Устройство управления поляризацией антенных элементов фазированной антенной решетки (варианты)

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для управления двухсекционными переключателями поляризации антенных элементов фазированных антенных решеток (ФАР) СВЧ-диапазона с электрическим сканированием луча. В ФАР антенные элементы объединены попарно так, что катушки набора одноименных секций переключателей поляризации включены параллельно или последовательно через нормально разомкнутые первые контакты, а катушки сброса одноименных секций включены параллельно или последовательно через нормально разомкнутые вторые контакты первого и второго микропереключателей. Катушки сброса и набора каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через настроечный резистор, причем сопротивления настроечных резисторов в паре должны быть равны между собой. Если подобрать резисторы с одинаковыми сопротивлениями не удается, то каждый вывод катушек набора и сброса связан с соответствующим контактом микропереключателей через диод, включенный в прямом направлении. В качестве микропереключателей использованы микросхемы, через другие разряды которых одновременно управляются фазовращатели каждого из антенных элементов в паре независимо друг от друга. 3 н.з. и 3 з.п. ф-лы, 3 илл.

Группа полезных моделей относится к радиотехнике и может быть использована в фазированных антенных решетках (ФАР) с ферритовыми фазовращателями для управления переключением поляризации излучаемых/принимаемых СВЧ-радиоволн.

Известен переключатель поляризации антенного элемента фазированной антенной решетки, содержащий металлизированный ферритовый стержень, на котором установлены две идентичные секции, каждая из которых состоит из двух расположенных на противоположных поверхностях металлизированного ферритового стержня ферритовых магнитопроводов с башмаками, внутренняя поверхность которых выполнена по форме поверхности металлизированного ферритового стержня, на поверхности магнитопроводов по продольной оси симметрии выполнен паз, в котором уложены обмотки управления, выполненные двойными в виде катушки набора и катушки сброса, выводы которых выполнены с возможностью обеспечения управляемого перехода с одного вида поляризации на другой, при этом общий продольный размер переключателя поляризации равен (0,8-1,2), а расстояние между секциями - /10, где длина радиоволны в свободном пространстве. Выводы катушек набора в обеих секциях выполнены свободными, а катушки сброса соединены последовательно или выводы обмоток набора в обеих секциях выполнены свободными, а катушки сброса соединены параллельно (RU 2273339, Н01Р 1/165. 2006.).

Причины, препятствующие достижению указанного ниже технического результата при использовании известного двухсекционного переключателя поляризации антенного элемента ФАР, заключаются в следующем. В антенных элементах ФАР каждый фазовращатель управляется независимо от фазовращателей других антенных элементов и поэтому для управления фазой в каждом антенном элементе требуются отдельные электронные микропереключатели в виде интегральных микросхем, например, типа К1109КТ11(Каталог «Электронные компоненты». ОАО «Золотой шар - электронные компоненты», 2005.). Поскольку известный переключатель поляризации имеет четыре независимые обмотки управления, то для обеспечения нормальной работы одного переключателя поляризации требуется две пары электронных микропереключателей или две микросхемы типа К1109КТ11. Однако, на практике в ФАР, содержащей, как правило, свыше 10 тысяч антенных элементов, использование двух микросхем на один переключатель поляризации невозможно из-за ограниченных габаритных размеров антенных модулей и плат

управления антенными элементами. В производстве переключателей поляризации возникает разброс параметров ферритов, имеются конструктивные допуски, вследствие чего, электрические характеристики изделий могут отличаться, особенно влияют неодинаковые зазоры в магнитной цепи. Соответствующая подстройка переключателя поляризации может быть осуществлена подбором числа витков обмоток в магнитной цепи, однако это усложняет конструкцию изделия и повышает его стоимость, что при массовом производстве нежелательно.

Сущность полезной модели заключается в следующем. Ее задачей является обеспечение возможности управления с помощью современных микропереключателей поляризацией антенных элементов ФАР при ограниченных габаритных размерах антенных модулей и плат управления антенными элементами. Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, выражается в повышении температурной стабильности электрических характеристик антенных элементов ФАР с двухсекционными переключателями поляризации.

Указанный технический результат достигается тем, что переключатели поляризации антенных элементов ФАР, содержащие металлизированный ферритовый стержень, на котором установлены две идентичные секции, каждая из которых состоит из двух расположенных на противоположных поверхностях металлизированного ферритового стержня ферритовых магнитопроводов с башмаками, внутренняя поверхность которых выполнена по форме поверхности металлизированного ферритового стержня, на поверхности магнитопроводов по продольной оси симметрии выполнен паз, в котором уложены обмотки управления, выполненные двойными в виде катушки набора и катушки сброса, согласно полезной модели соединены попарно так, что катушки набора их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые первые контакты первого и второго микропереключателей, а катушки сброса их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые вторые контакты первого и второго микропереключателей; катушки сброса и набора каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через настроечный резистор, включенный в цепь питания последовательно, причем сопротивления настроечных резисторов в паре равны между собой.

Указанный технический результат достигается тем, что переключатели поляризации антенных элементов ФАР, содержащие металлизированный ферритовый стержень, на котором установлены две идентичные секции, каждая из которых состоит из двух расположенных на противоположных поверхностях металлизированного ферритового стержня ферритовых магнитопроводов с башмаками, внутренняя поверхность которых выполнена по форме поверхности металлизированного ферритового стержня, на поверхности магнитопроводов по продольной оси симметрии выполнен паз, в котором уложены обмотки

управления, выполненные двойными в виде катушки набора и катушки сброса, согласно полезной модели соединены попарно так, что катушки набора их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые первые контакты первого и второго микропереключателей, а катушки сброса их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые вторые контакты первого и второго микропереключателей; катушки набора и сброса каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через настроечный резистор, включенный в цепь питания последовательно, причем сопротивления настроечных резисторов в паре не равны между собой, а каждый вывод катушек набора и сброса связан с соответствующим контактом микропереключателей через диод, включенный в прямом направлении.

Указанный технический результат достигается тем, что переключатели поляризации антенных элементов ФАР, содержащие металлизированный ферритовый стержень, на котором установлены две идентичные секции, каждая из которых состоит из двух расположенных на противоположных поверхностях металлизированного ферритового стержня ферритовых магнитопроводов с башмаками, внутренняя поверхность которых выполнена по форме поверхности металлизированного ферритового стержня, на поверхности магнитопроводов по продольной оси симметрии выполнен паз, в котором уложены обмотки управления, выполненные двойными в виде катушки набора и катушки сброса, согласно полезной модели соединены попарно так, катушки набора их одноименных секций включены последовательно через нормально разомкнутые первые контакты первого и второго микропереключателей, а катушки сброса их одноименных секций включены последовательно через нормально разомкнутые вторые контакты первого и второго микропереключателей; катушки набора и сброса каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через общий настроечный резистор, включенный в цепь питания последовательно.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены: фиг.1 - первый вариант устройства; фиг.2 - второй вариант устройства; фиг.3 - третий вариант устройства.

Устройство управления поляризацией антенных элементов, объединенных в ФАР попарно, включает в себя (фиг.1, фиг.2, фиг.3) установленные на антенных элементах, соответственно, первый I и второй II переключатели поляризации, которые электрически связаны с первым 6 ₁ и вторым 6₂ микропереключателями, а также источником питания (на схемах не показан). Каждый переключатель поляризации содержит покрытый тонким (порядка 1,5 мкм) слоем металлизации ферритовый стержень (на чертеже не показан), на котором установлены две идентичные секции 1, 2, каждая из которых состоит из двух расположенных на противоположных поверхностях металлизированного ферритового

стержня ферритовых магнитопроводов с башмаками, внутренняя поверхность которых выполнена по форме поверхности металлизированного ферритового стержня (на чертеже не показаны). На поверхности магнитопроводов по продольной оси симметрии выполнен паз, в котором уложены обмотки управления, образующие, соответственно, первую 1 и вторую 2 секции переключателя поляризации антенного элемента. Для исключения взаимного влияния одной секции на другую общий продольный размер переключателя поляризации выбран равным (0,8-1,2), а расстояние между секциями - /10, где - длина радиоволны волны в свободном пространстве.

Обмотки управления переключателя поляризации идентичны и выполнены двойными в виде катушек сброса 3 и катушек набора 4. В первом (фиг.1) и втором (фиг.2) вариантах устройства катушка сброса 3₁ первой секции 1 соединена через источник питания с катушкой сброса 3₂ второй секции 2, а катушка набора 4₁ первой секции 1 соединена через источник питания с катушкой набора 4 ₂ второй секции 2. Катушки сброса 3 одноименных секций первого I и второго II переключателей поляризации включены параллельно через нормально разомкнутые первые контакты первого 6 ₁ и второго 6₂ микропереключателей, а катушки набора 4 одноименных секций первого I и второго II переключателей поляризации включены параллельно через нормально разомкнутые вторые контакты первого 6₁ и второго 6₂ микропереключателей, в качестве которых использованы интегральные микросхемы типа K1109KT11.

В первом варианте устройства катушки сброса 3 и набора 4 первого переключателя поляризации I подключены к источнику питания через настроечный резистор 5₁, включенный в цепь питания последовательно, а катушки сброса 3 и набора 4 второго переключателя поляризации II подключены к источнику питания через настроечный резистор 5₂, включенный в цепь питания последовательно. При этом величины сопротивлений указанных резисторов должны быть равны между собой. Если величины сопротивлений настроечных резисторов 5₁, 5 ₂ по каким-либо причинам не могут быть подобраны равными между собой, то во втором варианте устройства каждый вывод катушек сброса 3 и набора 4 связан с соответствующим контактом микропереключателей 6₁ и 6₂ через диод 7_(1-8), включенный в прямом направлении.

В третьем варианте устройства (фиг.3) катушки набора 4 одноименных секций первого и второго переключателей поляризации включены последовательно через нормально разомкнутые первые контакты первого 6₁ и второго 6₂ микропереключателей, а катушки сброса 3 их одноименных секций включены последовательно через нормально разомкнутые вторые контакты первого 6 ₁ и второго 6 микропереключателей. При этом катушки набора 4 и сброса 3 каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через общий настроечный резистор 5, включенный в цепь питания

последовательно.

Устройство управления поляризацией антенных элементов ФАР работает следующим образом. С помощью настроечных резисторов 5 с одинаковыми сопротивлениями компенсируют разброс параметров ферритов, конструктивных допусков и других факторов, влияющих на электрические характеристики двухсекционных переключателей поляризации, и тем самым подбирают пары идентичных антенных элементов, из которых собирают полотно ФАР (вариант 1). Если не удается по каким-либо причинам подобрать пару настроечных резисторов 5 с одинаковыми сопротивлениям, то предотвращение возникновения в схеме выравнивающих токов осуществляют с помощью диодов 7 (вариант 2). Управляющие импульсы в параллельно соединенную первую пару магнитных систем двух переключателей поляризации подаются через 4-й разряд первой микросхемы 6 ₁, a управляющие импульсы в параллельно соединенную вторую пару магнитных систем этих переключателей подаются через 4-й разряд второй микросхемы 6₂. Одновременно через другие разряды эти микросхемы управляют фазовращателями каждого из антенных элементов в паре независимо друг от друга. Поскольку каждая пара секций переключателя поляризации обеспечивает два магнитных состояния, то переход между ними осуществляется подачей одного управляющего импульса одинаковой длительности. Поэтому одноимпульсный режим управления позволяет уменьшить время переключения поляризации и более чем в два раза снизить энергию управления, при этом повышается температурная стабильность электрических характеристик антенных элементов ФАР с двухсекционными переключателями поляризации.

1. Устройство управления поляризацией антенных элементов фазированной антенной решетки, характеризующееся тем, что переключатели поляризации антенных элементов, содержащие две идентичные секции с обмотками управления, выполненными в виде катушек набора и сброса, соединены попарно так, что катушки набора их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые первые контакты первого и второго микропереключателей, а катушки сброса их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые вторые контакты первого и второго микропереключателей; катушки сброса и набора каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через настроечный резистор, включенный в цепь питания последовательно, при этом сопротивления настроечных резисторов в паре должны быть равны между собой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в фазированной антенной решетке антенные элементы с двухсекционными переключателями поляризации объединены попарно.

3. Устройство управления поляризацией антенных элементов фазированной антенной решетки, характеризующееся тем, что переключатели поляризации антенных элементов, содержащие две идентичные секции с обмотками управления, выполненными в виде катушек набора и сброса, соединены попарно так, что катушки набора их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые первые контакты первого и второго микропереключателей, а катушки сброса их одноименных секций включены параллельно через нормально разомкнутые вторые контакты первого и второго микропереключателей; катушки сброса и набора каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через настроечный резистор, включенный в цепь питания последовательно, при этом сопротивления настроечных резисторов в паре не равны между собой, а каждый вывод катушек набора и сброса связан с соответствующим контактом микропереключателей через диод, включенный в прямом направлении.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в фазированной антенной решетке антенные элементы с двухсекционными переключателями поляризации объединены попарно.

5. Устройство управления поляризацией антенных элементов фазированной антенной решетки, характеризующееся тем, что переключатели поляризации антенных элементов, содержащие две идентичные секции с обмотками управления, выполненными в виде катушек набора и сброса, соединены попарно так, что катушки набора их одноименных секций включены последовательно через нормально разомкнутые первые контакты первого и второго микропереключателей, а катушки сброса их одноименных секций включены последовательно через нормально разомкнутые вторые контакты первого и второго микропереключателей; катушки сброса и набора каждого переключателя поляризации подключены к источнику питания через общий настроечный резистор, включенный в цепь питания последовательно.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в фазированной антенной решетке антенные элементы с двухсекционными переключателями поляризации объединены попарно.