Фазированная антенная решетка

СО 03 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 2 О 1 О 3/ Т 1 ОВ АРСТВЕННЫИ КОМИТЕТОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТКНТ СССР ГОСУ ПО И ПРИ ЕТЕЛЬСТВ КО итут им. научно- рострое.Макс Под ред.и связь,ционных вной по ущност нная ре лей 1, со(71) Московский авиационный инстСерго Орджоникидзе и Московскийисследовательский институт прибония(54) ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕКА(57) Использование: в радиолокасистемах для уменьшения эффективерхности рассеяния антенны. Сизобретения: фазированная антешетка (ФАР) содержит М излучате единеннь 1 х через соответствующие плечи направленных ответвителей 3 с выходами схемы фазирования и распределения мощности 2 и с выходами первой диаграммообразующей схемы (ДОС) 4, сопряженные пары входов которой соединены через первые двунаправленные усилители 6 и первые фазовращатели 7 с первыми отрезками фидерного тракта равной электрической длины. Для улучшения согласования излучателей 1 при работе ФАР на прием и передачу соответствующие плечи направленных ответвителей 3 соединены с выходами первой ДОС 4 через управляемые коммутаторы, Для улучшения согласованиФ излучателей 1 в полосе рабочих частот передачи соответствующие плечи направленных ответвителей 3 соединены с выходами первой и второй ДОС через частотно-избирательное звено, 2 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиолокационных системах,Цель изобретения - уменьшение эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) фэзированных антенных решеток (ФАР) и улучшение согласования излучателей при работе ФАР на прием и передачу, э также улучшение согласования излучателей в полосе рабочих частот в режиме передачи при сохранении низкого уровня ЭПР вне рабочей полосы чэстот.На фиг, 1 представлена ФАР с уменьшенной ЭПР; нэ фиг. 2 - то же, при работе . антенны на прием и с согласованием излучателей в широком секторе углов сканирования; нэ фиг, 3 - ФАР с улучшенным согласованием излучэтелей в полосе рабочих частот передачи при сохранении низкого уровня ЗПР вне полосы рабочих частот передачи; на фиг. 4 - схема двунэпоэвленного усилителя.ФАР (фиг, 1) состоит из излучателей 1 и схемы 2 фаэирования и распределения мощности, Между излучателями 1 и выходами схемы 2 фэзировэния и распределения мощности включены направленные ответвители 3, первые свободные входы которых, ответвляющие часть распространяющейся от излучателей мощности, соединены с выходами ДОС 4. Вторые свободные входы, ответвляющие часть распространяющейся к излучателям мощности, соединены с согласованными нагрузками 5. Пары сопряженных входов ДОС 4 соединены через двунаправленные усилители 6 и фаэоврэщатели 7 отрезками фидерного тракта равной электрической длины,2 АР (фиг. 2) состоит из излучателей 1, соединенных с выходами схемы 2 фэзировэния и распределения мощности через направленные ответвители 3. Первый и второй свободные входы направленных ответвителей 3 соединены с выходами ДОС 4 и согласованными нагрузками 5 через коммутатор 8, э третий выход коммутаторов 8 нагружен нэ согласованную нагрузку 9, пары сопряженных входов ДОС 4 соединены через двунаправленные усилители б и фазовращатели 7,ФАР (фиг. 3) состоит из излучателей 1, соединенных с выходами схемы 2 фазирования и распределения через направленные ответвители 3, первые свободные входы ко.торых соединены с первыми входами У-циркуляторов 10, вторые входы которых через полосно-ээгрэждающие фильтры 11 соединены с входами ДОС 4, пары сопряженных входов которой через двунаправленные усилители б и фэзоврэщэтели 7 соединены5 10 15 отрезками фидердного тракта равной электрической длины, а третьи входы У-циркуля- торов 10 соединены через полоснопропускные фильтры 12 с согласованными нагрузками 9, вторые свободные входы направленных ответвителей 3 соединены с первыми входами У- циркуляторов 13, вторые входы которых через полоснопропускэющие фильтры 14 соединены с вы- ходами ДОС 15, пэры сопряженных входов которой через двунаправленные усилители 16 и фаэоврэщатели 17 соединены отрезками фидерного тракта равной электрической длины, а третьи входы У-циркуляторов 13, через полосно-заградительные фильтры соединены с согласованными нагрузками 5. ФАР (фиг, 1) работает следующим образом,20 Максимум диаграммы направленности(ДН) рассеянного поля при приходе плоскойволны иэ направления Оо совпадает с максимумом ДН антенной решетки на передачув нэправлении(-Оо), Для компенсации этого25 поля в пределах главного мэксимума необходимо сформировать ДН в направлении (- со) в противофазе с: рассеянным полем,Пусть нэ антенную решеткуиз направленияОо, соответствующего Одному иэ ортого 30 нальных лучей ДОС, падает плоская волна,Часть мощности падающей волны отрэжается от излучателей 1 и образует рассеянноеполе Ег, Остальная часть мощности проходит в фидерный тракт. Большая часть этой35 мощности поступает на схему 2 фэзировэния и распределения мощности, Остальнаячасть этой мощнОсти через направленныеответвители 3 попадает нэ входы ДОС 4 и,складывается на одном из ее входов, номер40 которого определяется напрэЬлением приходэ плоской волны, Для компенсации поляЕп мощность, поступившая на вход ДОС 4,подается нэ сопряженный вход, соответствующий ДН с максимумом в направлении (- Оо) Амплитуда и фаза ДН, необходимые длякомпенсэции. определяются коэффициентом усиления двунаправленного усилителяб и фээовращателем 7. Если Ер скомпенсировано в М направлениях, соответствующих50 ортогональным лучам ДОС, то; следовательно, это поле компенсируется во всехнаправлениях. Зто происходит потому, чтоплоскую волну, пришедшую из произвольного направления, можно представить в ви 55 де суперпозиции М ортогонэльных волн,длЯ которых Ер скомпенсировэно. Такимобрэзом, предлагаемое устройство обеспечивэет уменьшение Оэссеянного пОля, чтосоответствует уменьшению двухпозиционной ЭПР,ФАР (фиг. 2) работает следующим образом. 5В режиме работы антенны на прием поФложение коммутаторов 8 таково, чта первыевходы направленных ответвителей 3, ответвляющие часть рэспространяюшейся от излучателей мощности, соединены свыходами ДОС 4, а вторые свободные входысоединены с согласованными нагрузками 5.В этом положении коммутаторов 8 предлагаемая антенна совпадает с ФАР, представленной на фиг. 1 и работает аналогичнымобразам, При работе антенны на передачукоммутаторы 8 соединяют первые свободные входы направленных ответвителей 3 ссогласованными нагрузками 9, а вторые 20свободные входы - с выходами ДОС 4, Вэтом режиме часть мощности, прошедшейчерез ДОС 4, компенсирует волны, отраженные от излучателей 1 при возбуждении антенны со стороны фидерного тракта. Так кэк 25фазированнэя антенная решетка являетсявзаимным устройством, то коэффициентыотражения излучателей при падении плоской волны из направления Оо и при формировании луча в этом же направлении 30совпадают, Следовательно, если параметрыусилителей таковы, что происходит компенсация рассеянного поля е широком сектореуглов, то в этом же секторе будет происходит согласование излучателей при работе 35антенны на передачу.Принцип работы ФАР, представленнойна фиг, 3. аналогичен предыдущим, В данной антенне полоса пропускания фильтров12 и 14 и полоса заграждения фильтров 11 40и 18 соответствует рабочей полосе частотпередачи.Пусть на антенную решетку падает плоская волна. Часть принятых электромагнитных колебаний, пройдя излучатели 1, 45.ответвляется через направленные ответвители 3 и,пройдя У-циркуляторы 10, поступает на вход полосно-заграждающихфильтров 11. Если частота принятых электромагнитных колебаний лежит вне рабочей 50полосы частот передачи, то эти колебания,пройдя ДОС 4 и У-циркуляторов 10, поступают на вход полосно-пропускающегофильтра 12, Отразившись от него, электромагнитные колебания, пройдя У-циркулято- .55ры 10, направленные ответвители 3 иизлучатели 1, компенсируют рассеянное поле. Если частота принятых электромагни.гных колебаний лежит в рабочей полосечастот передачи, то эти колебания, пройдяизлучатели 1, направленные ответвители 3и У-циркулятары 10, отражаются от фильтров 11 и, пройдя У-циркуляторы 10 и фильтры 12, поглощаются в согласованной нагрузке 5. Таким образом ссвокупность У-циркуляторов 10, палосно-заграждэющих фильтров 11, паласно-пропускающих фильтров 12 и согласованных нагрузок 5 представляет собой частотно-избирательную цепь, поглощающую электромагнитные колебания, лежащие в рабочей полосе частот передачи антенны. Совокупность У-циркуляторав 13, полосно-пропускающих фильтров 14, полосно-заграждающих фильтров 18 и согласованных нагрузок 9, представляет собой частотно-избирательную цепь, согласующую электромагнитные колебания с частотой, лежащей вне рабочей полосы частот передачи. Таким образом, при работе антенны на прием происходит гешение рассеянного поля электромагнитных колебаний с частотой, лежащей вне рабочей полосы частот передачи, и происходит согласование, излучателей при работе антенны на передаЧуДвунаправленный усилитель, входящий в предлагаемую антеннумажет быть построен по известному принципу,или по схеме, приведенной на фиг. 4, а ДОС должна иметь равное числовходав и выходов, Такая ДОС мокет быть ДОС Батлера или Бласса,Полоса частот, в которой компенсируется рассеянное поле, определяется широкополосностью направленных ответвителей 3 и ДОС 4, При этом амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики усилителя 6 имеют вид, при котором происходит компенсация во всем частотной диапазоне,Формула изоб ретен ия 1, Фазированная антенная решетка (ФАР), содержащая И излучателей и схему фаэировэчия и распределения мощности, о т л и ч э ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения эффективной поверхности рассеяния, введены первая диаграммообразующая схема (ДОС) нэ И входов и И выходов, К первых согласованных нагрузок и И направленных ответвителей, первое плечо каждого из которых соединено с входом соатветствращего излучателя, второе плечо соединенос соответствующим выходом схемы фэзирования и распределения мощнО- сти, третье плеча-с соответствующим выходом первой диагрэммообразу ющей схемы, соответствуощие пары сопряженных входов которой соединены через последовательно соединенные дополнительно введенные первые двунаправленные усилители и первые фэзовращэтели дополнительно введенными первыми атоезками фидернога тракта равной электрической длины, при этом четвертые плечинаправленных ответвителей соединены с соответствующими первыми согласованными нагрузками,2, Решетка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения согласования излучателей при работе ФАР на прием и . передачу, введены й вторых согласованных нагрузок и й управляемых коммутаторов, третье и четвертое плечи каждого направленного ответвителя соединены с соответствующим входом ДОС и соответствующей первой согласованной нагрузкой через первый и второй выходы соответствующего управляемого коммутатора соответственно, третий выход которого соединен с соответствующей второй согласованной нагрузкой,3. Решетка по п, 1, о т л и ч а ю.щ а я с я тем, что, с целью улучшения согласования излучателей в полосе рабочих частот в режиме передачи при сохранении низкого уровня эффективной поверхности рассеяния вне рабочей полосы частот, введены К вторых согласованных нагрузок, вторая ДОС, идентичная первой, соответствующие пары сопряженных входов которой соединены через последовательно соединенные дополнительные вторые двунаправленные усилители и вторые фазовращатели дополнительными вторыми отрезками фидерного тракта равной элЕктрической длины, и М частотно-избирательных звеньев, при этом третье и четвертое плечи каждого направленного ответвителя соединены с соответствующей первой согласованной нагрузкойчерез первый и второй выходы соответству 5 ющего частотно-избирательного звена соответственно, третий выход которогосоединен с соответствующим выходом второй ДОС, а четвертый выход - с соответствующей второй согласованной нагрузкой,10причем каждое частотно-избирательное: звено содержит первый и второй У-циркулятор, первый и второй полосно-заграждаю щий фильтр, первый и второйполосно-пропускающий фильтр, при этом15 первые плечи первого и второго У-циркулятора являются входами частотно-избирательного звена, второе и третье плечипервого У-циркулятора соединены соответственно с входом первого частотно-пропу 20 скающего фильтра и входом первогочастотно-заграждающего фильтра, а второеи третье плечи второго У-циркулятора соединены соответственно с входом второгочастотно-заграждающего фильтра и входом25 частотно-пропускающего фильтра, причемпервым и вторым, третьим и четвертым выходами частотно-избирательного звена являются соответственно выход второго ипервого частотно-заграждающих фильтров30 и выход первого и второго частотно-пропускающих фильтров,аказ 2509 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5