Активная фазированная антенная решетка

Техническое решение (полезная модель) относится к радиотехнике, в частности к конструированию активных фазированных антенных решеток (АФАР).

Сущность заявленного технического решения заключается в том, что активная фазированная антенная решетка, содержащая печатные активные и пассивные антенные излучатели, активные и пассивные элементы схемы управления, расположенные на слоях многослойной печатной платы, выполнена в виде мало апертурной активной фазированной активной решетки, в которой на одном из внутренних слоев многослойной печатной платы расположена группа активных антенных излучателей с различными типоразмерами, каждый из которых предназначен для работы в заданном частотном диапазоне, а над слоем с активными излучателями расположены слои с пассивными излучателями отдельно для каждого заданного частотного диапазона, и под слоем с активными излучателями расположены слои с активными и пассивными элементами схемы управления, при этом конструктивно мало апертурная активная фазированная антенная решетка выполнена в виде отдельного активного антенного элемента антенной решетки для последующей сборки из них крупно апертурной активной фазированной антенной решетки, в которой антенные элементы размещены в узлах прямоугольной, гексагональной или неэквидистантной сетки, предназначенной для обеспечения широкоугольности сканирования лучами заданных частотных диапазонов.

4 з.п.ф., 6 илл.

Техническое решение (полезная модель) относится к радиотехнике, в частности к конструированию активных фазированных антенных решеток (АФАР).

Известна активная фазированная антенная решетка, содержащая печатные активные и пассивные антенные излучатели, активные и пассивные элементы схемы управления, расположенные на слоях многослойной печатной платы. [1].

Недостатком данной активной фазированной антенной решетки является ее низкая эффективность, обусловленная ограниченными функциональными возможностями за счет низкой технологичности при изготовлении.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является активная фазированная антенная решетка, содержащая печатные активные и пассивные антенные излучатели, активные и пассивные элементы схемы управления, расположенные на слоях многослойной печатной платы. [2].

Недостатком данной активной фазированной антенной решетки является ее низкая эффективность, обусловленная ограниченными функциональными возможностями ввиду отсутствия возможности одновременного или раздельного управления характеристиками излучения на нескольких заданных частотах.

В основу заявленного технического решения положена задача создания такой активной фазированной антенной решетки, которая обеспечит возможность управления характеристиками излучения на нескольких заданных частотах при сохранении высокой технологичности изготовления, что повысит ее эффективность за счет более широких функциональных возможностей. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что активная фазированная антенная решетка, содержащая печатные активные и пассивные антенные излучатели, активные и пассивные элементы схемы управления, расположенные на слоях многослойной печатной платы, выполнена в виде мало апертурной активной фазированной активной решетки, в которой на одном из внутренних слоев многослойной печатной платы расположена группа активных антенных излучателей с различными типоразмерами, каждый из которых предназначен для работы в заданном частотном диапазоне, а над слоем с активными излучателями расположены слои с пассивными излучателями отдельно для каждого заданного частотного диапазона, и под слоем с активными излучателями расположены слои с активными и пассивными элементами схемы управления, при этом конструктивно мало апертурная активная фазированная антенная решетка выполнена в виде отдельного активного антенного элемента антенной решетки для последующей сборки из них крупно апертурной активной фазированной антенной решетки, в которой антенные элементы размещены в узлах прямоугольной, гексагональной или неэквидистантной сетки, предназначенной для обеспечения широкоугольности сканирования лучами заданных частотных диапазонов.

На фиг.1 изображены слои 1, 2, 3, 4 многослойной печатной платы мало апертурная АФАР, на которых расположены печатные активные 5, 6, 7 и пассивные 8, 9, 10 антенные излучатели, предназначенные для работы в 3-х частотном диапазоне; на фиг.2 изображена мало апертурная АФАР, вид сверху, предназначенная для работы в 3-х частотном диапазоне; на фиг.3 изображена крупно апертурная АФАР, вид сверху, предназначенная для работы в 3-х частотном диапазоне, в которой антенные элементы размещены в узлах прямоугольной сетки; на фиг.4 изображены слои 1, 2, 4 многослойной печатной платы мало апертурная АФАР, на которых расположены печатные активные 5, 6, и пассивные 8, 10 антенные излучатели, предназначенные для работы в 2-х частотном диапазоне; на фиг.5 изображена мало апертурная АФАР, вид сверху, предназначенная для работы в 2-х частотном диапазоне; на фиг.6 изображена крупно апертурная АФАР, вид сверху, предназначенная для работы в 2-х частотном диапазоне, в которой антенные элементы размещены в узлах гексагональной сетки.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

Активные фазированные антенные решетки (АФАР) содержат антенные элементы и схему управления (диаграммообразующую схему), содержащую активные (передающие и, или приемные усилители, переключатели и т.д.) и пассивные (фазовращатели, сумматоры, делители и т.д.) элементы, соединенные между собой и с активными антенными излучателями посредством линий передачи. (См., например, Д.М.Сазонов. Антенны и устройства СВЧ. Москва. «Высшая школа» 1988, с.396 - 411). Предложенная АФАР выполнена следующим образом. АФАР содержит печатные активные 5. 6. 7 антенные излучатели и печатные пассивные 8, 9, 10 антенные излучатели, которые расположены на слоях 1, 2, 3, 4 многослойной печатной платы (см. Фиг.1, фиг.2, фиг.4, фиг.5). АФАР выполнена в виде мало апертурной активной фазированной антенной решетки, в которой на одном из внутренних слоев 1 многослойной печатной платы расположена группа активных антенных излучателей 5, 6, 7 с различными типоразмерами, каждый из которых предназначен для работы в заданном частотном диапазоне. Это определяется геометрическими размерами антенных излучателей. Над слоем 1 с активными излучателями 5, 6, 7 расположены слои 2, 3, 4 с пассивными излучателями 8, 9, 10 отдельно для каждого заданного частотного диапазона. Слои 2, 3, 4, с пассивными излучателями 8, 9, 10 расположены над слоем 1 через воздушную прокладку определенной толщины или прокладку из материала с диэлектрической проницаемостью, близкой к 1. Все слои многослойной печатной платы выполнены по технологии печатных плат. Под слоем 1 с активными излучателями 5, 6, 7 расположены слои (на рисунках не показаны) с активными и пассивными элементами схемы управления (на рисунках не показаны). (См. Фиг.1, Фиг.2, Фиг.4, Фиг.5). Конструктивно мало апертурная АФАР (См. Фиг.2, Фиг.5) выполнена в виде отдельного активного антенного элемента антенной решетки для последующей сборки крупно апертурной АФАР (См. Фиг.3, Фиг.6), в которых антенные элементы (См. Фиг.2, Фиг.5) размещены в узлах прямоугольной сетки (См. Фиг.3) и гексагональной сетки (См. Фиг.6). Подобная конструкция АФАР позволяет обеспечить одновременное или раздельное широкоугольное сканирование лучами в заданных частотных диапазонах. На Фиг.1, фиг.2, Фиг.3 изображены АФАР, предназначенные для работы в частотных диапазонах 400/800/1300 МГц или 1300/2900/4000 МГц. На Фиг.4, Фиг.5, фиг.6 изображены АФАР, предназначенные для работы в частотных диапазонах 400/1300 МГц или 1300/4000 МГц. Печатные активные антенные излучатели 5, 6, 7 могут быть выполнены в виде активных микрополосковых антенных элементов произвольной формы. Печатные пассивные антенные излучатели 8, 9, 10 могут быть выполнены в виде пассивных антенных элементов произвольной формы. Активные 5, 6, 7 и пассивные 8, 9, 10 антенные излучатели могут быть выполнены в виде крестообразных печатных вибраторов. Активные элементы схемы управления могут быть выполнены в виде передающих микрополосковых усилителей мощности и, или в виде приемных микрополосковых малошумящих усилителей (МШУ), в том числе и в виде приемопередающего модуля АФАР. Конструкция активных 5, 6, 7 и пассивных 8, 9, 10 антенных излучателей совместно со схемой управления позволяет обеспечить излучение/прием двух ортогональных линейных поляризаций и/или двух круговых поляризаций правого и левого направления вращения.

Таким образом предложенное техническое решение позволяет проектировать более эффективные активные фазированные антенные решетки за счет расширения функциональных возможностей при управлении характеристиками излучения и, или приема на нескольких заданных частотах диапазонах, используя многослойные печатные технологии при изготовлении, сохранении высокой технологичности изготовленя.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. Патент РФ 88213, кл. H01Q 21/00 по заявке 2009126707 от 13.07.2009 г.

2. Патент РФ 88212, кл. H01Q 21/00 по заявке 2009126181 от 08.07.2009 г. - прототип.

1. Активная фазированная антенная решетка, содержащая печатные активные и пассивные антенные излучатели, активные и пассивные элементы схемы управления, расположенные на слоях многослойной печатной платы, отличающаяся тем, что она выполнена в виде малоапертурной активной фазированной активной решетки, в которой на одном из внутренних слоев многослойной печатной платы расположена группа активных антенных излучателей с различными типоразмерами, каждый из которых предназначен для работы в заданном частотном диапазоне, а над слоем с активными излучателями расположены слои с пассивными излучателями отдельно для каждого заданного частотного диапазона и под слоем с активными излучателями расположены слои с активными и пассивными элементами схемы управления, при этом конструктивно малоапертурная активная фазированная антенная решетка выполнена в виде отдельного активного антенного элемента антенной решетки для последующей сборки из них крупноапертурной активной фазированной антенной решетки, в которой антенные элементы размещены в узлах прямоугольной, гексагональной или неэквидистантной сетки, предназначенной для обеспечения широкоугольности сканирования лучами заданных частотных диапазонов.

2. Активная фазированная антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что печатные активные антенные излучатели выполнены в виде активных микрополосковых антенных элементов произвольной формы.

3. Активная фазированная антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что печатные пассивные антенные излучатели выполнены в виде пассивных антенных элементов произвольной формы.

4. Активная фазированная антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что активные и пассивные антенные излучатели выполнены в виде крестообразных печатных вибраторов.

5. Активная фазированная антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что активные элементы схемы управления выполнены в виде передающих микрополосковых усилителей мощности или в виде приемных микрополосковых малошумящих усилителей, в том числе и в виде приемопередающего модуля.