МОНОИМПУЛЬСНЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ ДЛЯ КРУГОПОЛЯРИЗОВАННЫХ волн

February 14, 2013 by admin Комментировать »

Русов Ю. с., Крехтунов В. М. Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана ул. 2-я Бауманская, д. 5, г. Москва, 105005, Россия тел.: (495) 2677596, e-mail: audioexpert@pochta.ru

Аннотация – Приводятся результаты разработки и исследований моноимпульсного облучателя для приемопередающей апертурной антенны, работающей на волнах с круговой поляризацией электромагнитного поля. Описываются схема построения, особенности и основные преимущества разработанной конструкции. Приведены результаты экспериментальных исследований макета облучателя для Ка-диапазона волн.

I.                                       Введение

в радиолокации широко применяются апертурные антенны (зеркальные и линзовые антенны, фазированные антенные решетки). Для точного определения угловых координат в таких антеннах используют мо- ноимпульсные облучатели (МИО), обеспечивающие формирование следующих диаграмм направленности: суммарной Ρς(Θ,ψ) в режиме передачи радиоволн, а также суммарной и двух разностных Ρλι(Θ,ψ) и Ρλ2(Θ,ψ), соответственно в угломестной и азимутальной плоскостях, в режиме приема (Θ и ψ – угловые координаты сферической системы координат). При разработке МИО решаются задачи получения вьюоких электрических характеристик, а также минимизации габаритов и массы, обеспечения технологичности конструкции, простоты сборки и настройки.

II.                              Основная часть

Для работы с линейно поляризованными волнами используют разные типы моноимпульсных облучателей [1,2]. Наиболее часто применяют четырехрупорные облучатели. Они конструктивно просты, компактны и удобны в настройке. В таких МИО вход передающего и выход приемного суммарных каналов совмещены. Пример такого МИО для W-диапазона волн приведен в [3]. Моноимпульсные облучатели, работающие на волнах с круговой поляризацией, имеют более сложную схему построения и конструктивное выполнение. В них добавлены устройства, преобразующие в режиме передачи линейно поляризованную волну в волну с круговой поляризацией и осуществляющие обратное преобразование в режиме приема, а также селекторы поляризации, обеспечивающие разделение ортогональных линейно поляризованных волн. Такие МИО имеют раздельные вход передающего и выход приемного суммарных каналов.

На рис. 1 приведена схема построения четырехрупорного МИО, работающего с кругополяризованными волнами. Раскрыв моноимпульсного облучателя содержит четыре рупора, объединенные в блок рупоров

1.   Четыре волноводных поляризатора, объединенные в блок поляризаторов 2, обеспечивают работу на волнах с круговой поляризацией электромагнитного поля. Разделение передающего и приемного волноводных трактов выполняется с помощью четырех селекторов поляризации, образующих блок селекторов поляризации 3. Приемный тракт облучателя 4 включает в себя четыре двойных волноводных тройника, обеспечивающих формирование суммарного и двух разностных сигналов в азимутальной и угломестной плоскостях. Передающий тракт 5 содержит три двойных волноводных тройника и обеспечивает синфазное равноамплитудное возбуждение четырех рупоров.

Рис. 1. Схема моноимпульсного облучателя.

Fig. 1. Electric circuit of monopulse antenna irradiator

При использовании МИО в апертурной антенне, работающей только в приемном режиме, облучатель включает в себя блок рупоров 1, блок поляризаторов

2  и приемный тракт 4.

Предлагаемый МИО разработан с учетом требований минимизации массы и габаритов, обеспечения заданных электрических характеристик, простоты сборки и настройки. Макет облучателя схематически показан на рис. 2.

Рис. 2. Моноимпульсный облучатель.

Fig. 2. Monopulse antenna irradiator

С целью повышения технологичности МИО его конструкция включает в себя узлы с вьюокой степенью интеграции элементов. Блок излучателей и блок поляризаторов выполнены в виде деталей 1 и 2. Селекторы поляризации, передающий тракт и три двойных волноводных тройника приемного тракта выполнены в виде деталей 3, 4 и 5. Четвертый двойной волноводный тройник приемного тракта изготовлен в виде отдельного узла 6.

Выполнение приемного и передающего волноводных трактов облучателя в виде узлов с высокой степенью интеграции элементов имеет ряд преимуществ. Например, выполнение волноводных каналов на современном оборудовании с применением современных технологических процессов позволяет получить высокую точность изготовления, симметрию каналов облучателя и повторяемость при серийном производстве. За счет малого количества деталей упрощается процесс сборки облучателя.

С целью оптимизации коэффициента усиления апертурной антенны от МИО требуется широкая диаграмма направленности. В связи с этим решена задача минимизации расстояния между фазовыми центрами рупоров.

Предлагаемый МИО реализован в виде макета для Ка-диапазона волн. После изготовления и сборки МИО дополнительная настройка не требовалась. При расстоянии между фазовыми центрами рупоров

0,       9λ (λ – средняя длина волны рабочего диапазона) ширина суммарных диаграмм направленности облучателя по уровню -10 дБ составляет 45°. Глубина минимума разностных диаграмм направленности не выше -30 дБ. Экспериментально измеренные суммарная и разностная диаграммы направленности МИО представлены на рис. 3.

Рис. 3. Диаграммы направленности моноимпульсного облучателя.

Fig. 3. Directionai patterns of monopuise antenna irradiator

III.                                  Заключение

Результаты проведенных исследований показали возможность построения моноимпульсных облучателей, конструкция которых содержит минимальное количество деталей и обеспечивает простоту сборки и повторяемость в производстве. Разработан и исследован макет облучателя, который при выбранном расстоянии между фазовыми центрами рупоров может использоваться для возбуждения апертурных антенн с углом облучения края раскрыва порядка 50…60°.

[1]  УТеонов А. И., Фомичев К. И. Моноимпульсная радиолокация. – М.: Радио и связь, 1984. – 309 с.

[2]  Сколник М. Справочник по радиолокации/Пер. с англ. под ред. К. Н. Трофимова. Т.4.-М.: Сов. Радио, 1978.-376 с.

[3]  Крехтунов В. М., Тайков А. В., Долбнев А. В. Моноим- пульсный облучатель двухзеркальной антенны КВЧ диапазона. – В кн.: 11-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ- техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМи- Ко’2001). Материалы конф. [Севастополь, 10-14 сент. 2001 г.]. – Севастополь: Вебер, 2001. – С. 354-355.

MONOPULSE ANTENNA IRRADIATOR FOR CIRCULAR POLARIZED WAVES

RusovYu. S., KrekhtunovV. M.

Bauman Moscow State Teciinicai University

5,        2-nd Baumansi<aya str, Moscow, 105005, Russia

Abstract – The results of design and research of monopulse antenna irradiator for receiving-transmitting aperture antenna operating on the waves of circular polarization are presented. Scheme, features and main advantages of the design are described. The results of experimental research of irradiator model for Ka-band are presented.

I.                                         Introduction

Irradiators are widely used in radar technique. Monopulse antenna irradiators provide such patterns: the sum pattern Ρς(Θ,ψ) in transmitting mode and the sum pattern and two difference patterns Ρλι(Θ,ψ) and Ρλ2(Θ,ψ) accordingly in elevation and azimuth planes in receiving mode (Θ and ψ – angular coordinates of spherical coordinates system). While developing irradiators for such antennas, the problems of high electrical parameters achievement, dimensions and mass minimization, providing design manufacturability, assembling and tuning simplicity have been solved.

II.                                        Main Part

The most simple and compact are monopulse antenna irradiators with four horns. Electric circuit is presented in Fig. 1. Aperture of monopulse antenna irradiator consists of four horns integrated into the block of horns 1. Operation with the waves of circular polarization is provided by four polarizers integrated into the block of polarizators 2. Selection transmitting and receiving waveguide sections is provided by four polarization selectors, which form the block of polarization selectors 3. Receiving waveguide section 4 includes four double waveguide T- junctions. Transmitting section 5 includes three double waveguide T-junctions.

The design of monopulse antenna irradiator is shown in Fig. 2. In order to provide manufacturability, rising blocks with high integration of waveguide elements are applied.

Monopulse antenna irradiator suggested is realized in the Ka-band monopulse antenna irradiator model. Wth the horns phase-centers spacing equal 0,9λ (λ – wavelength in the middle of operating band) beam width of the sum pattern at the level – 10 dB is 45°. The experimentally measured directional patterns of monopulse antenna irradiator are shown in Fig. 3.

III.                                       Conclusion

Monopulse antenna irradiator model has been designed and researched.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

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