции (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР) с электронным сканированием диаграммы направленности антенны (ДНА), предназначенных для обнаружения целей. The technical solution relates to radar and can be used in a radar station (RLS) placed on board an aircraft (LA) with a phased array (PAR) with electronic scanning of the antenna radiation pattern (BPS), designed to detect targets.

Известна двухчастотная ФАР (см. AP-S Int. Symp., Amherst 1976, New York, 1976, pp. 323-325), содержащая группу примыкающих друг к другу открытых концов волноводов высокочастотного и низкочастотного диапазонов, причем излучатели обеих частотных диапазонов размещены в одной апертуре и представляют собой волноводно-волноводную совмещенную ФАР, а также фидерную систему разводки и управления фазой и амплитудой сигналов. Known dual-frequency phased array (see AP-S Int. Symp., Amherst 1976, New York, 1976, pp. 323-325), containing a group of adjacent open ends of the waveguides of the high-frequency and low-frequency ranges, and the emitters of both frequency ranges are located in one aperture and represent a waveguide-waveguide combined PAR, as well as a feeder system for wiring and controlling the phase and amplitude of the signals.

Известна двухчастотная ФАР (см. Д. Н. Воскресенский, 1994, Антенны и устройства СВЧ, Москва, Радио и связь, стр. 107, фиг. 4.2 г), включающая единую апертуру антенной системы, которая образована открытыми концами низкочастотных волноводов, а раскрыв высокочастотных волноводов служит рефлектором для поля низкочастотного диапазона, волноводы низкочастотного диапазона возбуждаются штырями от коаксиальных линий, причем высокочастотные волноводы излучают через отрезки низкочастотных волноводов. Known dual-frequency phased array (see D. N. Voskresensky, 1994, Antennas and microwave devices, Moscow, Radio and communications, p. 107, Fig. 4.2 g), including a single aperture of the antenna system, which is formed by the open ends of the low-frequency waveguides, and opening high-frequency waveguides serves as a reflector for the field of the low-frequency range, low-frequency waveguides are excited by pins from coaxial lines, and high-frequency waveguides emit through segments of low-frequency waveguides.

Известна антенна с электронным сканированием (см. патент IP N 8601/94 МПИ H 01 Q 03/26, 1994), содержащая излучающий антенный блок, образованный с помощью первой излучающей апертуры со схемой управления фазой питания и излучающими элементами, а также второй излучающей апертурой со схемой управления фазой питания и излучающими элементами, и блок питания, причем блок питания обеспечивает два режима питания антенны, располагает переключателями для устройства распределения мощности. A known antenna with electronic scanning (see patent IP N 8601/94 MPI H 01 Q 03/26, 1994), comprising a radiating antenna unit formed by a first radiating aperture with a power phase control circuit and radiating elements, as well as a second radiating aperture with a power phase control circuit and radiating elements, and a power supply, the power supply providing two antenna power modes, has switches for the power distribution device.

Известно устройство управления наведения луча для антенной системы с электронным сканированием (см. патент ЕР N 0415818 МПИ H 01 Q 03/26, 1992), содержащая фазированную антенной решетки верхнего диапазона и нижнего диапазонов, причем ФАР нижнего диапазона включает n устройств распределения и фазирования сигналов (размещенных соответственно в правой и левой половинах фазированной антенной решетки верхнего диапазона). A control device for guiding the beam for an antenna system with electronic scanning (see patent EP N 0415818 MPI H 01 Q 03/26, 1992) containing a phased antenna array of the upper range and lower ranges, the low-range headlamp includes n signal distribution and phasing devices (located respectively in the right and left halves of the phased antenna array of the upper range).

Известна двухчастотная ФАР (см. Д.Н. Воскресенский, 1994, Антенны и устройства СВЧ, Москва, Радио и связь), включающая единую апертуру антенной системы, в которой расположены разночастотные излучатели, два независимых тракта питания, состоящие из делителей мощности высокочастотного и низкочастотного диапазонов, а также двух блоков фазовращателей этих диапазонов, а также полосовых фильтров, включенных на входе делителей мощности и/или перед каждым излучателем. При этом, как правило, излучатели низкочастотного диапазона располагаются над излучателями высокочастотного диапазона. Known dual-frequency phased array (see D.N. Voskresensky, 1994, Antennas and microwave devices, Moscow, Radio and communications), including a single aperture of the antenna system, in which are located different-frequency emitters, two independent power paths, consisting of power dividers high-frequency and low-frequency ranges, as well as two blocks of phase shifters of these ranges, as well as bandpass filters included at the input of the power dividers and / or in front of each emitter. Moreover, as a rule, low-frequency emitters are located above the high-frequency emitters.

Известна двухчастотная ФАР (см. Д.Н.Воскресенский, 1994, Антенны и устройства СВЧ, Москва, Радио и связь, стр. 107, фиг.4.2б, а также см. Известия вузов. Радиотехника, 1981, т.24, N 5, стр.23, Л.И.Пономарев, Двухчастотная волноводно-вибраторная совмещенная ФАР, стр.23-36), включающая единую апертуру антенной решетки, причем в качестве излучателей высокочастотного диапазона выбраны волноводы, которые служат экраном для вибраторных излучателей низкочастотного диапазона. Known dual-frequency headlamps (see D.N. Voskresensky, 1994, Antennas and microwave devices, Moscow, Radio and communications, p. 107, fig.2.2b, and also see News of universities. Radio engineering, 1981, v.24, N 5, p. 23, L.I. Ponomarev, Dual-frequency waveguide-vibrator combined HEADLIGHTS, p. 23-36), which includes a single aperture of the antenna array, and waveguides that serve as a screen for low-frequency vibrator emitters are selected as high-frequency emitters.

Известное техническое решение позволяет использовать двухчастотную работу ФАР, однако не позволяет решить задачу развязки между частотными диапазонами. The known technical solution allows the use of dual-frequency operation of the HEADLIGHTER, but does not allow to solve the problem of decoupling between frequency ranges.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является двухчастотная антенная решетка (см. патент US N 4097868 НКИ 343-727, 1978), содержащая две совмещенные в одной апертуре антенные решетки, причем одна состоит из волноводных излучателей и работает в высокочастотном диапазоне, другая выполнена из расположенных над раскрывом полуволновых симметричных вибраторных излучателей и работает в низкочастотном диапазоне. Излучатели низкочастотного диапазона располагаются над излучателями высокочастотного диапазона в совмещенной двухчастотной ФАР. Питание излучателей и включение фазовращателей в каждом частотном диапазоне, как правило, независимы и реализуются в соответствии с принципами и контроля фидерного тракта обычных одночастотных ФАР, особенность схем питания совмещенных ФАР являются более жесткие габариты и конструктивные ограничения, связанные с необходимостью размещения два физических тракта в ограниченном объеме. The closest in technical essence and the achieved result is a two-frequency antenna array (see US patent N 4097868 NKI 343-727, 1978), containing two antenna arrays combined in one aperture, one consisting of waveguide emitters and operates in the high-frequency range, the other is made from the half-wave symmetrical vibrator emitters located above the opening and operates in the low-frequency range. Low-frequency emitters are located above the high-frequency emitters in a combined dual-frequency headlamp. The power of emitters and the inclusion of phase shifters in each frequency range are, as a rule, independent and implemented in accordance with the principles and control of the feeder path of conventional single-frequency headlamps, a special feature of the power supply schemes of combined headlamps are more rigid dimensions and design limitations associated with the need to place two physical paths in a limited volume.

Совмещение разночастотных ФАР в рамках одной или перекрывающихся апертур позволяет существенно расширить их функциональные возможности. Однако совмещение ФАР приводит к взаимному искажению характеристик, особенно высокочастотной ФАР, причем наибольшие искажения в характеристиках направленности высокочастотной ФАР возникают при совпадении поляризации обеих решеток. Основной вклад в эти искажения дают токи, наводимые полем высокочастотной ФАР на активные плечи низкочастотных вибраторов. Интенсивность этих токов и, соответственно, величина искажений, существенно зависят от длины активных плеч вибраторов. The combination of different-frequency phased arrays in the framework of one or overlapping apertures can significantly expand their functionality. However, the combination of the PAR leads to a mutual distortion of the characteristics, especially of the high-frequency FR, with the greatest distortions in the directivity of the high-frequency FR occur when the polarization of both gratings coincides. The main contribution to these distortions is made by the currents induced by the field of the high-frequency phased array on the active shoulders of low-frequency vibrators. The intensity of these currents and, accordingly, the magnitude of distortion, significantly depend on the length of the active shoulders of the vibrators.

Влияние вибраторов на характеристики излучения высокочастотной антенной решетки, обусловленное паразитными возбуждениями плеч вибраторов полем высокочастотной антенной решетки, проявляется как увеличение уровня боковых лепестков и снижение коэффициента усиления высокочастотной антенной решетки. The effect of vibrators on the radiation characteristics of a high-frequency antenna array, due to parasitic excitations of the vibrator arms by the field of a high-frequency antenna array, manifests itself as an increase in the level of side lobes and a decrease in the gain of the high-frequency antenna array.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в минимизации воздействия излучения низкочастотного диапазона ФАР на характеристики излучения высокочастотной ФАР при обеспечении близких к предельным характеристикам низкочастотной ФАР. The technical result of the proposed technical solution is to minimize the effect of radiation of the low-frequency range of the HEADLIGHTS on the characteristics of the radiation of the high-frequency HEADLIGHT while ensuring low-frequency HEADLIGHTS that are close to the limit characteristics.

Указанный результат достигается следующим образом. В двухдиапазонной антенной системе с электронным управлением лучом, включающей в себя фазированную антенную решетку высокочастотного диапазона и фазированную антенную решетку низкочастотного диапазона, излучатели образуют единую апертуру антенной системы. Апертуры высокочастотной и низкочастотной ФАР соосны с точностью до периода расположения высокочастотных излучателей в каждой плоскости, излучатели высокочастотной ФАР, образующие регулярную периодическую структуру, объединены в линейки, а излучатели низкочастотной ФАР, образующие регулярную периодическую структуру, расположены между линейками высокочастотной ФАР. Период расположения излучателей низкочастотной ФАР в первой плоскости может выбираться строго в соответствии с заданным сектором сканирования, а во второй плоскости - дискретно, с шагом, кратным периоду расположения излучателей высокочастотной ФАР в этой плоскости. The specified result is achieved as follows. In a dual-band antenna system with electronic beam control, which includes a phased high-frequency antenna array and a low-frequency phased antenna array, the emitters form a single aperture of the antenna system. The apertures of the high-frequency and low-frequency PARs are aligned up to the period of location of the high-frequency emitters in each plane, the radiators of the high-frequency PARs forming a regular periodic structure are combined into lines, and the emitters of the low-frequency PARs forming a regular periodic structure are located between the high-frequency PAR arrays. The period of arrangement of the low-frequency headlight emitters in the first plane can be selected strictly in accordance with the specified scanning sector, and in the second plane, discretely, with a step that is a multiple of the period of the arrangement of the high-frequency headlight emitters in this plane.

Излучатели низкочастотного диапазона выполнены в виде укороченных H-образных вибраторов с активным плечом длиной L1 и пассивным плечом длиной L2, установленных на стойках, выполненных на отрезках коаксиальной линий длиной h с симметрирующими щелями длиной L3, причем длина L1 выбрана в интервале от 0,209 до 0,15λ , длина L2 выбрана в интервале от (0,05±0,015)λ (при L1=0,209λ) до (0,01±0,0005)λ (при L1=0,15λ), длина L3 выбирается в интервале от (0,18±0,005)λ (при L1=0,209λ) до (0,146±0,002)λ (при L1= 0,15λ), длина h выбирается в интервале (0,25-0,23)λ, а на стойках установлены диэлектрические трубки из материала с диэлектрической проницаемостью ε = 2,0-2,5 и толщиной стенки (0,002-0,005)λ, где λ - средняя длина рабочей волны низкочастотного диапазона. Такая конструкция обеспечивает согласование вибратора со свободным пространством с КСВН не хуже 1,4 в полосе частот ± 5%.Low-frequency emitters are made in the form of shortened H-shaped vibrators with an active arm of length L 1 and a passive arm of length L 2 mounted on racks made on pieces of coaxial lines of length h with symmetrical slits of length L 3 , with length L 1 selected in the range from 0.209 to 0.15λ, the length L 2 is selected in the range from (0.05 ± 0.015) λ (for L 1 = 0.209λ) to (0.01 ± 0.0005) λ (for L 1 = 0.15λ), the length L 3 is selected in the range from (0.18 ± 0.005) λ (for L 1 = 0.209λ) to (0.146 ± 0.002) λ (for L 1 = 0.15λ), the length h is selected in the range (0.25- 0.23) λ, and on the racks are installed dielectric tube of a material with a dielectric constant ε = 2,0-2,5 and a wall thickness (0,002-0,005) λ, where λ - the average operating wavelength of the low frequency range. This design ensures the matching of the vibrator with free space with VSWR is not worse than 1.4 in the frequency band of ± 5%.

Кроме того, излучатели низкочастотного диапазона могут быть расположены не на всей апертуре, а в полосе с максимальным горизонтальным размером, образуя двух- и трехрядную структуру, причем при двухрядном расположении, излучатели одного ряда сдвинуты в горизонтальной плоскости относительно излучателей второго ряда на половину периода, а при трехрядном расположении излучатели каждого ряда сдвинуты относительно других рядов излучателей на одну треть периода. In addition, the low-frequency emitters can be located not on the entire aperture, but in a strip with a maximum horizontal size, forming a two- and three-row structure, and with a two-row arrangement, emitters of one row are shifted in the horizontal plane relative to the emitters of the second row by half the period, and with a three-row arrangement, the emitters of each row are shifted relative to other rows of emitters by one third of the period.

В определенных конкретным назначением условиях, излучатели низкочастотного диапазона занимают всю апертуру, а излучатели высокочастотного диапазона только центральную часть апертуры. In conditions determined by a specific purpose, low-frequency emitters occupy the entire aperture, and high-frequency emitters occupy only the central part of the aperture.

Излучатели низкочастотного диапазона могут быть смещены на случайную величину в единой апертуре антенной системы относительно регулярной координаты, причем среднеквадратичная величина смещения не должна превышать 0,1 от величины периода расположения излучателей своего частотного диапазона. Low-frequency emitters can be offset by a random value in a single aperture of the antenna system relative to the regular coordinates, and the rms offset should not exceed 0.1 of the magnitude of the location period of the emitters of their frequency range.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в использовании в антенной системе на частоте низкочастотной ФАР, вместо полуволновых Н-образных симметричных вибраторов, имеющих меньшую, чем λ/2 длину активных плеч, а это позволяет ослабить искажения диаграммы направленности высокочастотной ФАР (укорочение активных плеч до (0,35-0,25)λ снижает рассеянную мощность в 1,5-2 раза) при обеспечении оптимальных собственных характеристик низкочастотной ФАР. The essence of the proposed technical solution consists in using a low-frequency phased array in the antenna system at a frequency of instead of half-wave H-shaped symmetric vibrators having shorter active-arm lengths smaller than λ / 2, and this allows to reduce distortions in the radiation pattern of a high-frequency phased array (shortening active arms to (0 , 35-0.25) λ reduces the power dissipation by 1.5-2 times) while ensuring optimal intrinsic characteristics of the low-frequency headlamp.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель. Comparison of the proposed solution with well-known technical solutions shows that it has a new set of essential features that, together with the known features, can successfully achieve the goal.

На фиг. 1 изображена апертура двухдиапазонной антенной системы, на фиг. 2 - излучатель низкочастотного диапазона. In FIG. 1 shows the aperture of a dual-band antenna system; FIG. 2 - low-frequency emitter.

Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом состоит из вибраторов 1, встроенных в полотно излучателей 2 волноводной высокочастотной антенной решетки, причем вибраторы 1 содержат активные плечи 3 длиной L1, пассивные плечи 4 длиной L2 и поддерживающие плечи над раскрывом 2 на высоте h стойки 5 из цилиндрических коаксиалов с симметрирующими щелями длиной L3 6 и с диэлектрической трубкой 7.The dual-band antenna system with electronic beam control consists of vibrators 1 integrated into the emitter blade 2 of the waveguide high-frequency antenna array, and the vibrators 1 contain active arms 3 of length L 1 , passive arms 4 of length L 2 and supporting arms above opening 2 at a height h of rack 5 from cylindrical coaxials with symmetrical slits of length L 3 6 and with a dielectric tube 7.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Излучатели как высокочастотной ФАР 2, так и низкочастотной ФАР 1 возбуждаются по своим законам и формируют соответствующие диаграммы направленности. При этом центры излучения обеих ФАР совпадают между собой или сдвинуты на величину не более периода расположения излучателей высокочастотной ФАР 2. Часть энергии излучения высокочастотной ФАР 2 попадает на излучатели низкочастотной ФАР 1, внося определенные возмущения в первоначальное поле излучения высокочастотной ФАР 2. В силу этих возмущения и периодичности расположения излучателей низкочастотной ФАР 1, в диаграмме направленности высокочастотной ФАР 2 появляются дополнительные боковые лепестки (паразитные лепестки рассеяния). The emitters of both high-frequency phased array 2 and low-frequency phased array 1 are excited according to their laws and form the corresponding radiation patterns. In this case, the emission centers of both headlights coincide with each other or are shifted by no more than the period of arrangement of the emitters of the high-frequency headlamp 2. The part of the radiation energy of the high-frequency headlamp 2 falls on the emitters of the low-frequency headlamp 1, introducing certain perturbations in the initial radiation field of the high-frequency headlamp 2. Due to these disturbances and the frequency of the arrangement of the emitters of the low-frequency phased array 1, additional side lobes (stray scattering lobes) appear in the radiation pattern of the high-frequency phased array 2.

Излучатели ФАР низкочастотного диапазона 1 выполнены в виде укороченных Н-образных вибраторов с активным плечом 3 длиной L1 и пассивным плечом 4 длиной L2, установленных на стойках 5, выполненных на отрезках коаксиальной линий высотой h с симметрирующими щелями 6 длиной L3, причем длина L1 выбрана в интервале от 0,209 до 0,15λ, длина L2 выбрана в интервале от (0,05±0,015)λ (при L1=0,209λ) до (0,01±0,0005)λ (при L1 = 0,15λ), длина L3 выбирается в интервале от (0,18±0,005)λ (при L1=0,209λ) до (0,146 ± 0,002)λ (при L1 = 0,15λ), длина h выбирается в интервале (0,25-0,23)λ, а на стойках установлены диэлектрические трубки из материала с диэлектрической проницаемостью ε = 2,0-2,5 и толщиной стенки (0,002-0,005)λ, где λ - средняя длина рабочей волны низкочастотного диапазона.The low-frequency range HEADLIGHTS 1 emitters are made in the form of shortened H-shaped vibrators with an active arm 3 of length L 1 and a passive arm 4 of length L 2 mounted on posts 5 made on pieces of coaxial lines of height h with symmetrical slits 6 of length L 3 , the length L 1 is selected in the range from 0.209 to 0.15λ, length L 2 is selected in the range from (0.05 ± 0.015) λ (for L 1 = 0.209λ) to (0.01 ± 0.0005) λ (for L 1 = 0.15λ), the length L 3 is selected in the range from (0.18 ± 0.005) λ (for L 1 = 0.209λ) to (0.146 ± 0.002) λ (for L 1 = 0.15λ), the length h is selected in interval (0.25-0.23) λ, and on racks installed ektricheskie tube of a material with a dielectric constant ε = 2,0-2,5 and a wall thickness (0,002-0,005) λ, where λ - the average operating wavelength of the low frequency range.

При таком построении излучателей низкочастотной ФАР 1, энергия взаимодействия между ФАР разных диапазонов минимизируется (минимизируется амплитуда токов, возбуждаемых на плечах вибраторов полем излучения высокочастотной ФАР 2), сводя тем самым к минимуму уровень паразитных лепестков рассеяния в диаграмме направленности высокочастотной ФАР. With this construction of low-frequency headlamp emitters 1, the interaction energy between the headlamps of different ranges is minimized (the amplitude of the currents excited on the arms of the vibrators by the radiation field of the high-frequency headlamp 2 is minimized), thereby minimizing the level of stray scattering lobes in the radiation pattern of the high-frequency headlamp.

Было установлено, что эффективность излучения Н-образных вибраторов 1 в полосе частот может быть обеспечена только при наличии во входной проводимости реактивной составляющей емкостного характера, т.е. при относительно коротких пассивных плечах 4, причем такому режиму настройки соответствует и малая добротность излучателя. Однако согласование вибраторов 1 возможно, лишь при условии компенсации входной реактивности с помощью дополнительных элементов конструкции (специального шлейфа, трансформатора и т.д.), причем в совмещенной антенной системе введение дополнительных узлов и элементов, как правило, нежелательно. Предложено использование симметрирующих щелей длиной L3 в качестве звеньев согласующей цепи (см. Известия вузов, Радиоэлектроника, 1976, т. XIX, N 5, Т.Г.Иванова, Эквивалентная схема и расчет щелевых симметрирующих устройств). Оптимальным для настройки оказались значения ε в пределах 2-2,5 (например, фторопласт), и найденные для настройки значения укладываются в следующие простые соотношения для размеров активного и пассивного и симметрирующего плеч L1, L2, L3, где L1 от 0,209 до 0,15λ, L2 от (0,05±0,005)λ до (0,01±0,0005)λ, L3 от (0,18±0,005)λ до (0,146 ± 0,002)λ.. Кроме того, излучатели низкочастотного диапазона 1 могут быть расположены в полосе с максимальным горизонтальным размером, образуя двух- и трехрядную структуру, причем при двухрядном расположении, излучатели одного ряда сдвинуты в горизонтальной плоскости относительно излучателей второго ряда наполовину периода, а при трехрядном расположении излучатели каждого ряда сдвинуты относительно других рядов излучателей на одну треть периода. В силу общего уменьшения числа излучателей низкочастотной ФАР 1 (при этом характеристики излучателя низкочастотной ФАР 1 все еще удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям) уровень взаимодействия и, следовательно, уровни паразитных лепестков рассеяния еще более уменьшатся (от 2 дБ при диаметре высокочастотной апертуры 15λ до 4,0 дБ при диаметре высокочастотной апертуре 35λ ).It was found that the radiation efficiency of H-shaped vibrators 1 in the frequency band can be ensured only if there is a reactive component of capacitive nature in the input conductivity, i.e. with relatively short passive arms 4, moreover, a low Q-factor of the emitter corresponds to this tuning mode. However, the coordination of the vibrators 1 is possible only if the input reactivity is compensated by using additional structural elements (special loop, transformer, etc.), and in the combined antenna system the introduction of additional nodes and elements is usually undesirable. The use of balancing slots with a length of L 3 as links in a matching circuit is proposed (see Izvestia VUZ, Radioelectronics, 1976, vol. XIX, No. 5, TG Ivanova, Equivalent circuit and calculation of slotted balancing devices). The optimal values for ε turned out to be ε within 2–2.5 (for example, fluoroplastic), and the values found for adjustment fit into the following simple relations for the sizes of the active and passive and balancing arms L 1 , L 2 , L 3 , where L 1 from 0.209 to 0.15λ, L 2 from (0.05 ± 0.005) λ to (0.01 ± 0.0005) λ, L 3 from (0.18 ± 0.005) λ to (0.146 ± 0.002) λ .. In addition Moreover, low-frequency emitters 1 can be located in a strip with a maximum horizontal size, forming a two- and three-row structure, and with a two-row arrangement, emitters of the same row are shifted to izontalnoy plane relative to the emitters of the second row by half the period, and at three-row arrangement of the emitters of each row are offset from the other rows of emitters in a third period. Due to the overall decrease in the number of emitters of low-frequency phased array 1 (while the characteristics of the emitter of low-frequency phased array 1 still satisfy their requirements), the level of interaction and, therefore, the levels of stray scattering lobes will decrease even further (from 2 dB at a high-frequency aperture diameter of 15λ to 4, 0 dB with a diameter of the high-frequency aperture of 35λ).

Излучатели низкочастотного диапазона ФАР 1 могут быть смещены на случайную величину в единой апертуре антенной системы относительно регулярной координаты, причем среднеквадратичная величина смещения не должна превышать 0,1 от величины периода расположения излучателей низкочастотного диапазона. В результате возмущения высокочастотные поля излучения становятся не вполне периодическими, вследствие чего, при сохранении общей энергии взаимодействия, уровень паразитных лепестков рассеяния понижается примерно на 5-12 дБ. Однако при этом имеет место ухудшения характеристик излучения низкочастотной ФАР 1, этим и обусловлено ограничение на допустимую величину среднеквадратичного смещения. The low-frequency emitters of the PAR 1 can be shifted by a random value in a single aperture of the antenna system relative to the regular coordinates, and the rms offset value should not exceed 0.1 of the size of the period of the low-frequency emitters. As a result of the perturbation, the high-frequency radiation fields do not become completely periodic, as a result of which, while maintaining the total interaction energy, the level of spurious scattering lobes decreases by about 5-12 dB. However, at the same time, there is a deterioration in the radiation characteristics of the low-frequency HEADLIGHT 1, and this is due to the limitation on the permissible value of the mean square displacement.

Излучатели низкочастотного диапазона 1 могут занимать всю апертуру, а излучатели высокочастотного диапазона 2 только центральную часть апертуры, что позволяет сблизить между собой характеристики направленности низкочастотной 1 и высокочастотной ФАР 2. Emitters of low-frequency range 1 can occupy the entire aperture, and emitters of high-frequency range 2 only the central part of the aperture, which makes it possible to bring together directivity characteristics of low-frequency 1 and high-frequency PAR 2.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществить минимизацию воздействия излучателей низкочастотного диапазона на характеристики излучения высокочастотного диапазона за счет использования предлагаемой схемы построения апертуры низкочастотной и высокочастотной ФАР при обеспечении оптимальных собственных характеристик, кроме того, осуществляется разрушение лепестков рассеяния в диаграмме направленности высокочастотной ФАР. The proposed technical solution allows to minimize the impact of low-frequency emitters on the characteristics of high-frequency radiation by using the proposed scheme for constructing the aperture of the low-frequency and high-frequency headlamps while ensuring optimal intrinsic characteristics, in addition, the scattering lobes in the radiation pattern of the high-frequency headlamp are destroyed.

Улучшаются эксплуатационные характеристики, обусловленные повышением механической прочности и упрощением настройки H-образных вибраторов при укороченных пассивных плечах, а также достигается снижение трудоемкости и стоимости антенной системы. Improved performance due to increased mechanical strength and simplified tuning of H-shaped vibrators with shortened passive shoulders, and also achieved a reduction in the complexity and cost of the antenna system.

Claims (5)

1. Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом, включающая фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, и ФАР низкочастотного диапазона, излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, причем излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру антенной системы, отличающаяся тем, что центры излучения обеих ФАР совпадают между собой или сдвинуты на величину периода расположения излучателей высокочастотной ФАР, излучатели высокочастотной ФАР объединены в непрерывные линейки, а излучатели низкочастотной ФАР расположены между линейками высокочастотной ФАР, образуя ряды, причем величины периодов расположения излучателей низкочастотной ФАР в ряду выполняют точно в соответствии с требуемым для заданного сектора сканирования значением, а между рядами дискретно, с шагом, кратным значению периода расположения линеек излучателей высокочастотной ФАР. 1. A dual-band antenna system with electronic beam control, which includes a phased array antenna (PAR) of the high frequency range, waveguide emitters of which form a regular periodic structure, and low-frequency phased arrays, the emitters of which form a regular periodic structure, and the emitters of both PARs form a single aperture of the antenna system, characterized in that the centers of radiation of both headlamps coincide with each other or are shifted by the value of the period of the arrangement of the emitters of the high-frequency pha P, the radiators of the high-frequency headlamp are combined in continuous lines, and the emitters of the low-frequency headlamp are located between the lines of the high-frequency headlamp, forming rows, and the values of the periods of arrangement of the emitters of the low-frequency headlamp in a row are performed exactly in accordance with the value required for a given scanning sector, and between the rows discretely, with step, a multiple of the period of the location of the lines of emitters of high-frequency headlamp. 2. Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом по п. 1, отличающаяся тем, что излучатели низкочастотного диапазона расположены не на всей апертуре, а в полосе с максимальным линейным размером вдоль одной из осей апертуры, образуя двух- и трехрядную структуру, причем при двухрядном расположении излучатели одного ряда сдвинуты относительно излучателей второго ряда на половину периода, а при трехрядном расположении излучатели каждого ряда сдвинуты относительно других рядов излучателей на одну треть периода. 2. A dual-band antenna system with electronic beam control according to claim 1, characterized in that the low-frequency emitters are not located on the entire aperture, but in a strip with a maximum linear size along one of the axes of the aperture, forming a two- and three-row structure, and with a two-row one the arrangement of the emitters of one row are shifted relative to the emitters of the second row by half the period, and with a three-row arrangement, the emitters of each row are shifted relative to other rows of emitters by one third of the period. 3. Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом по п.1, отличающаяся тем, что излучатели низкочастотного диапазона занимают всю апертуру антенной системы, а излучатели высокочастотного диапазона только центральную часть апертуры. 3. The dual-band antenna system with electronic beam control according to claim 1, characterized in that the low-frequency emitters occupy the entire aperture of the antenna system, and the high-frequency emitters only the central part of the aperture. 4. Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом по п. 1, отличающаяся тем, что излучатели низкочастотного диапазона могут быть смещены на случайную величину в единой апертуре антенной системы относительно регулярной координаты, причем среднеквадратичная величина смещения не должна превышать 0,1 от величины периода расположения излучателей низкочастотного диапазона в соответствующей оси координат. 4. The dual-band antenna system with electronic beam control according to claim 1, characterized in that the low-frequency emitters can be shifted by a random value in a single aperture of the antenna system relative to the regular coordinate, and the rms offset value should not exceed 0.1 of the location period emitters of the low-frequency range in the corresponding coordinate axis. 5. Двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом по п. 1, отличающаяся тем, что излучатели низкочастотного диапазона выполнены в виде укороченных Н-образных вибраторов с активным плечом длиной L1 и пассивным плечом длиной L2, установленных на стойках, выполненных на отрезках коаксиальной линий длиной h с симметрирующими щелями длиной L3, причем длина L1 выбрана в интервале от 0,209 до 0,15λ, длина L2 выбрана в интервале от (0,05±0,015)λ при L1=0,209λ, до (0,01±0,0005)λ при L1=0,15λ, длина L3 выбирается в интервале от (0,18±0,005)λ при L1=0,209λ, до (0,146±0,002)λ при L1= 0,15λ, длина h выбирается в интервале (0,25-0,23)λ, а на стойках установлены диэлектрические трубки из материала с диэлектрической проницаемостью ε= 2,0-2,5 и толщиной стенки (0,002-0,005)λ, где λ - средняя длина рабочей волны низкочастотного диапазона.5. A dual-band antenna system with electronic beam control according to claim 1, characterized in that the low-frequency emitters are made in the form of shortened H-shaped vibrators with an active arm of length L 1 and a passive arm of length L 2 mounted on racks made on coaxial sections lines of length h with symmetrical slits of length L 3 , with length L 1 selected in the range from 0.209 to 0.15λ, length L 2 selected in the range from (0.05 ± 0.015) λ at L 1 = 0.209λ, to (0, 01 ± 0,0005) λ at L 1 = 0.15λ, length L 3 is selected in the range from (0.18 ± 0.005) λ at L 1 = 0.209λ, to (0.146 ± 0.00 2) λ at L 1 = 0.15λ, the length h is selected in the range (0.25-0.23) λ, and on the racks there are dielectric tubes made of a material with a dielectric constant ε = 2.0-2.5 and wall thickness (0.002-0.005) λ, where λ is the average working wavelength of the low-frequency range.
RU2000128555/09A 2000-11-17 2000-11-17 Dual-band electronic-beam-control antenna system RU2177662C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128555/09A RU2177662C1 (en) 2000-11-17 2000-11-17 Dual-band electronic-beam-control antenna system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128555/09A RU2177662C1 (en) 2000-11-17 2000-11-17 Dual-band electronic-beam-control antenna system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2177662C1 true RU2177662C1 (en) 2001-12-27

Family

ID=20242168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000128555/09A RU2177662C1 (en) 2000-11-17 2000-11-17 Dual-band electronic-beam-control antenna system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177662C1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236072C1 (en) * 2002-12-10 2004-09-10 Хохлов Вячеслав Васильевич High-frequency signal transmission method and combined multiband antenna
RU2258284C1 (en) * 2003-11-24 2005-08-10 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации Combined dual-beam waveguide antenna array with frequency- selective isolated apertures
RU2273926C1 (en) * 2004-07-16 2006-04-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Two-band phased antenna system using electronic beam control
RU2343603C2 (en) * 2007-04-18 2009-01-10 Владимир Григорьевич Калугин Method of exciting and tuning cophased antenna array of rhomb shaped elements and antenna-feeder device to this end
RU2349007C1 (en) * 2007-06-04 2009-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения им. В.В. Тихомирова" Double-range antenna system with electronic control by beam
RU2414781C1 (en) * 2010-02-05 2011-03-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Semi-active phased array
RU2514101C1 (en) * 2012-12-13 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Variable operating mode antenna system
RU2586023C2 (en) * 2011-05-23 2016-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Радио Гигабит" Antenna device with electronic beam scanning
RU2591033C1 (en) * 2015-03-04 2016-07-10 Открытое акционерное общество "МОСКОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ "АГАТ" Dual-band slotted waveguide antenna array
US9391688B2 (en) 2011-10-20 2016-07-12 Radio Gigabit System and method of relay communication with electronic beam adjustment
US9768500B2 (en) 2013-03-22 2017-09-19 Limited Liability Company “Radio Gigabit” Radio-relay communication system with beam-scanning antenna

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3482248A (en) * 1967-07-31 1969-12-02 Us Army Multifrequency common aperture manifold antenna
US3771158A (en) * 1972-05-10 1973-11-06 Raytheon Co Compact multifrequency band antenna structure
US4097868A (en) * 1976-12-06 1978-06-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Antenna for combined surveillance and foliage penetration radar
EP0415818B1 (en) * 1989-09-01 1994-05-11 Thomson-Csf Control of beam direction for antenna system with electronic scanning and beamforming by computation
US5781162A (en) * 1996-01-12 1998-07-14 Hughes Electronic Corporation Phased array with integrated bandpass filter superstructure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3482248A (en) * 1967-07-31 1969-12-02 Us Army Multifrequency common aperture manifold antenna
US3771158A (en) * 1972-05-10 1973-11-06 Raytheon Co Compact multifrequency band antenna structure
US4097868A (en) * 1976-12-06 1978-06-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Antenna for combined surveillance and foliage penetration radar
EP0415818B1 (en) * 1989-09-01 1994-05-11 Thomson-Csf Control of beam direction for antenna system with electronic scanning and beamforming by computation
US5781162A (en) * 1996-01-12 1998-07-14 Hughes Electronic Corporation Phased array with integrated bandpass filter superstructure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВОСКРЕСЕНСКИЙ Л.Н. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Радио и связь, 1994, с.107, фиг.4.2Б, 4.2.Г. *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236072C1 (en) * 2002-12-10 2004-09-10 Хохлов Вячеслав Васильевич High-frequency signal transmission method and combined multiband antenna
RU2258284C1 (en) * 2003-11-24 2005-08-10 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации Combined dual-beam waveguide antenna array with frequency- selective isolated apertures
RU2273926C1 (en) * 2004-07-16 2006-04-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Two-band phased antenna system using electronic beam control
RU2343603C2 (en) * 2007-04-18 2009-01-10 Владимир Григорьевич Калугин Method of exciting and tuning cophased antenna array of rhomb shaped elements and antenna-feeder device to this end
RU2349007C1 (en) * 2007-06-04 2009-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения им. В.В. Тихомирова" Double-range antenna system with electronic control by beam
RU2414781C1 (en) * 2010-02-05 2011-03-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Semi-active phased array
RU2586023C2 (en) * 2011-05-23 2016-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Радио Гигабит" Antenna device with electronic beam scanning
US9590300B2 (en) 2011-05-23 2017-03-07 Radio Gigabit, Llc Electronically beam-steerable antenna device
US9391688B2 (en) 2011-10-20 2016-07-12 Radio Gigabit System and method of relay communication with electronic beam adjustment
RU2514101C1 (en) * 2012-12-13 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Variable operating mode antenna system
US9768500B2 (en) 2013-03-22 2017-09-19 Limited Liability Company “Radio Gigabit” Radio-relay communication system with beam-scanning antenna
RU2591033C1 (en) * 2015-03-04 2016-07-10 Открытое акционерное общество "МОСКОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ "АГАТ" Dual-band slotted waveguide antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203589218U (en) Antenna
KR950013142B1 (en) Annular slotted antenna
KR102063222B1 (en) Apparatus and method for reducing mutual coupling in an antenna array
CN110832699B (en) Dual Polarized Radiating Elements and Antennas
US7952533B2 (en) Antenna element and frequency reconfiguration array antenna using the antenna element
CN113140893A (en) Compact broadband dual polarized radiating element for base station antenna applications
US6567046B2 (en) Reconfigurable antenna
EP3939119A1 (en) Radiating elements having angled feed stalks and base station antennas including same
RU2177662C1 (en) Dual-band electronic-beam-control antenna system
KR102125803B1 (en) Base Station Antenna Radiator for Rejecting Unwanted Resonance
US6236367B1 (en) Dual polarised patch-radiating element
EP0976171B1 (en) A method for improving antenna performance parameters and an antenna arrangement
JPH0946130A (en) Dual-polarization common aperture array formed by waveguide-fed planar slot array and linear short-circuit backfire array
KR20100065120A (en) Antenna with shared feeds and method of producing an antenna with shared feeds for generating multiple beams
CN104681927A (en) Antenna
US11637373B2 (en) Multi-band antennas having enhanced directors therein that inhibit radiation interference across multiple frequency bands
JP2019103140A (en) Dual-band antenna and radio communication equipment
JP4073130B2 (en) Cross dipole antenna
US5596337A (en) Slot array antennas
RU92745U1 (en) CONTROLLED POLARIZED ANTENNA Fragment of a PHASED ANTENNA ARRAY
WO1995023441A9 (en) Slot array antennas
US20250273861A1 (en) Multi-band antennas having enhanced directors therein that inhibit radiation interference across multiple frequency bands
RU2755403C1 (en) Non-directional antenna of horizontal polarization
CN211879607U (en) Multiband Antennas, Radiating Element Assemblies, and Parasitic Element Assemblies
CN117117493B (en) Antenna device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031118

NF4A Reinstatement of patent
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20051012