RU2245595C1

RU2245595C1 - Feedthrough antenna system (alternatives)

Info

Publication number: RU2245595C1
Application number: RU2003123615/09A
Authority: RU
Inventors: Ю.П. Виниченко (RU); Ю.П. Виниченко; И.А. Горшков (RU); И.А. Горшков; А.И. Запорожец (RU); А.И. Запорожец; В.А. Кашин (RU); В.А. Кашин; А.А. Леманский (RU); А.А. Леманский; А.Е. Туманска (RU); А.Е. Туманская
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина"
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-01-27
Also published as: RU2003123615A

Abstract

FIELD: radio engineering; microwave feedthrough antenna arrays using electrical beam scanning; various radars.

SUBSTANCE: proposed feedthrough antenna system has coaxially mounted reflector, horn-type microwave feed, and feedthrough phased antenna array. Device of first design alternate has its horn-type microwave feed disposed between feedthrough phased antenna array and reflector made in the form of parabolic mirror with polarizer, diameter of parabolic mirror being equal to (1.0 - 1`.2) of maximal linear dimensions of feedthrough phased antenna array, as viewed on top. Device of second design alternate has its reflector made in the form of flat mirror with polarizer free to turn about spherical hinge disposed at supporting point in symmetry center of flat mirror and on common axis of antenna system; its horn-type microwave feed is disposed between feedthrough phased antenna array and flat mirror and is mounted beyond this array aperture so that its longitudinal axis crosses flat mirror supporting point, feedthrough phased antenna array and flat mirror being equally shaped, as viewed on top, and linear dimensions of flat mirror being equal to (0.7 - 0.8) of respective linear dimensions of mentioned feedthrough array.

EFFECT: enlarged functional capabilities due to enlarged angular beam scanning sector.

13 cl, 6 dwg

Description

Группа изобретений относится к радиотехнике, в частности к проходным фазированным антенным решеткам (ФАР) СВЧ-диапазона с электрическим сканированием луча и может быть использована в радиолокационных станциях (РЛС) различного назначения.The group of inventions relates to radio engineering, in particular to pass-through phased array antennas (PAR) of the microwave range with electric beam scanning and can be used in radar stations for various purposes.

Известна антенная система проходного типа, содержащая установленные соосно рефлектор, рупорный СВЧ-облучатель и небольшую по сравнению с размерами рефлектора проходную ФАР, помещенную между СВЧ-облучателем и рефлектором, в качестве которого использовано параболическое зеркало. При работе на передачу СВЧ-энергия от рупорного облучателя падает на первые (в данном случае приемные) излучатели антенных элементов проходной ФАР, проходит через их фазовращатели, излучается вторыми (передающими) излучателями антенных элементов в направлении рефлектора и, отразившись от его поверхности, распространяется в заданном направлении. При работе на прием электромагнитная волна (ЭМВ) из пространства падает на поверхность рефлектора и, отразившись от нее, попадает на вторые (в данном случае принимающие) излучатели антенных элементов проходной ФАР, проходит через их фазовращатели и фокусируется первыми (теперь передающими) излучателями антенных элементов в направлении рупорного СВЧ-облучателя. Угол отклонения луча антенны от осевой линии определяется задаваемым фазовым сдвигом электромагнитных колебаний, который они приобретают проходя через фазовращатели антенных элементов проходной ФАР. Данная антенная система сочетает в себе преимущества электрического сканирования, точность зеркальных антенн и относительно низкую стоимость, т.к. используется проходная ФАР небольших по сравнению с рефлектором размеров. Например, в известной конструкции использована проходная ФАР размером 22,5×30 см, содержащая 824 антенных элемента. Эта антенна обеспечивает сканирование луча в секторе углов 14×20° [1].A loop-type antenna system is known, comprising a coaxial reflector, a horn microwave irradiator, and a small HEADLAYER, small in comparison with the dimensions of the reflector, placed between the microwave irradiator and the reflector, which is used as a parabolic mirror. When working on the transmission of microwave energy from the horn irradiator falls on the first (in this case, receiving) emitters of the antenna elements of the through-beam headlamp, passes through their phase shifters, is emitted by the second (transmitting) emitters of the antenna elements in the direction of the reflector and, reflected from its surface, propagates into given direction. When working at the reception, an electromagnetic wave (EMW) from space falls onto the reflector surface and, reflected from it, falls on the second (in this case, receiving) radiators of the antenna elements of the passed headlamp, passes through their phase shifters and is focused by the first (now transmitting) radiators of antenna elements in the direction of the horn microwave irradiator. The angle of deviation of the antenna beam from the center line is determined by the specified phase shift of the electromagnetic waves, which they acquire when passing through the phase shifters of the antenna elements of the through-beam headlamp. This antenna system combines the advantages of electrical scanning, the accuracy of mirror antennas and a relatively low cost, because A walk-through headlight that is small in comparison with the reflector is used. For example, in a known design, a pass-through headlamp of 22.5 × 30 cm in size containing 824 antenna elements was used. This antenna provides beam scanning in the sector of angles of 14 × 20 ° [1].

Причины, препятствующие достижению указанного ниже технического результата при использовании известной антенной системы, заключаются в следующем. В режиме приема при падении ЭМВ под различными углами к оси рефлектора отраженная СВЧ-энергия фокусируется в различных точках на плоскости раскрыва проходной ФАР, совпадающей с фокальной плоскостью рефлектора. Поэтому с увеличением углов сканирования увеличивается “переливание” СВЧ-энергии, отраженной рефлектором, через края ФАР, что приводит к ограничению величины углового сектора сканирования, существенному падению коэффициента направленного действия, росту боковых лепестков диаграммы направленности и, как следствие, снижению помехоустойчивости приема. Несмотря на малые по сравнению с рефлектором размеры ФАР, она затеняет часть поверхности рефлектора в его центральной зоне, что существенно ослабляет принимаемые сигналы.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known antenna system are as follows. In the reception mode, when EMW falls at various angles to the axis of the reflector, the reflected microwave energy is focused at various points on the aperture plane of the passage of the PAR, which coincides with the focal plane of the reflector. Therefore, with an increase in scanning angles, the “transfusion” of microwave energy reflected by the reflector increases over the edges of the PAR, which leads to a limitation of the angular sector of the scan, a significant drop in the directional coefficient, an increase in the side lobes of the radiation pattern, and, as a result, a decrease in the noise immunity of reception. Despite the small size of the PAR, compared to the reflector, it obscures part of the reflector surface in its central zone, which significantly weakens the received signals.

Сущность группы изобретений заключается в следующем.The essence of the group of inventions is as follows.

Задачей заявленной группы изобретений является расширение функциональных возможностей антенной системы проходного типа за счет увеличения углового сектора сканирования луча.The objective of the claimed group of inventions is to expand the functionality of the antenna system through passage by increasing the angular sector of the scanning beam.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной антенной системе, содержащей установленные соосно рефлектор, рупорный СВЧ-облучатель и проходную ФАР, согласно полезной модели рупорный СВЧ-облучатель расположен между проходной ФАР и рефлектором, выполненным в виде параболического зеркала, диаметр которого равен (1,0-1,2) наибольшего линейного размера проходной ФАР в плане, расстояние между плоскостью раскрыва рупорного СВЧ-облучателя и отражающей поверхностью параболического зеркала выбрано равным (0,5-0,7) его фокусного расстояния, плоскость раскрыва проходной ФАР параллельна плоскости раскрыва параболического зеркала, отражающая поверхность которого снабжена поляризатором.The specified technical result is achieved by the fact that in a known antenna system comprising a coaxial reflector, a horn microwave irradiator and a pass-through headlamp, according to a useful model, a horn microwave irradiator is located between the pass-through headlamp and a reflector made in the form of a parabolic mirror whose diameter is equal to (1 , 0-1.2) of the largest linear size of the passing HEADLIGHT in plan, the distance between the aperture plane of the horn microwave irradiator and the reflecting surface of the parabolic mirror is chosen equal to (0.5-0.7) of its focal length conditions, the aperture plane of the through-beam headlamp is parallel to the aperture plane of a parabolic mirror, the reflective surface of which is equipped with a polarizer.

Поляризатор выполнен в виде параллельных тонких металлических проволочек, расположенных под углом 45° к направлению вектора электрического поля и закрепленных эквидистантно отражающей поверхности параболического зеркала на расстоянии, равном λ/8 от нее.The polarizer is made in the form of parallel thin metal wires located at an angle of 45 ° to the direction of the electric field vector and fixed to the equidistant reflective surface of the parabolic mirror at a distance equal to λ / 8 from it.

Проходная ФАР имеет в плане форму окружности, эллипса, прямоугольника или многоугольника.The headlamp through passage has a plan in the form of a circle, ellipse, rectangle or polygon.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной антенной системе, содержащей установленные соосно рефлектор, рупорный СВЧ-облучатель и проходную ФАР, согласно полезной модели в качестве рефлектора использовано плоское зеркало с поляризатором, выполненное с возможностью поворота вокруг сферического шарнира, расположенного в точке опоры, лежащей в центре симметрии плоского зеркала и на общей оси антенной системы, рупорный СВЧ-облучатель расположен между проходной ФАР и плоским зеркалом и установлен вне апертуры ФАР так, что его продольная ось проходит через точку опоры плоского зеркала, при этом проходная ФАР и плоское зеркало в плане имеют одинаковую форму.The specified technical result is achieved by the fact that in the known antenna system comprising a coaxial reflector, a horn microwave irradiator and a pass-through headlamp, according to a utility model, a flat mirror with a polarizer is used as a reflector, made to rotate around a spherical hinge located at the fulcrum, lying in the center of symmetry of a flat mirror and on the common axis of the antenna system, a horn microwave irradiator is located between the pass-through headlamp and a flat mirror and is installed outside the aperture of the headlamp That its longitudinal axis extends through the point of support of the flat mirror, wherein the communicating PAR and flat mirror in terms have the same shape.

Поляризатор выполнен в виде параллельных тонких металлических ребер высотой λ/8 на отражающей поверхности плоского зеркала, расположенных под углом 40-45° к направлению вектора электрического поля.The polarizer is made in the form of parallel thin metal ribs with a height of λ / 8 on the reflective surface of a flat mirror located at an angle of 40-45 ° to the direction of the electric field vector.

Проходная ФАР и плоское зеркало в плане имеют форму окружности, эллипса, прямоугольника или многоугольника.Passing headlamp and flat mirror in plan have the shape of a circle, ellipse, rectangle or polygon.

Линейные размеры плоского зеркала в плане равны (0,7-0,8) соответствующих линейных размеров проходной ФАР.The linear dimensions of a flat mirror in terms of equal (0.7-0.8) of the corresponding linear dimensions of the through-beam headlamp.

В отличие от прототипа в заявленных вариантах антенной системы проходная ФАР по своим размерам соизмерима с размерами рефлектора. Новым и принципиальным является то, что в режиме передачи СВЧ-энергия излучается в пространство антенными элементами проходной ФАР, а в режиме приема ЭМВ из пространства падает не на рефлектор, а принимается антенными элементами проходной ФАР. Поэтому угловой сектор сканирования луча заявленной антенной системы существенно больше, чем у прототипа, т.к. определяется только шагом расположения антенных элементов в решетке; отрицательный эффект затенения рефлектора облучателем в первом варианте устройства незначителен, а во втором варианте отсутствует.Unlike the prototype, in the declared variants of the antenna system, the pass-through headlamp is commensurate in size with the dimensions of the reflector. New and fundamental is that in the transmission mode the microwave energy is radiated into the space by the antenna elements of the pass-through headlamp, and in the reception mode of the electromagnetic radiation from space it does not fall on the reflector, but is received by the antenna elements of the pass-through headlamp. Therefore, the angular sector of the beam scanning of the claimed antenna system is significantly larger than that of the prototype, because determined only by the step of the arrangement of antenna elements in the array the negative effect of reflector shading by the irradiator is negligible in the first embodiment of the device, and is absent in the second embodiment.

Изобретения поясняются чертежами, на которых изображены: фиг.1 - схема антенной системы проходного типа (вариант 1); фиг.2 - схематическое изображение поляризатора для параболического зеркала; фиг 3 (а, б) - примеры форм выполнения ФАР в плане; фиг.4 - схема антенной системы проходного типа (вариант 2); фиг.5 (а, б, в) - примеры форм выполнения плоского зеркала в плане.The invention is illustrated by drawings, which depict: figure 1 is a diagram of the antenna system of the passage type (option 1); figure 2 - schematic representation of a polarizer for a parabolic mirror; Fig 3 (a, b) - examples of forms of implementation of the PAR in the plan; figure 4 - diagram of the antenna system of the loop-through type (option 2); figure 5 (a, b, c) are examples of forms of execution of a flat mirror in plan.

Антенная система проходного типа по первому варианту (фиг.1) содержит установленные соосно проходную ФАР 1, рефлектор 2 в виде параболического зеркала с поляризатором 3 и СВЧ-облучатель 4 в виде пирамидального рупора, который закреплен на конце прямоугольного волновода, связанного с приемопередающим трактом РЛС. СВЧ-облучатель 4 размещен между проходной ФАР 1 и параболическим зеркалом 2 так, что расстояние между плоскостью его раскрыва P_о и зеркалом составляет (0,5-0,7)F, где F - фокусное расстояние параболического зеркала. Это сделано как для уменьшения осевого габаритного размера антенной системы, так и для устранения боковых лепестков диаграммы направленности, обусловленных дискретизацией фазы в фазовращателях антенных элементов проходной ФАР 1. Плоскость Р_ф излучающего раскрыва ФАР 1, обращенного в сторону параболического зеркала 2, параллельна плоскости его раскрыва и отстоит от плоскости раскрыва Р_о рупорного СВЧ-облучателя 4 на расстоянии Δ=(0,8-1,2)λ_о, где λ_о - длина волны электромагнитных колебаний в свободном пространстве. Поляризатор 3 (фиг.2) выполнен в виде параллельных тонких металлических проволочек 5, расположенных под углом 45° к направлению вектора электрического поля Е падающей ЭМВ и закрепленных эквидистантно отражающей поверхности параболического зеркала 2 на расстоянии, равном λ/8 от нее, где λ - длина волны в эквидистантном пространстве. Проволочки 5 могут быть укреплены, например, на металлических штырьках, привинченных к отражающей поверхности зеркала (в этом случае эквидистантное пространство заполнено воздухом), при помощи слоев диэлектрического материала, приклеенных к ней, или любым другим способом. Поляризатор 3 может быть выполнен как одно целое с параболическим зеркалом 2 в виде тонких ребер, например, методом фрезеровки или специального литья, что усложняет технологию изготовления и повышает стоимость изделия. Межреберное пространство также может быть заполнено диэлектрическим материалом.The walk-through antenna system according to the first embodiment (Fig. 1) contains a phased array PAR 1, a reflector 2 in the form of a parabolic mirror with a polarizer 3, and a microwave irradiator 4 in the form of a pyramidal horn, which is mounted on the end of a rectangular waveguide associated with the radar transceiver path . A microwave irradiator 4 is placed between the passage PAR 1 and the parabolic mirror 2 so that the distance between its aperture plane P _о and the mirror is (0.5-0.7) F, where F is the focal length of the parabolic mirror. This is done for reducing the axial overall size of the antenna system, and to remove the side lobes of the radiation pattern caused by the phase-sampled phase shifters in phased arrays of antenna elements pass plane P 1 _f 1 PAR radiating aperture facing toward the parabolic mirror 2, is parallel to the plane of the aperture and is separated from the aperture plane P _{about the} horn microwave irradiator 4 at a distance Δ = (0.8-1.2) λ _about , where λ _about is the wavelength of electromagnetic waves in free space. The polarizer 3 (figure 2) is made in the form of parallel thin metal wires 5 located at an angle of 45 ° to the direction of the electric field vector E of the incident electromagnetic wave and fixed to the equidistant reflective surface of the parabolic mirror 2 at a distance equal to λ / 8 from it, where λ - wavelength in equidistant space. The wires 5 can be mounted, for example, on metal pins screwed to the reflective surface of the mirror (in this case, the equidistant space is filled with air), using layers of dielectric material glued to it, or in any other way. The polarizer 3 can be made integrally with the parabolic mirror 2 in the form of thin ribs, for example, by milling or special casting, which complicates the manufacturing technology and increases the cost of the product. The intercostal space can also be filled with dielectric material.

Проходная ФАР 1 состоит из набора размещенных в определенном порядке антенных элементов. В качестве последних использован приемопередающий элемент, содержащий фазовращатель 6, первый 7 и второй 8 излучатели. Фазовращатель 6 содержит цилиндрический ферритовый стержень, на котором закреплен магнитопровод с намагничивающей обмоткой, состоящей из обмотки набора фазы фазовращателя и обмотки установки фазы в нулевое состояние. Излучатели 7, 8 также выполнены цилиндрическими из диэлектрического материала и присоединены к торцам цилиндрического ферритового стержня через согласующие трансформаторы (в виде диэлектрических цилиндрических шайб). Свободные концы излучателей могут иметь цилиндрическую или коническую форму. На поверхность цилиндрического ферритового стержня, согласующих диэлектрических шайб и большую часть поверхности диэлектрических излучателей 7, 8 за исключением их свободных концов нанесен тонкий слой металлизации, образуя отрезок круглого металлизированного волновода. Намагничивающая обмотка подключена к устройству управления антенными элементами ФАР 1 (на схеме не показано). Антенные элементы ФАР 1 излучают и принимают ЭМВ с круговой поляризацией [2].Passing headlight 1 consists of a set of antenna elements placed in a specific order. As the latter used a transceiver element containing a phase shifter 6, the first 7 and second 8 emitters. The phase shifter 6 comprises a cylindrical ferrite rod on which a magnetic circuit is fixed with a magnetizing winding, consisting of a phase set phase shifter winding and a phase zero winding. The emitters 7, 8 are also made cylindrical of dielectric material and are attached to the ends of the cylindrical ferrite rod through matching transformers (in the form of dielectric cylindrical washers). The free ends of the emitters may have a cylindrical or conical shape. A thin metallization layer is deposited on the surface of a cylindrical ferrite rod, matching dielectric washers, and most of the surface of dielectric emitters 7, 8 with the exception of their free ends, forming a segment of a round metallized waveguide. The magnetizing winding is connected to the antenna element control unit PAR 1 (not shown in the diagram). Antenna elements PAR 1 emit and receive EMW with circular polarization [2].

Геометрические размеры проходной ФАР 1 и, соответственно, количество антенных элементов в ней определяются конструкцией и назначением РЛС, в которой используется данная антенная система. Конструктивно проходная ФАР 1 может быть выполнена на базе силовой металлической плиты 9 с отверстиями (фиг.3). Антенные элементы в определенном количестве монтируются в виде модулей, которые крепятся к силовой металлической плите так, что их продольные оси перпендикулярны ее плоскости, а первые диэлектрические излучатели 7, проходя через отверстия, выступают наружу. Отверстия вThe geometric dimensions of the pass-through headlamp 1 and, accordingly, the number of antenna elements in it are determined by the design and purpose of the radar in which this antenna system is used. Structurally, the passage PAR 1 can be performed on the basis of a power metal plate 9 with holes (Fig. 3). Antenna elements in a certain amount are mounted in the form of modules that are attached to a power metal plate so that their longitudinal axes are perpendicular to its plane, and the first dielectric emitters 7, passing through the holes, protrude outward. Holes in

силовой металлической плите 9 и, соответственно, первые диэлектрические излучатели 7 антенных элементов расположены в узлах плоской прямоугольной или треугольной (гексагональной) координатной сетки с двойной периодичностью [1, стр.20, рис.2.1]. Таким образом, силовая металлическая плита 9, являющаяся конструктивной основой ФАР 1, играет роль экрана и вместе с выступающими первыми диэлектрическими излучателями 7 формирует первый раскрыв ФАР 1 (излучающий ЭМВ в пространство и принимающий их из пространства). В плане она может иметь форму эллипса или окружности, прямоугольника или квадрата (фиг.2а), неправильного или правильного многоугольника (фиг.2б). Основным конструктивным параметром ФАР 1 в плане является ее наибольший линейный размер D_ФАР, который в случае выполнения полотна ФАР 1 в форме эллипса равен длине его большой оси, в случае окружности - ее диаметру, в случае вытянутого прямоугольника - длине его большей стороны, в случае квадрата - диаметру вписанной в него окружности, в случае неправильного многоугольника - длине большой оси вписанного в него эллипса, в случае правильного многоугольника - диаметру вписанной в него окружности. Диаметр параболического зеркала 2 равен (1,0-1,2)D_фар и подбирается из условия обеспечения оптимального распределения поля в раскрыве ФАР 1.power metal plate 9 and, accordingly, the first dielectric emitters 7 of the antenna elements are located in nodes of a flat rectangular or triangular (hexagonal) coordinate grid with double periodicity [1, p. 20, Fig. 2.1]. Thus, the power metal plate 9, which is the structural basis of the HEADLIGHT 1, plays the role of a screen and, together with the protruding first dielectric emitters 7, forms the first opening of the HEADLIGHT 1 (emitting EMW into space and receiving them from space). In plan, it can take the form of an ellipse or circle, a rectangle or a square (figa), an irregular or regular polygon (fig.2b). The main design parameter of PAR 1 in plan is its largest linear dimension, D _PAR , which, in the case of the fabric of PAR 1 in the form of an ellipse, is equal to the length of its major axis, in the case of a circle, to its diameter, in the case of an elongated rectangle, to the length of its larger side, in the case of square - the diameter of the circle inscribed in it, in the case of an irregular polygon - the length of the major axis of the ellipse inscribed in it, in the case of a regular polygon - the diameter of the circle inscribed in it. The diameter of the parabolic mirror 2 is equal to (1.0-1.2) D of the _headlights and is selected from the condition of ensuring the optimal distribution of the field in the opening of the HEADLIGHT 1.

Антенная система проходного типа по второму варианту (фиг.4) отличается от устройства по первому варианту тем, что в качестве рефлектора 2 использовано плоское зеркало с поляризатором 3, выполненное с возможностью поворота вокруг сферического шарнира, расположенного в точке опоры О, лежащей в центре симметрии плоского зеркала и на общей оси антенной системы. Угол наклона плоского зеркала 2 относительно плоскости Р_ф излучающего раскрыва ФАР 1 устанавливается при начальной юстировке антенной системы. Плоскость Р_ф излучающего раскрыва ФАР 1, обращенного в сторону плоского зеркала 2, отстоит от точки опоры О на расстоянии Δ=(0,3-0,4)D_ФАР. Формы плоского зеркала 2 и ФАР 1 в плане должны быть одинаковыми и могут быть выполнены как виде окружности, квадрата, правильного многоугольника, так и, преимущественно, в виде эллипса (фиг.5а), прямоугольника (фиг.5б) или неправильного многоугольника (фиг.5в). Основным конструктивным параметром плоского зеркала 2 является его наибольший линейный размер L_ПЗ, который равен (0,7-0,8) соответствующего линейного размера ФАР 1 и подбирается из условия обеспечения оптимального распределения поля в ее излучающем раскрыве.The walk-through antenna system according to the second embodiment (Fig. 4) differs from the device according to the first embodiment in that a flat mirror with a polarizer 3 is used as a reflector 2, which is rotatable around a spherical hinge located at the support point O lying in the center of symmetry a flat mirror and on the common axis of the antenna system. The angle of inclination of the flat mirror 2 relative to the plane P _{f of the} radiating aperture PAR 1 is set during initial alignment of the antenna system. The plane P _f radiating aperture PAR 1, facing the flat mirror 2, is separated from the fulcrum 0 at a distance Δ = (0.3-0.4) D _PAR . The shapes of the planar mirror 2 and the PAR 1 must be identical in plan and can be made as a circle, square, regular polygon, and mainly in the form of an ellipse (figa), a rectangle (fig.5b) or an irregular polygon (fig. .5c). The main structural parameter of a planar mirror 2 is its largest linear size L _PP , which is equal to (0.7-0.8) of the corresponding linear size of PAR 1 and is selected from the condition of ensuring the optimal field distribution in its radiating aperture.

СВЧ-облучатель 4 расположен между проходной ФАР 1 и рефлектором 2, но установлен вне апертуры ФАР так, что его продольная ось проходит через точку опоры О (центр симметрии) плоского зеркала 2. Поляризатор 3 выполнен в виде тонких параллельных ребер 13 на отражающей поверхности плоского зеркала 2, расположенных под углом 40-45° к направлению вектора Е электромагнитного поля. Конкретное значение угла определяется экспериментально и зависит от взаимного расположения проходной ФАР 1, СВЧ-облучателя 4, плоского зеркала 2 и величины угла его наклона по отношению к общей оси антенной системы. Ребра 13 высотой, равной примерно λ/8, расположены одна от другой на расстоянии, равном λ/6-λ/12; пространство между ними может быть заполнено диэлектрическим материалом. Конструктивно поляризатор 3 и плоское зеркало 2 выполнены как единая деталь.A microwave irradiator 4 is located between the passage of the PAR 1 and the reflector 2, but is mounted outside the PAR aperture so that its longitudinal axis passes through the fulcrum O (center of symmetry) of the flat mirror 2. The polarizer 3 is made in the form of thin parallel ribs 13 on the reflective surface of the flat mirrors 2 located at an angle of 40-45 ° to the direction of the vector E of the electromagnetic field. The specific value of the angle is determined experimentally and depends on the relative position of the passage HEADLIGHT 1, the microwave irradiator 4, the flat mirror 2 and the magnitude of its angle of inclination with respect to the common axis of the antenna system. The ribs 13 with a height of approximately λ / 8 are located one from the other at a distance equal to λ / 6-λ / 12; the space between them can be filled with dielectric material. Structurally, the polarizer 3 and the flat mirror 2 are made as a single part.

Для устранения влияния атмосферных осадков и других факторов, антенная система может быть снабжена радиопрозрачным защитным укрытием (экраном соответствующей конфигурации).To eliminate the influence of precipitation and other factors, the antenna system can be equipped with a radiotransparent protective cover (screen of the appropriate configuration).

Описанная антенная система проходного типа работает следующим образом. В режиме передачи ЭМВ с линейной поляризацией и сферическим фронтом 10 излучается рупорным СВЧ-облучателем 4 в направлении рефлектора 2. В устройстве по первому варианту, в результате взаимодействия с поляризатором 3, отраженная параболическим зеркалом ЭМВ по известным правилам приобретает круговую поляризацию и квазисферический фронт 11 в следствие того, что рупорный СВЧ-облучатель 4 смещен из фокуса в сторону отражающей поверхности параболического зеркала. В устройстве по второму варианту, в результате взаимодействия с поляризатором 3, отраженная плоским зеркалом ЭМВ приобретает круговую поляризацию и сохраняет сферический фронт 11. Эта волна падает на вторые (в данном случае приемные) излучатели 8 антенных элементов проходной ФАР 1, распространяется в диэлектрическом и ферритовом стержнях, заключенных в металлизированном волноводе, проходит через фазовращатель 6, где с помощью обмоток набора фазы фазовращателя и установки фазы получает соответствующий фазовый сдвиг. При этом фазирование антенных элементов включает также соответствующую коррекцию на квазисферичность (сферичность) фазового фронта падающей волны [3]. Через первые (передающие) излучатели 7 антенных элементов СВЧ-энергия плоским фронтом 12 излучается в пространство в заданном направлении. Максимальные углы сканирования луча в горизонтальной плоскости и по углу места определяются шагом установки антенных элементов в решетке, который задается при проектировании РЛС. В режиме приема процесс протекает в обратном порядке. Падающая из пространства плоская волна 12 с круговой поляризацией попадает на первые (теперь приемные) излучатели 7, проходит через антенные элементы ФАР 1, где приобретает соответствующие фазовые сдвиги, в том числе коррекцию на квазисферичность (сферичность) фазового фронта излучаемой волны 11, и излучается вторыми излучателями 8 в сторону рефлектора 2. После отражения от него волна становится сферической 10, а в результате взаимодействия с поляризатором 3 ее круговая поляризация по известным правилам преобразуется в линейную, возбуждающую рупорный СВЧ-облучатель 4.The described antenna system of the loop-through type operates as follows. In the transmission mode, an EMW with linear polarization and a spherical front 10 is emitted by a horn microwave irradiator 4 in the direction of the reflector 2. In the device according to the first embodiment, as a result of interaction with the polarizer 3, the electromotive force reflected by the parabolic mirror acquires circular polarization and a quasispherical front 11 in due to the fact that the horn microwave irradiator 4 is shifted from the focus towards the reflective surface of the parabolic mirror. In the device according to the second embodiment, as a result of interaction with the polarizer 3, the electromagnetic field reflected by a flat mirror acquires circular polarization and retains a spherical front 11. This wave is incident on the second (in this case, receiving) emitters 8 of the antenna elements of the passage PAR 1, propagates in dielectric and ferrite rods enclosed in a metallized waveguide passes through a phase shifter 6, where, using the phase windings of a phase shifter and a phase setter, it receives a corresponding phase shift. In this case, the phasing of the antenna elements also includes a corresponding correction for the quasisphericity (sphericity) of the phase front of the incident wave [3]. Through the first (transmitting) emitters 7 of the antenna elements, microwave energy is emitted by a flat front 12 into space in a given direction. The maximum beam scanning angles in the horizontal plane and elevation angle are determined by the installation step of the antenna elements in the array, which is set during the design of the radar. In receive mode, the process proceeds in reverse order. A plane wave 12 with a circular polarization incident from space hits the first (now receiving) emitters 7, passes through the antenna elements of the PAR 1, where it acquires the corresponding phase shifts, including correction for the quasisphericity (sphericity) of the phase front of the emitted wave 11, and is emitted by the second emitters 8 in the direction of the reflector 2. After reflection from it, the wave becomes spherical 10, and as a result of interaction with the polarizer 3, its circular polarization, according to known rules, is converted into a linear, exciting horn microwave irradiator 4.

Заявленные варианты антенной системы проходного типа обеспечивают сканирование луча в секторе углов до 90×120°. В отличие от прототипа ФАР не затеняет рефлектор и не оказывает отрицательного влияния на антенные характеристики. Указанные свойства существенно расширяют ее функциональные возможности.The claimed variants of the antenna system of the passage type provide scanning of the beam in the sector of angles up to 90 × 120 °. Unlike the prototype, the PARA does not obscure the reflector and does not adversely affect antenna performance. These properties significantly expand its functionality.

Источники информацииSources of information

1. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток): Учебн. пособие для вузов. Д.И.Воскресенский, Р.А.Грановская, Н.С.Давыдова и др. / Под ред. Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1981, стр.47-48, рис.2.31в, рис.2.32.1. Antennas and microwave devices (Design of phased antenna arrays): Textbook. manual for universities. D.I.Voskresensky, R.A. Granovskaya, N.S. Davydova, etc. / Ed. D.I. Voskresensky. - M .: Radio and communications, 1981, pp. 47-48, fig. 2.31c, fig. 2.32.

2. Патент RU № 2184410, Н 01 Q 21/00, H 01 P 1/19, Бюл. № 18, 2002.2. Patent RU No. 2184410, H 01 Q 21/00, H 01 P 1/19, Bull. No. 18, 2002.

3. Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, Нью-Йорк, 1970: Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н.Трофимова. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П.И.Дудника. М., Сов. радио, 1977, стр.183-184, рис.36а.3. Reference radar. Ed. M. Skolnik, New York, 1970: Per. from English (in four volumes) under the general ed. K.N. Trofimova. Volume 2. Radar antenna devices. Ed. P.I. Dudnika. M., Sov. Radio 1977, p. 183-184, fig. 36a.

Claims

1. The antenna system is a walk-through type comprising a coaxial reflector, a horn microwave irradiator and a phased array antenna (PAR), characterized in that the horn microwave irradiator is located between the pass-through phased array and a reflector made in the form of a parabolic mirror whose diameter is equal to ( 1,0-1,2) of the largest linear size of the through-beam headlamp in plan, the distance between the aperture plane of the horn microwave irradiator and the mirror is chosen equal to (0.5-0.7) of its focal length, the aperture plane of the pass-through headlamp is parallel to the plane bones of the opening of a parabolic mirror, the reflective surface of which is equipped with a polarizer.

2. The antenna system according to claim 1, characterized in that the polarizer is made in the form of parallel thin metal wires located at an angle of 45 ° to the direction of the electric field vector and fixed to an equidistant reflecting surface of the parabolic mirror at a distance equal to λ / 8 from it, where λ is the wavelength of electromagnetic waves in equidistant space.

3. The antenna system according to claim 1, characterized in that the pass-through headlamp has a circular shape in plan.

4. The antenna system according to claim 1, characterized in that the pass-through headlamp has an elliptical shape in plan.

5. The antenna system according to claim 1, characterized in that the pass-through headlamp has a rectangular shape in plan.

6. The antenna system according to claim 1, characterized in that the pass-through headlamp has a polygon shape in plan.

7. An antenna system of a passage type, comprising a coaxial reflector, a horn microwave irradiator, and a phased array antenna (PAR), characterized in that a flat mirror with a polarizer is used as a reflector, which is rotatable around a spherical hinge located at a support point lying in the center of symmetry of the flat mirror and on the common axis of the antenna system, the horn microwave irradiator is located between the passive PAR and the flat mirror and is installed outside the aperture of the PAR so that it is longitudinal axis passes through the plane mirror support, wherein the communicating PAR and flat mirror in terms have the same shape.

8. The antenna system according to claim 7, characterized in that the polarizer is made in the form of parallel thin metal ribs with a height of λ / 8 on the reflective surface of a flat mirror located at an angle of 40-45 ° to the direction of the electric field vector.

9. The antenna system according to claim 7, characterized in that the pass-through headlamp and the flat mirror are circular in plan view.

10. The antenna system according to claim 7, characterized in that the through-beam headlamp and flat mirror are elliptical in plan.

11. The antenna system according to claim 7, characterized in that the pass-through headlamp and flat mirror have a rectangular shape in plan.

12. The antenna system according to claim 7, characterized in that the through-beam headlamp and the flat mirror are polygonal in plan view.

13. The antenna system according to claim 7, characterized in that the linear dimensions of the planar mirror in terms of equal (0.7-0.8) the corresponding linear dimensions of the passage of the HEADLIGHT.