RU2470419C1 - Frequency-scanning linear antenna - Google Patents
Frequency-scanning linear antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470419C1 RU2470419C1 RU2011152014/08A RU2011152014A RU2470419C1 RU 2470419 C1 RU2470419 C1 RU 2470419C1 RU 2011152014/08 A RU2011152014/08 A RU 2011152014/08A RU 2011152014 A RU2011152014 A RU 2011152014A RU 2470419 C1 RU2470419 C1 RU 2470419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- plane
- linear antenna
- antenna according
- rectangular
- Prior art date
Links
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 claims abstract description 27
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 37
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к волноводным трактам антенных решеток, и может быть использовано в антенных системах с частотным сканированием.The invention relates to microwave electronics, and in particular to waveguide paths of antenna arrays, and can be used in antenna systems with frequency scanning.
Известен антенный модуль с частотным сканированием (а.с. СССР №1597986), содержащий змейковый волновод с изгибами либо в Е-плоскости, либо в Н-плоскости и регулярными участками, распределители, фидеры и излучатели. Электрические длины регулярных участков распределены по случайному равномерному закону, распределители выполнены в виде направленных ответвителей и делителей мощности, включенных в змейковый волновод поочередно. Разность электрических длин отрезков змейкового волновода между точками их включения равна средней длине волны в волноводе. Данная конструкция позволяет улучшить согласование в полосе рабочих частот, расширить сектор сканирования и повысить КПД.A known antenna module with frequency scanning (AS USSR No. 1597986) containing a snake waveguide with bends in either the E-plane or the H-plane and regular sections, distributors, feeders and emitters. The electric lengths of the regular sections are distributed according to a random uniform law, the distributors are made in the form of directional couplers and power dividers that are included in the serpentine waveguide alternately. The difference in the electrical lengths of the segments of the serpentine waveguide between the points of their inclusion is equal to the average wavelength in the waveguide. This design allows you to improve coordination in the operating frequency band, expand the scanning sector and increase efficiency.
Однако описанная конструкция не позволяет обеспечить полную взаимную компенсацию волн, отраженных от изгибов, так как отражение от изгибов носит случайный характер, что в свою очередь может выразиться появлением нормали по отражению на какой-либо из частот, причем также совершенно случайно. Ось у тракта не сохраняется ввиду случайности расположения прямолинейных участков по равномерному закону распределения.However, the described design does not allow for complete mutual compensation of waves reflected from bends, since the reflection from bends is random in nature, which in turn can be expressed by the appearance of a normal for reflection at any of the frequencies, and also completely by accident. The axis of the tract is not preserved due to the random location of the straight sections according to the uniform distribution law.
Известна волноводная система питания для фазированной антенной решетки (патент РФ №2225661). Данное устройство содержит змейковый волновод с прямолинейными участками и 180-градусными прямоугольными изгибами в E-плоскости, реактивные неоднородности на широких стенках прямолинейных участков в местах изгибов, излучатели с общей стенкой в H-плоскости со змейковым волноводом, элементы связи змейкового волновода с излучателями, размещенные в общей стенке. Длины нечетных витков змейкового волновода выполнены больше длины четных витков на четверть средней длины волны в волноводе. Данная конструкция позволяет снизить коэффициент отражения волноводной системы питания в широком диапазоне частот и устранить эффект нормали (запирание питающего тракта на частоте нормали).Known waveguide power system for a phased antenna array (RF patent No. 2225661). This device contains a snake waveguide with straight sections and 180-degree rectangular bends in the E-plane, reactive inhomogeneities on the wide walls of straight sections in the places of bends, emitters with a common wall in the H-plane with a snake waveguide, communication elements between the snake waveguide and emitters, placed in the common wall. The lengths of the odd turns of the serpentine waveguide are longer than the length of the even turns by a quarter of the average wavelength in the waveguide. This design allows to reduce the reflection coefficient of the waveguide power system in a wide range of frequencies and eliminate the normal effect (blocking the supply path at the normal frequency).
Однако в данном изобретении выполнение волноводного тракта связано с конструктивными трудностями, возникающими при большом количестве выходов. У тракта отсутствует общая ось. А его конструкция при большом количестве выходов не позволяет иметь удобные габариты, ее громоздкость препятствует размещению, установке и креплению, неудобна в эксплуатации.However, in this invention, the implementation of the waveguide path is associated with structural difficulties arising with a large number of outputs. The path has no common axis. And its design with a large number of outputs does not allow for convenient dimensions; its bulkiness prevents placement, installation and fastening, and is inconvenient in operation.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является волноводная система питания (патент РФ №2231176), представляющая собой линейную антенну с частотным сканированием, содержащую змейковый волновод с прямолинейными участками и изгибами либо в E-плоскости, либо в H-плоскости, излучатели и одинаковые элементы связи змейкового волновода с излучателями. Из графических материалов следует, что излучатели имеют согласованные нагрузки, а змейковый волновод и излучатели имеют общую стенку, где размещены элементы связи. Данная конструкция позволяет избежать эффекта нормали, увеличить частоту рабочих частот. Кроме того, описанное техническое решение позволяет снизить коэффициент отражения волноводной системы питания в широком диапазоне частот.The closest analogue of the claimed device is a waveguide power system (RF patent No. 2231176), which is a linear antenna with frequency scanning, containing a snake waveguide with straight sections and bends in either the E-plane or in the H-plane, emitters and the same communication elements of the serpentine waveguide with emitters. From graphic materials it follows that the emitters have coordinated loads, and the snake waveguide and emitters have a common wall where the communication elements are located. This design allows you to avoid the normal effect, increase the frequency of the operating frequencies. In addition, the described technical solution allows to reduce the reflection coefficient of the waveguide power system in a wide frequency range.
К недостаткам относится то, что отражение от излучателя по величине не всегда совпадет с величиной отражения от уголков. Соответственно происходит не полная компенсация отражений, что в свою очередь приводит к неполному погашению эффекта нормали,The disadvantages include the fact that the reflection from the emitter in size does not always coincide with the magnitude of the reflection from the corners. Accordingly, incomplete compensation of reflections occurs, which in turn leads to incomplete repayment of the normal effect,
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является возможность сканирования антенны через нормаль к антенне при синфазной запитке излучателей. Как следствие - полное устранение эффекта нормали и увеличение рабочего диапазона антенны. Задачей также является улучшение геометрии антенны.The problem to which the invention is directed, is the ability to scan the antenna through the normal to the antenna when in-phase feeding emitters. As a result - the complete elimination of the normal effect and an increase in the working range of the antenna. The objective is also to improve the geometry of the antenna.
Техническим результатом при реализации изобретения является устранение эффекта нормали; уменьшение коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН), что увеличит рабочий диапазон частот; снижение уровня боковых лепестков (УБЛ), что обеспечит улучшенную помехозащищенность антенны; обеспечение требуемых перепадов коэффициентов связи (КС), что позволит задавать любое амплитудное распределение в раскрыве антенны, что в свою очередь определяет диаграмму направленности; повышение КПД для увеличения коэффициента усиления.The technical result in the implementation of the invention is the elimination of the normal effect; reduction of the standing wave voltage coefficient (VSWR), which will increase the operating frequency range; reduction in the level of side lobes (UBL), which will provide improved noise immunity of the antenna; providing the required differences in the coupling coefficients (CS), which will allow you to set any amplitude distribution in the aperture of the antenna, which in turn determines the radiation pattern; increased efficiency to increase the gain.
Для достижения указанных технических результатов в линейной антенне с частотным сканированием, включающей в себя змейковый прямоугольный волновод, канал которого свернут в E-плоскости и каждый его виток имеет прямолинейные участки и два 180-градусных изгиба, элементы связи и волноводные излучатели, которые имеют общую узкую стенку с змейковым прямоугольным волноводом, длины четных и нечетных витков змейкового прямоугольного волновода кратны половине средней длины волны в волноводе и различаются между собой на нечетное число длин волн в волноводе. Причем каждым элементом связи является направленный ответвитель, имеющий выходное плечо, соединенное с волноводным излучателем, и развязанное плечо в котором установлена согласованная нагрузка. А 180-градусные изгибы змейкового прямоугольного волновода согнуты по радиусу и выполнены с пониженной высотой волноводного канала в Е-плоскости. При этом элементы связи могут быть размещены на четных прямолинейных участках змейкового волновода. Также элементы связи могут быть размещены на нечетных прямолинейных участках змейкового волновода. Каждый элемент связи разнесен относительно соседнего на одну четверть средней длины волны в волноводе. А оконечная часть волноводного излучателя выполнена в виде излучающего рупора. Кроме того, змейковый прямоугольный волновод и волноводные излучатели выполнены в сборном корпусе, состоящем из трех соединенных частей, причем плоскость одной части соединена с одной плоскостью средней части для образования змейкового прямоугольного волновода по оси широкой стенки этого канала, а плоскость другой части соединена с другой плоскостью средней части для образования волноводных излучателей по осям широких стенок волноводных излучателей. А каждый волноводный излучатель выполнен в виде канала с двумя прямолинейными участками и 180-градусным изгибом. При этом изгибы волноводных излучателей согнуты по радиусу и выполнены с пониженной высотой волноводного канала в E-плоскости. Направленные ответвители выполнены в виде ряда параллельных щелей переменного количества, ориентированных под переменным углом к продольной оси волновода и разнесены друг от друга на расстояние в одну четверть средней длины волны в волноводе. Причем направленные ответвители расположены на каждом прямолинейном участке, а каждый волноводный излучатель выполнен в виде канала с двумя прямолинейными участками и 180-градусным изгибом, которые совпадают по форме и размерам с расположенными симметрично в H-плоскости двумя прямолинейными участками и 180-градусным изгибом змейкового прямоугольного волновода.To achieve the indicated technical results in a linear antenna with frequency scanning, which includes a rectangular serpentine waveguide, the channel of which is folded in the E-plane and each of its turns has straight sections and two 180-degree bends, communication elements and waveguide radiators that have a common narrow a wall with a serpentine rectangular waveguide, the lengths of even and odd turns of a serpentine rectangular waveguide are multiples of half the average wavelength in the waveguide and differ from each other by an odd number of wavelengths in waveguide. Moreover, each communication element is a directional coupler having an output arm connected to a waveguide emitter, and an untied arm in which a matched load is installed. And the 180-degree bends of a serpentine rectangular waveguide are bent in radius and made with a reduced height of the waveguide channel in the E-plane. In this case, the communication elements can be placed on even straight sections of the snake waveguide. Also, communication elements can be placed on the odd rectilinear sections of the snake waveguide. Each communication element is spaced relative to the neighboring one quarter of the average wavelength in the waveguide. And the end part of the waveguide emitter is made in the form of a radiating horn. In addition, a rectangular serpentine waveguide and waveguide emitters are made in a prefabricated housing consisting of three connected parts, the plane of one part being connected to one plane of the middle part to form a serpentine rectangular waveguide along the axis of the wide wall of this channel, and the plane of the other part is connected to another plane the middle part for the formation of waveguide emitters along the axes of the wide walls of the waveguide emitters. And each waveguide emitter is made in the form of a channel with two straight sections and a 180-degree bend. In this case, the bends of the waveguide emitters are bent along the radius and are made with a reduced height of the waveguide channel in the E-plane. Directional couplers are made in the form of a series of parallel slits of variable quantity, oriented at a variable angle to the longitudinal axis of the waveguide and spaced from each other by a quarter of the average wavelength in the waveguide. Moreover, directional couplers are located on each rectilinear section, and each waveguide emitter is made in the form of a channel with two rectilinear sections and a 180-degree bend, which coincide in shape and size with two rectilinear sections symmetrically located in the H-plane and a 180-degree bend of a rectangular serpentine waveguide.
Предлагаемое изобретение содержит следующие отличительные признаки. Длины четных и нечетных витков змейкового прямоугольного волновода кратны половине средней длины волны в волноводе и различаются между собой на нечетное число длин волн в волноводе. Причем каждым элементом связи является направленный ответвитель, имеющий выходное плечо, соединенное с волноводным излучателем, и развязанное плечо, в котором установлена согласованная нагрузка. А 180-градусные изгибы змейкового прямоугольного волновода согнуты по радиусу и выполнены с пониженной высотой волноводного канала в E-плоскости. При этом элементы связи могут быть размещены на четных прямолинейных участках змейкового волновода. Также элементы связи могут быть размещены на нечетных прямолинейных участках змейкового волновода. Каждый элемент связи разнесен относительно соседнего на одну четверть средней длины волны в волноводе. А оконечная часть волноводного излучателя выполнена в виде излучающего рупора. Кроме того, змейковый прямоугольный волновод и волноводные излучатели выполнены в сборном корпусе, состоящем из трех соединенных частей, причем плоскость одной части соединена с одной плоскостью средней части для образования змейкового прямоугольного волновода по оси широкой стенки этого канала, а плоскость другой части соединена с другой плоскостью средней части для образования волноводных излучателей по осям широких стенок волноводных излучателей. А каждый волноводный излучатель выполнен в виде канала с двумя прямолинейными участками и 180-градусным изгибом. При этом изгибы волноводных излучателей согнуты по радиусу и выполнены с пониженной высотой волноводного канала в E-плоскости. Направленные ответвители выполнены в виде ряда параллельных щелей переменного количества, ориентированных под переменным углом к продольной оси волновода и разнесены друг от друга на расстояние в одну четверть средней длины волны в волноводе. Причем направленные ответвители расположены на каждом прямолинейном участке, а каждый волноводный излучатель выполнен в виде канала с двумя прямолинейными участками и 180-градусным изгибом, которые совпадают по форме и размерам с расположенными симметрично в H-плоскости двумя прямолинейными участками и 180-градусным изгибом змейкового прямоугольного волновода.The present invention contains the following distinctive features. The lengths of even and odd turns of a serpentine rectangular waveguide are multiples of half the average wavelength in the waveguide and differ by an odd number of wavelengths in the waveguide. Moreover, each communication element is a directional coupler having an output arm connected to a waveguide emitter, and an untied arm in which a matched load is installed. And the 180-degree bends of a serpentine rectangular waveguide are bent in radius and made with a reduced height of the waveguide channel in the E-plane. In this case, the communication elements can be placed on even straight sections of the snake waveguide. Also, communication elements can be placed on the odd rectilinear sections of the snake waveguide. Each communication element is spaced relative to the neighboring one quarter of the average wavelength in the waveguide. And the end part of the waveguide emitter is made in the form of a radiating horn. In addition, a rectangular serpentine waveguide and waveguide emitters are made in a prefabricated housing consisting of three connected parts, the plane of one part being connected to one plane of the middle part to form a serpentine rectangular waveguide along the axis of the wide wall of this channel, and the plane of the other part is connected to another plane the middle part for the formation of waveguide emitters along the axes of the wide walls of the waveguide emitters. And each waveguide emitter is made in the form of a channel with two straight sections and a 180-degree bend. In this case, the bends of the waveguide emitters are bent along the radius and are made with a reduced height of the waveguide channel in the E-plane. Directional couplers are made in the form of a series of parallel slits of variable quantity, oriented at a variable angle to the longitudinal axis of the waveguide and spaced from each other by a quarter of the average wavelength in the waveguide. Moreover, directional couplers are located on each rectilinear section, and each waveguide emitter is made in the form of a channel with two rectilinear sections and a 180-degree bend, which coincide in shape and size with two rectilinear sections symmetrically located in the H-plane and a 180-degree bend of a rectangular serpentine waveguide.
На фиг.1 представлен вид в плане линейной антенны с частотным сканированием в разрезе.Figure 1 presents a view in plan of a linear antenna with frequency scanning in section.
На фиг.2 представлена линейная антенна с частотным сканированием, вид сбоку, по которой проходит ломаная линия разреза А-А на фиг.1.Figure 2 presents a linear antenna with frequency scanning, a side view along which the broken line cut section AA in figure 1.
На фиг.3 представлено сечение Б-Б на фиг.1, проходящее в E-плоскости по четному витку змейкового волновода.Figure 3 presents a section bB in figure 1, passing in the E-plane along an even turn of a snake waveguide.
Линейная антенна с частотным сканированием включает в себя сборный корпус 1, который состоит из основания - одной части 2, средней части 3 и верхней части - другой части 4, змейковый прямоугольный волновод 5 с входом 6, реактивными неоднородностями 7, волноводные излучатели 8 с согласованными нагрузками 9 и оконечными излучателями 10 и элементы связи 11, представляющие собой направленные ответвители, каждый из которых имеет выходное плечо и развязанное плечо. Змейковый прямоугольный волновод 5 и волноводные излучатели 8 выполнены в сборном корпусе 1, состоящем из трех соединенных частей: одной части 2 с плоскостью соприкосновения, средней части 3 и другой части 4 с плоскостью соприкосновения. Средняя часть 3 имеет плоскость соприкосновения с одной частью 2 и плоскость соприкосновения с другой частью 4. Плоскости соприкосновения части 2 и части 4 выполнены для соединения со средней частью 3. Плоскость одной части 2 соединена с одной плоскостью средней части 3 для образования змейкового прямоугольного волновода 5 по оси широкой стенки этого канала. Плоскость другой части 4 соединена с другой плоскостью средней части 3 для образования волноводных излучателей 8 по осям их широких стенок. Корпус 1 выполнен сборным из основания - одной части 2, средней части 3 и верхней части - другой части 4 (например: сварной, паяный или его части соединены крепежом). Между основанием, то есть между одной частью 2, и средней частью 3 корпуса 1 при их соединении образуется канал, который представляет собой змейковый прямоугольный волновод 5 с узкими и широкими стенками. Канал змейкового прямоугольного волновода 5 свернут в Е-плоскости. Змейковый волновод 5 содержит N витков с прямолинейными участками 11, 12, 21, 22, …, N1, N2 и 180-градусными изгибами в E-плоскости. Таким образом, при соединении основания - одной части 2 и средней части 3, в корпусе 1 образуется прямолинейный участок 11 волновода 5, который начинается с входа 6 в волновод 5. Изгибы змейкового прямоугольного волновода 5 согнуты по радиусу и выполнены с пониженной высотой волноводного канала в E-плоскости. При выполнении волноводного канала с пониженной высотой в Е-плоскости в змейковом волноводе 5 образуются реактивные неоднородности 7. Они расположены в месте перехода прямолинейных участков 11, 12, 21, 22, …, N1, N2 в изгибы по радиусу на противоположной от направления изгиба широкой стенке и каждый из них выполнен в виде плавного перехода с прямолинейного участка прямоугольного волновода в согнутый по радиусу изгиб, выполненный с пониженной высотой волноводного канала. Реактивные неоднородности 7 позволяют снизить коэффициент отражения в местах изгиба змейкового волновода 5. Таким образом, изгибы змейкового прямоугольного волновода 5 соединяют пары прямолинейных участков 11, 12, затем 21, 22, и далее. То есть прямолинейные участки расположены попарно. В каждой паре имеются четный и нечетный участки, например: 11 и 12; 21 и 22 и далее. Каждая четная пара 21, 22 и др. выполнена по длине меньше каждой нечетной пары 11, 12 и др. на одну четверть средней длины волны в волноводе. Элементы связи 11 могут быть размещены как на четных прямолинейных участках змейкового волновода 5, так и на нечетных прямолинейных участках. Каждый элемент связи 11 разнесен относительно соседнего на одну четверть средней длины волны в волноводе.The linear antenna with frequency scanning includes a
Между средней частью 3 и верхней частью - другой частью 4 корпуса 1 при их соединении образуются каналы, которые представляют собой волноводные излучатели 8. Каждый волноводный излучатель 8 выполнен в виде канала с двумя прямолинейными участками и 180-градусным изгибом, которые совпадают по форме и размерам с расположенными симметрично в H-плоскости двумя прямолинейными участкам и 180-градусным изгибом змейкового прямоугольного волновода 5. При этом изгибы волноводных излучателей 8 согнуты по радиусу и выполнены с пониженной высотой волноводного канала в E-плоскости. Кроме того, волноводные излучатели 8 могут быть выполнены в виде одного прямолинейного участка, причем прямолинейный участок каждого волноводного излучателя 8 должен иметь общую стенку с четными прямолинейными участками 12, 22, …, N2 змейкового волновода 5. Каждый излучатель 8 имеет согласованную нагрузку 9 и оконечные излучатели 10, причем оконечная часть волноводного излучателя может быть выполнена в виде излучающего рупора. Согласованная нагрузка 9 размещена в противоположном конце от оконечного излучателя 10 волноводного излучателя 8 и может представлять собой постепенно увеличивающуюся от оконечного излучателя 10 в сторону противоположного конца излучателя на узкой стенке ограничителя, который уменьшает высоту канала в Н-плоскости. Элементы связи 11 размещены в общей стенке змейковых прямоугольных волноводов 5 и волноводных излучателей 8 и представляют собой направленные ответвители. При этом направленные ответвители могут располагаться как на четных прямолинейных участках, так и на каждом прямолинейном участке змейковых прямоугольных волноводов 5 и волноводных излучателей 8. Длины четных и нечетных витков змейкового прямоугольного волновода 5 кратны половине средней длины волны в волноводе и различаются между собой на нечетное число длин волн в волноводе.Between the
В графических материалах фиг. 1, 2 и 3 представлен пример исполнения, в котором каждый волноводный излучатель 8 содержит два прямолинейных участка и соединяющий их 180-градусный изгиб. То есть излучатели 8 содержат N витков с прямолинейными участками и 180-градусными изгибами в Е-плоскости со стороны, противоположной оконечным излучателям 10 излучателей 8, а также входу 6 волновода 5. Длина всех витков излучателя одинакова и соответствует длине первого, нечетного витка волновод 5. Средняя часть 3 корпуса 1 выполнена таким образом, что змейковый волновод 5 и излучатели 8 имеют общую стенку с четными прямолинейными участками 12, 22, …, N2 змейкового волновода. Элементы связи 11 размещены в общей стенке змейкового волновода 5 с излучателями 8 и представляет собой направленные ответвители. Направленные ответвители разнесены относительно друг друга на одну среднюю длину волны в волноводе. Направленные ответвители выполнены в виде ряда параллельных щелей переменного количества, ориентированных под переменным углом к продольной оси волновода 5 и разнесены друг от друга на расстояние в одну четверть средней длины волны в волноводе. На противоположных концах прямолинейных участков излучателей 8 от соединяющего их 180-градусного изгиба размещены с одной стороны согласованные нагрузки 9, а с другой - оконечные излучатели 10. Оконечные излучатели 10 волноводного излучателя 8 выполнены в виде излучающего рупора. Длины витков змейкового волновода 5 выбраны из условия кратности половине средней длины волны в волноводе и различаются между собой на нечетное число длин волн в волноводе.In the graphic materials of FIG. 1, 2 and 3, an embodiment is shown in which each waveguide emitter 8 comprises two straight sections and a 180 degree bend connecting them. That is, the emitters 8 contain N turns with straight sections and 180-degree bends in the E-plane from the side opposite to the
Для пояснения рассмотрим фиг. 4, на которой представлена схема змейкового прямоугольного волноводного канала 5. В данном виде сделано упрощение, не касающееся сдвига элементов связи друг относительно друга на четверть длины волны. Обратимся к оси симметрии змейкового прямоугольного волновода 5. Пусть геометрическое расстояние между излучателями "K" и "K+1" равно L. Расстояние между двумя излучателями в змейковом волноводе 5 (Lb-d) должно быть кратно целому числу длин волн для обеспечения синфазности каждого оконечного излучателя 10. Таким образом:For clarification, consider FIG. 4, which shows a diagram of a serpentine
где М=1, 2, 3 и т.д.;where M = 1, 2, 3, etc .;
λв - средняя длина волны в волноводе.λ in - the average wavelength in the waveguide.
Расстояние между излучателями "K" и "K+1" равно:The distance between the emitters "K" and "K + 1" is equal to:
Требуется обеспечить согласование начала 1-го и 2-го уголков, а также начало 3-го и 4-го уголков. Для согласования 1-го и 2-го уголков расстояние между ними должно быть кратно нечетному числу четвертей средней длины волны в волноводе:It is required to ensure the coordination of the beginning of the 1st and 2nd corners, as well as the beginning of the 3rd and 4th corners. To match the 1st and 2nd angles, the distance between them must be a multiple of an odd number of quarters of the average wavelength in the waveguide:
Аналогично для уголков 3 и 4:Similarly for
Зададим зависимость Lмал от Lбол:We set the dependence of L small on L bol :
Сложим уравнения (3), (4) и, учитывая уравнение (2), приравняем уравнению (1), получим:Add equations (3), (4) and, taking into account equation (2), equate equation (1), we obtain:
Примем k=2М+ш, а l=2М-m, где m=1, 3, 5 и т.д. Вычтем из уравнения (3) уравнение (4):We take k = 2M + w, and l = 2M-m, where m = 1, 3, 5, etc. Subtract equation (4) from equation (3):
Соответственно получаем, что величина параметра х=m*λ/4, m=1, 3, 5 и т.д. Следовательно, отражения от уголков "1", "2" и уголков "3", "4" компенсируют друг друга.Accordingly, we obtain that the value of the parameter x = m * λ / 4, m = 1, 3, 5, etc. Therefore, reflections from corners "1", "2" and corners "3", "4" cancel each other out.
Как видно из фиг.4, длина большего витка "a-c" равна:As can be seen from figure 4, the length of the larger coil "a-c" is equal to:
Умножим уравнение (3) на два и, учитывая уравнение (10), определим величину большего витка "a-c":We multiply equation (3) by two and, taking into account equation (10), we determine the magnitude of the larger loop "a-c":
Как видно, больший виток "а-с" кратен половине средней длины волны в волноводе.As can be seen, a larger turn "a-c" is a multiple of half the average wavelength in the waveguide.
Как видно из фиг. 4, длина меньшего витка "c-e" равна:As can be seen from FIG. 4, the length of the smaller loop "c-e" is equal to:
Умножим уравнение (4) на два и, учитывая уравнение (12), определим величину меньшего витка "с-е":We multiply equation (4) by two and, taking into account equation (12), we determine the value of the smaller turn "c-e":
Как видно, меньший виток "с-е" кратен половине средней длины волны в волноводе.As you can see, a smaller turn "c-e" is a multiple of half the average wavelength in the waveguide.
Выразим "k" через "l", получим k=l+2m. Подставим полученное "k" в уравнение 11 и вычтем из получившегося уравнения уравнение 13, получим:Express "k" through "l", we get k = l + 2m. Substitute the resulting "k" in
Следовательно, длины четных и нечетных витков различаются на нечетное число средних длин волн в волноводе.Consequently, the lengths of even and odd turns differ by an odd number of average wavelengths in the waveguide.
Линейная антенна с частотным сканированием работает следующим образом.Linear antenna with frequency scanning operates as follows.
На вход 6 поступает сигнал СВЧ. Волны проходят по прямолинейному участку 11 змейкового прямоугольного волновода 5 до 180-градусного изгиба, выполненного по радиусу. В месте перехода прямолинейного участка в изгиб на наружной от изгиба широкой стенке волны встречают расположенные в змейковом волноводе реактивные неоднородности 7. Далее по изгибу волна поступает на прямолинейный участок 12 и через элементы связи 11, выполненные в виде ряда щелей, расположенных под углом к продольной оси волноводного излучателя 8, осуществляется ее поступление в излучатель 8 на соответствующий прямолинейный участок излучателя.
После прохождения прямолинейного участка излучателя волна поступает на оконечный излучатель 10.After passing through the rectilinear section of the emitter, the wave enters the
Отраженный от направленного ответвителя сигнал поглощается предыдущим направленным ответвителем с помощью согласованной нагрузки 9. Таким образом, энергия отраженной волны не влияет на величину излучаемого сигнала, что позволяет сохранить постоянным амплитудное распределение в раскрыве антенны.The signal reflected from the directional coupler is absorbed by the previous directional coupler using the matched load 9. Thus, the energy of the reflected wave does not affect the magnitude of the emitted signal, which allows you to keep the amplitude distribution constant in the aperture of the antenna.
Требуемый перепад коэффициентов связи обеспечивается изменением угла наклона щелей в пределах от 23 до 50°, выполненных на всю ширину узкой стенки.The required difference in the coupling coefficients is provided by changing the angle of inclination of the slits in the range from 23 to 50 °, made over the entire width of the narrow wall.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет уменьшить коэффициент стоячей волны по напряжению, снизить уровень боковых лепестков за счет сохранения неизменным вида амплитудного распределения в раскрыве антенны, обеспечить требуемые перепады коэффициентов связи и, как следствие, повысить КПД.Thus, the proposed technical solution allows to reduce the coefficient of the standing wave in voltage, reduce the level of the side lobes by keeping the amplitude distribution in the antenna aperture unchanged, provide the required differences in the coupling coefficients and, as a result, increase the efficiency.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011152014/08A RU2470419C1 (en) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Frequency-scanning linear antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011152014/08A RU2470419C1 (en) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Frequency-scanning linear antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2470419C1 true RU2470419C1 (en) | 2012-12-20 |
Family
ID=49256657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011152014/08A RU2470419C1 (en) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Frequency-scanning linear antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2470419C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU176974U1 (en) * | 2017-06-29 | 2018-02-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | WIDTH ANTENNA FREQUENCY SCANNING ANTENNA ARRAY |
| RU2656300C1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-06-04 | Российская Федерация, от имени которого выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Frequency scanning antenna without the normal effect (options) |
| RU2664794C1 (en) * | 2017-07-07 | 2018-08-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Antenna array with wide-scale frequency scanning |
| CN110311232A (en) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 广州辰创科技发展有限公司 | A kind of design method and antenna of low section frequency scanning antenna |
| CN119601971A (en) * | 2024-11-29 | 2025-03-11 | 西安电子科技大学 | A scanning leaky wave antenna |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5543810A (en) * | 1995-06-06 | 1996-08-06 | Hughes Missile Systems Company | Common aperture dual polarization array fed by rectangular waveguides |
| RU2231176C2 (en) * | 2002-07-12 | 2004-06-20 | Батталов Ринат Гимазетдинович | Waveguide power supply system |
| RU2250540C2 (en) * | 2003-04-22 | 2005-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Multichannel power splitter |
| US20060158381A1 (en) * | 2002-10-29 | 2006-07-20 | Tokyo Electron Limited | Slot array antenna and plasma processing apparatus |
| RU2284079C1 (en) * | 2005-02-15 | 2006-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Frequency-controlled antenna |
| JP4021150B2 (en) * | 2001-01-29 | 2007-12-12 | 沖電気工業株式会社 | Slot array antenna |
| RU2321111C1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Frequency-scanned antenna arrangement |
-
2011
- 2011-12-20 RU RU2011152014/08A patent/RU2470419C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5543810A (en) * | 1995-06-06 | 1996-08-06 | Hughes Missile Systems Company | Common aperture dual polarization array fed by rectangular waveguides |
| JP4021150B2 (en) * | 2001-01-29 | 2007-12-12 | 沖電気工業株式会社 | Slot array antenna |
| RU2231176C2 (en) * | 2002-07-12 | 2004-06-20 | Батталов Ринат Гимазетдинович | Waveguide power supply system |
| US20060158381A1 (en) * | 2002-10-29 | 2006-07-20 | Tokyo Electron Limited | Slot array antenna and plasma processing apparatus |
| RU2250540C2 (en) * | 2003-04-22 | 2005-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Multichannel power splitter |
| RU2284079C1 (en) * | 2005-02-15 | 2006-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Frequency-controlled antenna |
| RU2321111C1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Frequency-scanned antenna arrangement |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2656300C1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-06-04 | Российская Федерация, от имени которого выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Frequency scanning antenna without the normal effect (options) |
| RU176974U1 (en) * | 2017-06-29 | 2018-02-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | WIDTH ANTENNA FREQUENCY SCANNING ANTENNA ARRAY |
| RU2664794C1 (en) * | 2017-07-07 | 2018-08-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Antenna array with wide-scale frequency scanning |
| CN110311232A (en) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 广州辰创科技发展有限公司 | A kind of design method and antenna of low section frequency scanning antenna |
| CN119601971A (en) * | 2024-11-29 | 2025-03-11 | 西安电子科技大学 | A scanning leaky wave antenna |
| CN119601971B (en) * | 2024-11-29 | 2025-11-04 | 西安电子科技大学 | A scanning leaky antenna |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6424298B1 (en) | Microstrip array antenna | |
| US7167139B2 (en) | Hexagonal array structure of dielectric rod to shape flat-topped element pattern | |
| EP1470610B1 (en) | Waveguide | |
| RU2470419C1 (en) | Frequency-scanning linear antenna | |
| US20170294719A1 (en) | Antenna array system for producing dual circular polarization signals utilizing a meandering waveguidw | |
| US20070296639A1 (en) | Wave-Guide-Notch Antenna | |
| CN105406204A (en) | Array antenna and device employing same | |
| JP5495955B2 (en) | Waveguide slot array antenna | |
| JP6752394B2 (en) | Waveguide slot array antenna | |
| JP2008244520A (en) | Planar array antenna | |
| JP6272571B2 (en) | Power supply circuit | |
| US3852689A (en) | Waveguide couplers | |
| KR100687908B1 (en) | Pyramid Horn Antenna for Radar Detector Using Trapezoidal Waveguide | |
| JP5762162B2 (en) | Microstrip antenna and array antenna using the antenna | |
| JPH11195910A (en) | Structure of conversion section for nonradioactive hybrid dielectric line and its device | |
| JP2013034118A (en) | Array antenna | |
| JP7428324B2 (en) | Antenna, radar device and object search device | |
| JP5789673B2 (en) | Homodyne FMCW-Diplexer for radar devices | |
| US20040032374A1 (en) | Compact wide scan periodically loaded edge slot waveguide array | |
| RU2449435C1 (en) | Flat array of diffraction radiation antennas and power divider used in it | |
| RU2225661C2 (en) | Waveguide power system for phased antenna array | |
| RU2079190C1 (en) | Waveguide-slot antenna array | |
| JP2010263285A (en) | Waveguide power divider and waveguide slot array antenna | |
| JP3405233B2 (en) | Waveguide branch circuit and antenna device | |
| RU2656300C1 (en) | Frequency scanning antenna without the normal effect (options) |