Активная фазированная антенная решетка

Техническое решение (полезная модель) относится к радиотехнике, в частности к конструированию активных фазированных антенных решеток (АФАР), и может быть использовано при создании АФАР, совмещающих различные диапазоны частот (например, P, L, S, C, и т.д.) в одной апертуре, полнополяризационных АФАР широкоугольного сканирования для приема/передачи сигналов в P, L, S, C, и т.д. диапазонах частот различной поляризации. 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 плоской мало апертурной активной фазированной активной решетки, в которой на одном из внутренних слоев многослойной печатной платы расположена группа активных антенных излучателей, каждый из которых предназначен для работы в заданном частотном диапазоне, а над слоем с активными излучателями расположены слои с пассивными излучателями, и под слоем с активными излучателями расположены слои с активными и пассивными элементами схемы управления, причем 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, предназначенной для обеспечения широкоугольности сканирования лучами заданных частотных диапазонов, при этом на границах соединения мало апертурных активных фазированных антенных решеток по нормали к апертуре размещены плоские печатные антенные элементы, образующие активную фазированную антенную решетку дополнительного частотного диапазона. 4 з.п.ф., 3 илл.

Техническое решение (полезная модель) относится к радиотехнике, в частности к конструированию активных фазированных антенных решеток (АФАР), и может быть использовано при создании АФАР, совмещающих различные диапазоны частот (например, P, L, S, C, и т.д.) в одной апертуре, полнополяризационных АФАР широкоугольного сканирования для приема/передачи сигналов в P, L, S, C, и т.д. диапазонах частот различной поляризации.

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.

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 эффективного, одновременного или раздельного управления характеристиками излучения на нескольких заданных частотах различных частотных диапазонов.

В основу заявленного технического решения положена задача создания такой активной фазированной антенной решетки, которая обеспечит возможность управления характеристиками излучения на нескольких заданных частотах различных частотных диапазонов при сохранении высокой технологичности изготовления и обеспечения широкоугольности сканирования, 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 плоской мало апертурной активной фазированной активной решетки, в которой на одном из внутренних слоев многослойной печатной платы расположена группа активных антенных излучателей, каждый из которых предназначен для работы в заданном частотном диапазоне, а над слоем с активными излучателями расположены слои с пассивными излучателями, и под слоем с активными излучателями расположены слои с активными и пассивными элементами схемы управления, причем 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, предназначенной для обеспечения широкоугольности сканирования лучами заданных частотных диапазонов, при этом на границах соединения мало апертурных активных фазированных решеток по нормали к апертуре размещены плоские печатные антенные элементы, образующие активную фазированную антенную решетку дополнительного частотного диапазона.

На фиг. 1 изображена мало апертурная АФАР диапазона 4000 МГц., на фиг. 2 изображена крупно апертурная АФАР L-C- диапазонов, на фиг. 3 изображен вариант построения крупно апертурной АФАР диапазона 1300/4000 МГц. АФАР содержит печатные антенные излучатели 1; активные и пассивные элементы схемы управления, расположенные на слоях многослойной печатной платы 2; плоскую мало апертурную 3 АФАР; крупно апертурную 4 АФАР, где на границах соединения 5 мало апертурных 3 АФАР расположены плоские печатные антенные излучатели 6, расположенные на печатных платах 7 и образующие АФАР 8 дополнительного частотного диапазона.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

Активная фазированная антенная решетка (АФАР) содержит антенные излучатели и схему управления (диаграммообразующую схему), содержащую активные (передающие и, или приемные усилители, переключатели и т.д.) и пассивные (фазовращатели, сумматоры, делители и т.д.), 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 1, 6 антенные излучатели и печатные пассивные (на рисунке не показаны) антенные излучатели, которые расположены на слоях многослойной печатной платы 2 (см. Фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3). АФАР выполнена в виде мало апертурной 3 активной фазированной антенной решетки, в которой на одном из слоев многослойной печатной платы 2 расположена группа активных антенных излучателей 1 с типоразмерами, которые предназначены для работы в заданном частотном диапазоне. Это определяется геометрическими размерами антенных излучателей 1 и расстоянием между ними. Над слоем с активными излучателями 1 расположены слои с пассивными излучателями (на рисунке не показаны), которые предназначены для формирования заданных характеристик каждого отдельного излучателя 1 заданного частотного диапазона. Слои с пассивными излучателями расположены над слоем с активными излучателями 1 через воздушную прокладку определенной толщины или прокладку из материала с диэлектрической проницаемостью, близкой к едирице. Все слои многослойной печатной платы выполнены по технологии печатных плат. Под слоем с активными излучателями 1 расположены слои (на рисунках не показаны) с активными и пассивными элементами схемы управления (на рисунках не показаны). (См. Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3). Конструктивно мало апертурная 3 АФАР (См. Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3) выполнена в виде отдельного активного антенного элемента антенной решетки для последующей сборки крупно апертурной 4 АФАР (См. Фиг. 2, Фиг. 3), в которых антенные излучатели 1 (См. Фиг. 2, Фиг. 3) размещены в узлах прямоугольной сетки. На границах соединения 5 мало апертурных 3 АФАР расположены плоские печатные антенные излучатели 6 на печатных платах 7, расположенных по нормали к апертуре и образующие АФАР 8 дополнительного частотного диапазона. Печатные активные антенные излучатели 1 могут быть выполнены в виде активных микрополосковых антенных излучателей произвольной формы. Плоские печатные активные антенные излучатели 6 дополнительного частотного диапазона могут быть выполнены в виде вибраторных антенных излучателей. Печатные пассивные антенные излучатели (на рисунке не показаны) могут быть выполнены в виде пассивных антенных излучателей произвольной формы. Активные элементы схемы управления (на рисунке не показаны) могут быть выполнены в виде передающих микрополосковых усилителей мощности и, или в виде приемных микрополосковых мало-шумящих усилителей, в том числе и в виде приемопередающего модуля.

Подобная конструкция АФАР позволяет обеспечить одновременное или раздельное широкоугольное (в пределах ±60°) сканирование лучами на заданных частотах в заданных частотных диапазонах P, L, S, C, и т.д. на одной апертуре, обеспечит создание АФАР для приема/передачи сигналов различной поляризации в широком секторе углов на различных частотах. Техническим результатом является минимизация влияния излучателей различных диапазонов на их диаграммы направленности и согласование, что обеспечивает помехозащищенность антенны, широкоугольность сканирования в секторе до ±60° от нормали к раскрыву и значительное сокращение сроков создания АФАР за счет автоматизации производства. Таким образом предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность АФАР за счет расширения ее функциональных возможностей.

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 плоской малоапертурной активной фазированной антенной решетки, в которой на одном из внутренних слоев многослойной печатной платы расположена группа активных антенных излучателей, каждый из которых предназначен для работы в заданном частотном диапазоне, а над слоем с активными излучателями расположены слои с пассивными излучателями, и под слоем с активными излучателями расположены слои с активными и пассивными элементами схемы управления, причем 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, предназначенной для обеспечения широкоугольности сканирования лучами заданных частотных диапазонов, при этом на границах соединения малоапертурных активных фазированных решеток по нормали к апертуре размещены плоские печатные антенные излучатели, образующие активную фазированную антенную решетку дополнительного частотного диапазона.

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

3. Активная фазированная антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что плоские печатные активные антенные излучатели дополнительного частотного диапазона выполнены в виде вибраторных антенных излучателей.

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

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