СЕРИЯ АНТЕНН ДЛЯ ВЫСОКОТОЧНЫХ РЛС КРУГОВОГО ОБЗОРА

May 17, 2012 by admin Комментировать »

Минаев М. И., Бабенко А. И., Федотов А. Н. ОАО «Экспериментальный завод» х.к. «Ленинец» Пр. Ю. Гагарина д. 34, Санкт-Петербург – 196143, Россия Тел.: +7(812) 378-09-02; e-mail: office@jscez.spb.ru

Аннотация – Описаны антенны миллиметрового диапазона, предназначенные для высокоточных судовых, береговых и аэродромных РЛС кругового обзора.

I.  Введение

В судовых РЛС, предназначенных для швартовки и движения в «узкостях» в условиях недостаточной видимости, в РЛС береговых систем управления движением судов и в РЛС обзора летного поля наметилась тенденция к переходу из традиционного сантиметрового диапазона волн в миллиметровый, что позволяет существенно повысить разрешающую способность РЛС как по азимуту, так и по дальности.

Fig. 2. Typical far-field patterns of antennas in azimuth plane

Так при переходе из 3-х см диапазона в 8-мм диапазон длина волны А уменьшается в 4 раза и при вдвое меньших размерах антенны (L) реализуется вдвое лучшее угловое разрешение как в дальней зоне (-A/L), так и в ближней (~ L). В тоже время в антеннах с последовательным питанием, наиболее часто используемых в обзорных РЛС, при уменьшении длины антенны в меньшей степени удлиняется излучаемый импульс, что повышает разрешение по дальности.

В ОАО «Экспериментальный завод» производятся РЛС миллиметрового диапазона, разработана и выпускается серия антенн для РЛС различного назначения.

II.  Основная часть

Puc. 2. Типичные ДН антенн в азимутальной плоскости.

Состав серии и основные характеристики антенн приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наи-

ме-

нова

-ние

Ширина ДН

Аз/Ум,

(градусов)

УБЛ

(ДБ)

Усле-

ние

(ДБ)

Габариты

(мм3)

Beamwidth (az/el), deg.

Side-

lobe,

dB

Gain,

dB

Dimensions,

mm

А1

0.4/20

-25

33

1400*80*150

А2

0.23/7

-27

38.5

2500*150*300

АЗ

0.23/(1.8 cosec2)

-25

44

2600*600*600

А4

0.4/7

-25

37

1400*150*300

Поляризация излученного сигнала у всех антенн круговая, имеются исполнения антенн с переключаемой (круговая-линейная) поляризацией.

Антенны А1, А2, А4 построены по традиционной схеме рупорной антенны, возбуждаемой прямоугольным волноводом с наклонными щелями в узкой стенке. В апертуре рупора расположены печатный кросс- поляризационный фильтр, трансформатор поляризации из линейной в круговую и обтекатель. Внешний вид антенны А2 показан на рис. 1, типичные ДН антенн А1, А2, А4 в азимутальной плоскости приведены на рис. 2.

Антенна АЗ, для увеличения усиления и повышения помехоустойчивости в сложных погодных условиях, имеет зауженную в угломестной плоскости ДН с

«косекансным» склоном, обеспечивающим равномерное облучение по дальности всей зоны обзора.

Рис. 1. Антенна А2 на приемо-передающем модуле. Fig. 1. Transceiver unit with A2 antenna

Типичная ДН антенны АЗ в угломестной плоскости показана на рис. 3.

Антенна без обтекателя показана на рис. 4. Облучатель цилиндрического зеркала, представляет собой расфазированный рупор, возбуждаемый прямоугольным волноводом с наклонными щелями в узкой стенке. Над облучателем расположен трансформатор поляризации цилиндрической формы.

Синтез зеркала выполняется методом геометрической оптики в комбинации с методом Кирхгофа исходя из заданной формы ДН в угломестной плоскости. При расчете учитывается амплитудно-фазовая ДН облучателя.

Настройка антенн производится в ближнем поле на автоматизированном амплифазометрическом стенде [1].

Рис. 3. Типичная ДН антенны АЗ в угломестной плоскости.

Puc. 4. Антенна АЗ на стенде настройки.

Fig. 4. Antenna A3 on the test bench

Fig. 3. Typical far-field pattern of A3 antenna in elevation plane

III.  Заключение

В докладе представлена серия антенн миллиметрового диапазона, разработанных для высокоинформативных судовых и береговых РЛС кругового обзора и для РЛС обзора летного поля. Приведены их основные характеристики. Высокие значения усиления и низкие уровни боковых лепестков реализуются благодаря использованию амплифазометриче- ского стенда для настройки антенн.

IV. Список литературы

[1]  Бабенко А. И., Вишневецкий А. С., Зверев А. К., Федотов А. Н. Автоматизированный комплекс для настройки остронаправленных антенн 8 мм диапазона по измерениям поля в раскрыве. 10-я Международная Крымская конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии". Материалы конференции [Севастополь, 11-15 сентября 2000 г.]. Севастополь: Вебер, 2000, стр. 517-518.

ANTENNAS LINE FOR HIGH-PRECISION OMNIDIRECTIONALLY SCANNING RADARS

Minaev М. I., Babenko A. I., Fedotov A. N.

“Experimentalny zavod” JSC,

Y.Gagarina pr.,34, St. Petersburg-196143, Russia tel:+7-812-3280902; e-mail: office@jscez.spb.ru

Abstract -The millimeter-wave antennas assigned for high- precision all-around looking radars in ship, coast and airfield applications are described.

I.  Introduction

Ship radars assigned for mooring and motion in “narrownesses” and insufficient visibility and also all-looking radars of airfield exhibit a tendency to transfer from conventional microwave frequency band to the millimeter waves that fundamentally increase the spatial resolution in both azimuth direction and range.

Thus during the change of 3cm-band by 8mm-band, wavelength decreases in 4 times resulting in twice angular resolution in both the far-field (~A / L) and near-field (~ L) possessing half antenna size. At the same time in antennas with series feed most commonly used in all-looking radars, the decrease of antenna length results in a lesser extent widening of radiation pulse.

JSC ‘Experimentalny zavod’ manufactures millimeter-wave radars and an antennas line for radars of different functions and applications are developed and designed.

II.  Main part

The basic performances of antennas are listed in Table 1. All antennas deal with circular polarization, some of them have switched (circular – linear) polarization.

The A1, A2, and A4 antennas are designed under the conventional scheme as a horn antenna excited by a rectangular waveguide with inclined slots in a narrow wall. The printed polarization filter, polarization transformer and radome are arranged in the horn aperture. The external view of the antenna A2 is shown in a Fig. 1, typical azimuth far-field patterns of antennas A1, A2, and A4 are shown in Fig.2.

Antenna A3 has narrowed beam with cosec2 slope in elevation plane. Typical elevation far-field pattern of antenna A3 is shown in Fig. 3. The antenna without a radome is shown in Fig. 4. The cylindrical reflector is fed by cylindrically phased sector horn excited by a rectangular narrow wall slotted waveguide. Above the horn the cylindrically shaped polarization transformer is located. The synthesis of the reflector is performed by combination of ray optics methods and Kirchhoff’s integral formula, assuming the desired far-field pattern in an elevation plane as a criterion function. The complex far-field pattern of the feeding horn is taken into account.

Antenna tuning and testing are performed by special near field measurement equipment [1].

III.  Conclusion

A line of millimeter-wave antennas, designed for high- informative all-around looking radars for ship, coast and airfield application is presented. Their basic parameters are performed. High gain and low side lobes levels are realized due to special near field amplitude-and-phase-meter test bench used for tuning the antennas.

ответствии с турникетным принципом. Например, антенна из 3 секций имеет следующие схемы (рис.1).

Аннотация – Представлены результаты исследования секционированных микрополосковых антенн, которые по сравнению с классическими микрополосковыми антеннами имеют меньшие габариты, но сложны для проектирования. Предложена методика расчетно-экспериментальной разработки таких антенн.

I.  Введение

Широко известные микрополосковые антенны представляют собой проводящую поверхность, как правило, в виде накладки на диэлектрике, расположенную на некотором удалении от экрана и имеющую прямоугольную, ромбовидную или эллиптическую форму. Антенны просты по конструкции, но согласуются с фидером только при определенных размерах в узкой полосе частот.

В нашем докладе [1] обсуждалась возможность создания секционированшх микрополосков1х антенн, согласования которых с фидером можно достичь при значительно меньших размерах. Однако подробно особенности проектирования таких антенн не рассматривались. Вопросы оценки достижимых внешних характеристик, выбора размеров основных элементов конструкции, стратегии настройки антенн являются задачами данного доклада.

II.  Основная часть

Секционированные микрополосковые антенны, например, с линейной поляризацией поля излучения, содержат две накладки, которые возбуждаются разрывом между центральным и внешним проводниками коаксиального кабеля через согласующую емкость. Кабель прокладывается по оси одной накладки и выводится на экран через ее край. Для симметрии противоположная накладка соединяется с экраном аналогично.

Принцип действия основан на том, что каждая секция имеет характер зависимости от частоты входного сопротивления такой же, как у параллельного колебательного контура высокой добротности. Вблизи от резонансной частоты контура есть точка, активная составляющая сопротивления которой равна волновому сопротивлению фидера, а реактивная составляющая носит индуктивный характер. В результате нетрудно получить согласование путем подбора последовательно включенной емкости.

Сложность при проектировании представляет то обстоятельство, что если емкость контура можно рассчитать как емкость плоского конденсатора, то индуктивность точному расчету не поддается. Необходимые данные можно получить при минимуме затрат экспериментально, выполнив один-два макета.

Антенны с вращающейся поляризацией поля излучения можно получить с помощью осесимметричных структур из 3 или 4 секций, возбуждаемых в со

Рис. 1. Схема конструкции (а) и эквивалентная схема (Ь) трехсекционной антенны.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты