Антенная система для формирования импульсного излучения

 

Использование: в радиолокации, в системах дальней связи. Сущность изобретения: устройство содержит первую, вторую и третью антенные решетки. Каждый излучатель первой антенной решетки соединен через управляемый фазовращатель с соответствующим выходом блока питания. Каждый излучатель второй антенной решетки соединен с соответствующим излучателем третьей антенной решетки через последовательно соединенные фазовращатель и линию задержки. Приведено соотношение между линейным размером первой антенной решетки, размером единичного излучателя второй антенной решетки и расстоянием между первой и второй антенными решетками. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, может быть пpименено в радиолокации, в системах связи и других устройствах, в которых используются мощные радиоимпульсы.

Известные антенна с оптическим питанием и антенна амплитудный модулятор не позволяют формировать в пространстве импульсные сигналы, пиковая мощность которых больше средней мощности, излученной решеткой.

Устройством, наиболее близким по технической сущности, является фазированная антенная решетка (ФАР) с оптическим питанием.

Оно состоит из облучателя и антенной решетки с фазовращателем. ФАР может быть как отражательного, так и проходного типа. Оптическая пространственная система питания обеспечивает одновременное равномерное облучение элементов апертуры. Антенная решетка выполняет функцию линзы в случае проходной решетки и зеркала в случае отражательной.

Однако недостатком прототипа является то, что данная фазированная решетка не может обеспечить формирование импульсных сигналов в пространстве.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства, где 1 система питания, 2 фазовращатели АР-1; 3, 4 и 5 излучатели соответственно АР-1, АР-2 и АР-3; 6 система сканирования; 7 линия задержки; 8 фазовращатели АР-2.

Устройство работает следующим образом: сигнал, излученный антенной решеткой АР-1, последовательно фокусируется на излучателях антенной решетки АР-2. При этом величина плотности потока энергии (ППЭ) в плоскости апертуры каждого излучателя решетки АР-2 составляет ППЭ (1) где P_i средняя мощность передающего устройства i-го излучателя решетки АР-1; S₁ эффективная площадь излучателя решетки АР-1; М число излучателей решетки АР-1; рабочая длина волны; r₁ расстояние между антенными решетками АР-1 и АР-2.

Расстояние между решетками АР-1 и АР-2, а также линейный размер излучателя решетки АР-2 выбираются из соотношения d₂ r₁ (2) где d₂ линейный размер излучателя решетки АР-2; d₁ линейный размер антенной решетки АР-1.

Длительность сформированного импульса определяется временем облучения диаграммой направленности (ДН) антенной решетки АР-1 эффективной площади излучателя решетки АР-2, обозначаемой S₂. Период повторения импульсных сигналов, сформированных в антенной решетки АР-2, будет равен N, где N число излучателей в решетке АР-2, т.е. времени, необходимому для последовательного облучения всех излучателей антенной решетки АР-2.

Импульсная мощность сигнала на выходе одного излучателя антенной решетки АР-2 составит P_выхⁱ ППЭ S₂ (3) Времена задержки сигналов в каждом последующем канале антенной решетки АР-2 по сравнению с предыдущим определяются скоростью сканирования ДН передающей решетки АР-1 и выбранными геометрией и размерами излучателей решетки АР-2 предлагаемого устройства. Для компенсации этих задержек, т.е. для одновременного излучения импульсного сигнала всеми излучателями передающей антенной решетки АР-3, необходимо в каждом канале включить линию задержки, например, в виде отрезков волноводной, коаксиальной или другой линии передачи. Тогда, пренебрегая потерями в линиях задержки, можно считать мощность в антенных решетках АР-2 и АР-3 одинаковой.

После взаимной фазировки сигналов от излучателей антенной решетки АР-3 величина ППЭ в точке фокусировки ППЭф на расстоянии r₂ составит
ППЭ_ф= (4)
С учетом соотношений (1), (3) получим
ППЭ_ф= ППЭ_ф= где S₃ эффективная площадь излучателя антенной решетки АР-3;
r₂ расстояние от плоскости передающей решетки АР-3 до точки фокусировки.

При условии непосредственного подключения к входам излучателей антенной решетки АР-3 всех передающих устройств мощностью P P_i, средняя мощность подводимая к каждому излучателю решетки АР-3, составит P_i , а величина ППЭ в точке фокусировки ППЭ_ф' определится соотношением
ППЭ
(5)
Величина превышения импульсной мощности, сформированной предложенным способом, над величиной средней мощности сигнала, полученного традиционным способом, составит без учета потерь
K M при NS₂
(6) т.е. величина превышения импульсной мощности над средней равна числу излучателей решетки АР-1.

Конструкция предложенного устройства основана на использовании известных элементов и технической трудности при реализации не представляет.

Формула изобретения

АНТЕННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащая первую антенную решетку, вход каждого излучателя которой соединен через управляемый фазовращатель с соответствующим выходом блока питания, а каждый управляемый фазовращатель подключен к блоку сканирования, и оптически связанную с первой антенной решеткой вторую антенную решетку, выход каждого излучателя которой соединен с входом фазовращателя, и третью антенную решетку, отличающаяся тем, что в нее введены линии задержки, каждая из которых включена между выходом фазовращателя и входом излучателя третьей антенной решетки, при этом расстояние r между первой и второй антенными решетками, линейный размер d₁ первой антенной решетки и линейный размер d₂ каждого излучателя второй антенной решетки связаны между собой соотношением

где - рабочая длина волны.

РИСУНКИ

Рисунок 1