Волноводно-щелевая антенная решетка

(5)5 Н 01 О 13 / ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ РСК 01 Л1 1,"; союз советских СОЦИИЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТБЕННЪГй КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И. ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННАЯ РЕЮ ЕТКА(57) Использование: в антенной технике . для увеличения рабочей полосы частот при частотном сканировании и управляемой по ляризации. Сущность изобретения: волноводи Я 2 и 1,7444 но-щелевая антенная решетка содержит дваделителя 1 и 2 мощности, линейные подрешетки, состоящие из отрезков прямоугольных волноводов 3, 4, упоавляемыйфазовращатель 5, управляемый сумматор 6,Прямоугольные волноводы 3 и 4 расположены на расстоянии0,6где А-длина волны в свободном пространстве. На узкой стенке отрезков прямоугольныхволноводов 3, 4 незкнидистантно расположены нереэонансные щели, шаг расположения. которых равен Ь Ь = 1,1. 1,4 Ь б,где Ьб = ЬФ/)3", ЬФ )3 - нелинейнаясоставляющая набега фазы постоянная рас- Япространения на 1-м участке отрезка прямо- .10 20 30 35 45 50 55 Изобретение относится к антенной технике, а именно к плоским приемо-передао-щим волнолодно-щелевым антеннымрешеткам В 1 ЦР) с управляемой поляризацией.Известны конструкции ВЩР, позволяю-.щие реализовать произвольную эллиптическую поляризацию излучения для диаграммнаправленности (ДН) с низким уровнем боковых лепестков (УБЛ) с использованиемкрестообразных щелей, расположенных наширокой стенке прямоугольного волноводаи смещенных относительно его средней линии, .Однако при использовании таких линейных ВЩР в составе плоской решетки,эапитываемой общим делителем мощности,обеспечить требование широкоугольногосканирования не удается за счет большогошага между соседними ВЩР. Кроме.того,использование одинаковых линейных ВЩРне позволяет создавать управляемую эллиптическую поляризацию,Известна конструкция плоской ЦЩР,позволяющей реализовать управляемую эллиптическую поляризацию, выполненнойиэ двух вложенных подрешеток, запитываемых одинаковыми делителями мощности,Каждая подрешетка в такой конструкции состоит из линейных ВЩР. выполненных из коаксиального волновода сквадратным сечением внешнего проводника. Нерезонансные щели расположены подуглом 45 к оси волновода и ортогональны всоседних линейках, Для реализации спадающего амплитудного распределения щелиимеют различную длину, а для увеличениястепени связи с полем волновода выполнены в парном варианте.1, В состав антенны входит схема управления поляризацией. позволяющая регулировать амплитуду и фазу сигнала в одном.изканалов, включающая управляемые фазирующее устройство и.сумматор, Фазирующееустройство позволяет поддерживать фазовую квадратуру сигналов в полосе пропускания антенны при излучении икомпенсировать фазооую дейоляризачию,сигнала при приеме путем предварительной оценки уровня принимаемого сигнала,Управляемый сумматор позволяет изменятьпространственное положение эллипса поляризации путем регулировки уровня мощности, поступающей в первый и второйделители мощности.Недостатком этой конструкции антеннявляется гарантированная полоса пропускания, равная 15%, которая не может бытьсделана больше за счет появления дифракционных максимумов ДН о зоне видимости решетки при больших отклонениях луча отнормали до 40 - ,45 в плоскости делителя.мащнОСти,Кроме того, недостатком линейной БЩР, выполненной из коаксиального волновода. является необходимость использования диэлектрического заполнения и, парных щелей, что усложняет конструкцию антенны,Целью изобретения является увеличение рабочей полосы частот при частотном сканировании и управляемой поляризации излучения антенны; Это достигается тем, что расстояние между осями прямоугольных волноводов в каждой линейной подрешетке выбрано меньше О,б длины волны, При этом необходимо использовать волноводы с уменьшенной относительно стандартного сечения на 20; 30% высотой.Щели имеют различную нерезонансную длину для реализации спадающего к краям волновода амплитудного распределениявозбуждения. Шаг между щелями выбирается из условия 1/б1/Х + 1 Я ь, (1)где Л- длина волны в свободном пространстве; Яь - длина волны в волноводе.Для компенсации фазоврй нелинейности в раскрыве антенны, возникающей за счет эффектов сильного взаимовлияния излучателей, вызывающих неравномерное замедление фазовой скорости, щели в линейной ВЩР расположены неэквидистантно путем их последовательного сдвига от исходного положения, начиная от тачки максимального излучения к краям волновода на расстоянии 40 Ь 1. =1 Ьа, Р) где 1 - коэффициент порядка 1,1 - 1,4 взависимости от уровня оставшейся фазовой нелинейности;.Ьб= Ь 11 ф.ЬФ 1 - нелинейный набег фазы на 1-м участке волновода;1- постоянная распространения на 1-м участке волнооода.Щели в кадом волноводе расположены под углом 45 относительно оси волновода и ортогональны в соседних линейных подрешетках, что позволяет создавать эллиптичоскуо (и частном случае, круговую) поляризацию иып е гил,На фиг.1 показана плоская решетка, позволяющая реализовать управляемую поляризацию; на фиг.2 - линейная ВЩР с неэквидистантно расположенными щеля- . ми.Антенна содержит делители 1 и 2 мощ- с УБЛ = -30 дБ, уровень мощности; поступа ности, один из которых запитывает нечет- ющей в нагрузку, Рн = 2 Д, максимальнаяалые 3, а другой четные 4 линейные ВЩР, фазовая нелинейность при отклонениилучауправляемое фазирующее устройство 5, уп- от нормали р = -15 достигнет 270, Поэто-равляемый сумматор 6 и согласованные на му с целью компенсации базовых искаже 1 Сгруэки . Сканирование о плоскости ний щели в линейной ВЩР расположеныделителей мощности соответствует скани- неэквидистан 1 но так, что при минимальномроваио по углу места О, а сканирование расстоянии между излучателями на к аяхна краяхвдольосилинейнойВЩРсоответствуетска- ВЩР б = 30 мм, на участке максимальногонированиювазимутальной плоскости поуг излучения составляет порядка 60 мм.лу ф. Полученное расстояние между волновоАнтенна работает следующим образом. дами б 80,6 Я следует из формулы, определяющей отсутствие "-" 1 дифракционногоПри передаче сигнала и сканировании максимума диаграммы направленности влучом управляемый сумматор 6 позволяет 15 зоне видимости антенны:реализовать заданный коэффициент эллип- /эЬ О д/ = /-Л Ив + эпО и/ (4)личности, а фазирующее устройство 5- под- Для реализации расширенной рабочей.держивать фазовую квадратуру сигналов в полосы частот антенны необходимо, чтобыдвух каналах. При приеме путем предвари- О =40, т.е. эмап (: = ЛЛь = 0,68, Тогдательной оценки уровня сигнала фазирую.расстояние между волноводами должнощее устройство позволяет компенсировать быть меньше 0,6 Я . При этом необходимо; фазовую деполяризацио сигнала, а управ- использоватьволноводысуменьшеннойотляемый сумматор 6 обеспечивает сложение носительно стандартного сечения высотой,квадратурных сигналов по двум каналам на Исследование этих волноводов показало,выходе антенны. 25 что при уменьшении высоты на 20 - 30/,При возрастании частоты луч отклоня- постоянная затухания увеличивается незна. ется от нормали и приближается к ней для чительно и остается в допустимых пределах.критического режима. В первом случаеуменьшается коэффициент напоавленного ф о р м у л а и о бормула изо ретениядействия антенны, а во втором существенно 30 Волноводно-щел аолноводно-щелевая антенная решетвоэрастаютфазовые искажения, В качестве ка; состоящая из доух вложенных одна в. компромиссного начального режима излу-другуюлинейныдругую линейных подрешеток, каждая из ка,. чения в линейной ВЩР и е лагаЩ предлагается ис- . торых содержит.отрезки прямоугольныхпользовать отклонение л ча от но мали нугол 5-10,у а от нормали на волноводов, наузкой стенке которых распо 35 ложены нерезонансные щели под углом 45Компенсация фазовых искажений наскажений наотносительно оси отрезка прямоугольногоменьшей рабочей частоте позволяетуспеш- волновода и ортогонально в соседних.лино поддерживать линеиность фазового нейных подрешетках, при этом выходы каж- фр сканирования. дои линейной подрешетки соединены сфронта во всем секто е скани ования.При отклонении л ча в ВЩР на голр у ВЩР на угол до согласованными нагрузками, а входы соеди 40 в процессе сканирования величина 40 нены с выходами соответствующегоделитеуровня мощности, поступающей в нагрузку, ля мощности, к входу одного из которыхостается практически постоянной чтооберес остоянной, что обес- подключен выход управляемого фазовращапечивает сохранение формы амплитудного теля, а вход другого делителя мощности ис полосе пропускания вход управляемого фазовращателя подклюраспределения во всей полосе и опантенны. 45 чены к соответствующим выходам управляНаправление главного л ча ир е а ого луча предложен- емого сумматора, вход которого являетсявой ВЩР не зависит от шаг мЦ, высит от шага между излуча- входом волноводно-щелевой антенной ре-.телями и определяется отношениемр д ется отношением Иь шетки, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюПоложение большой оси эллипса поля- увеличения рабочей полосы частот при часризации определяется средневзвешенным 50 тотном сканировании и управляемой поля с амплитудными весовыми коэффициента- риза ции, расстояние между осями,отрезков прямоугольных волноводов в каж дои линейной подреветке оыбрано меньше0,6 Л, где . - длин 1 волны в свободномЭксперимент и расчет показал 1, что для рос р нстве. а нерезонанспые щели рэсчт .55 и таЦЩР на воловще ссч ием 72" ,4 положеьнеэкоидистантно рдоль оси поя. числощелей ч = 100, д =30 мм амплитудное моугольного оолновода, шаг расположенияраспределение позволяет реализовать ДНЗа з 399 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откоытиям при ГКНТ 113035. Москва, Ж, Рауушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат"Патент",г,Ужго гарина 1 01 ЛЬ- аЬФ,где а- коэффициент, равный 1,1 - 1,4; . Ь 3 = Ь Ф/у; Ь Ф, 7 - нелинейная составляющая набега фазы и постоянная распространения на 1-м участке отрезка прямоугольного волновода соответственно.