Спосіб надшвидкого сканування променя вісесиметричної антенної решітки

Спосіб над швидкого сканування променя вісесиметричної антенної решітки, який полягає у тому, що формують набір парціальних не голча стих діаграм спрямованості, при додаванні яких у далекій зоні формується вузька скануюча по колу діаграма спрямованості, який відрізняється тим, що голчасту діаграму спрямованості формують за допомогою кільцевої антенної решітки, кругове переміщення максимуму діаграми спрямованості у площині антени забезпечують за рахунок зміни фаз різних гармонік шляхом живлення кожного входу діаграмоутворюючої схеми на своїй частоті Запропонований винахід відноситься до області радіотехнічних систем спеціального призначення і пристроїв НВЧ і може бути використаний для організації надшвидкого сканування по колу променем кільцевої антенної решітки Відомий спосіб надшвидкого сканування (НШС) променя, у ЛІНІЙНІЙ антені зі швидким скануванням за допомогою зміни частоти [1] Цей спосіб полягає у тому, що при ЗМІНІ частоти генератора змінюється довжина хвилі в хвилеводі, який живить ЩІЛИННІ решітки Унаслідок цього змінюється фазування окремих елементів, що визначає положення головного пелюстка діаграми спрямованості (ДС) антени Недоліками відомого способу є малий сектор сканування, погіршення коефіцієнту підсилення, перекручування променя ДС при скануванні Відомий також спосіб швидкого сканування променя за допомогою зміни частоти передавача [2] Сканування досягається використанням залежності положення максимуму ДС антени від частоти сигналу, який надходить в решітку випромінювача Генератор, що задає, працює на частоті ,яка змінюється дискретно, весь цикл зміни частоти проходить за час дії одного імпульсу передавача Недоліками цього способу є нерівномірне (дискретне) сканування променю ДС, вузький сектор сканування, складність реалізації Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип, є спосіб надшвидкого сканування променя за час тривалості одного імпульсу в ЛІНІЙНИХ антенних решітках, який полягає утому, що в режимі передачі ЛІНІЙНІ решітки випромінюють імпульс енергії в широкому секторі (секторі огляду), а в режимі прийому решітки плавно (без стрибків) сканують промінь, що звужується в декілька разів завдяки мультипликативнш обробці сигналу [3] До недоліків цього способу відносяться низька ефективність унаслідок того, що часі розгорнення променя дорівнює тривалості імпульсу, скануючий промінь робить вибірку відбитих сигналів тільки з певної області простору, а інформація з інших областей втрачається Крім того, при даному способі можливо реалізувати тільки невеликий кут сканування В основу винаходу поставлена задача створити спосіб надшвидкого сканування променя вісесиметричної антенної решітки шляхом формування вузької діаграми спрямованості, яка сканує по колу без зміни форми, що дозволяє забезпечити більш високу ефективність огляду простору, уникнути перекручування форми ДС, погіршення коефіцієнта підсилення, бути простим у реалізації Для вирішення поставленої задачі в способі сканування за час тривалості одного імпульсу в ЛІНІЙНИХ антенних решітках, який полягає у тому, що лінійна решітка випромінює імпульс енергії в широкому секторі (секторі огляду), додатково в режимі прийому решітка плавно (без стрибків) сканує промінь, що звужується в декілька раз Завдання вирішується за рахунок того, що замість лінійної антени використовується вісесиметрична, в окремому випадку кільцева, антенна решітка [4] о> со Ю 53179 із підключеною до неї діаграмоутворюючою схемою (ДУС) Кожний вхід у ДУС живиться своїм сигналом, у результаті чого формується набір парціальних не голчастих ДС, при додаванні яких у далекій зон формується вузька скануюча по колу ДС Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні винаходу полягає у тому, що при застосуванні способу надшвидкого сканування підвищується швидкість відновлення інформації, здійснюється сканування по колу без зміни форми ДС, и ширини і коефіцієнту підсилення На фіг 1 приведена структурна схема пристрою, який реалізує заявлений спосіб Сутність запропонованого способу полягає в наступному Формується набір парціальних не голчастих діаграм Для цього кожний із входів ДУС живиться своїм сигналом У результаті додавання парціальних діаграм у далекій зоні формується вузька скануюча по колу ДС [5] У якості ДУС можна застосувати схему Батлера [7] 3 и допомогою можна сформувати набір парціальних діаграм, що відповідають кутовим гармонікам, тобто кожному входові ДУС відповідає амплітудно-фазовий розподіл виду [6] Am(.Ctn) ~ А ~ т • с де m - номер кутової гармоніки, А т - амплітуда струму у випромінювачі, а - кутове положення випромінювача У свою чергу випромінювачі кільцевої антенної решітки (КАР) живляться струмами де соо - несуча частота, t - час, тоді сформуються парціальні діаграми виду [5] fm(cp) = C m - A m - e ^ , де С т - комплексна константа, Ф - напрямок на крапку спостереження У результаті підсумовування достатнього числа парціальних діаграм у просторі формується голчаста ДС Кругове переміщення максимуму в площині антени можна забезпечити за рахунок зміни фаз різних гармонік, тобто кожний вхід ДУС повинний живиться на своїй частоті coo + n • Q і результуюча ДС буде мати вигляд m де п - номер гармоніки, Q - частота обертання ДС Запропонований спосіб може бути реалізований за допомогою пристрою структурна схема якого наведена на фіг 1 Пристрій містить кільцеву антенну решітку - кільцеву решітку вібраторів над поверхнею металевого циліндра [4], диаграмоутворюючу схему Батлера - 2ІЧ-полюсник (N входів і N виходів) Сигнал, який надходить до одного з входів, рівномірно збуджує усі N випромінювачів, між якими існує постійний зсув фази [7] Підсилювач потужності підсилює сигнали, подані до ДУС Підстроювальні фазообертачі - призначені для усунення помилок, що виникають через набіг фаз у хвильоводних трактах Змішувачі - роблять додавання поданих на їхні входи високочастотні коливань Задаючий генератор - виробляє високочастотні гармонійні коливання частотою соо Генератор частот - виробляє різні гармонійні коливання з частотою Q, 2Q, , NQ Працює пристрій у такий спосіб Високочастотні гармонійні коливання частотою соо, створені задаючим генератором (6), надходять до змішувачів (5), підключених до кожного входу ДУС (2) На ІНШІ входи змішувачів подаються гармонійні коливання з генератора частот (7), при цьому на кожний змішувач подається коливання зі своєю частотою, на перший Q, на другий 2Q і т д , на останній NQ Через це кожен вхід ДУС (2) живиться на своїй частоті соо + Q, яка формується в змішувачі (5) При живленні кожного з входів ДУС своїм сигналом формується набір парціальних не голчастих ДС, у результаті додавання яких у далекій зоні формується вузька швидко скануюча по колу з частотою Q ДС Запропонований спосіб у порівнянні з прототипом має такі технічні переваги підвищується швидкість відновлення інформації, над швидке сканування у кільцевих антенних решітках вирішує ряд питань, пов'язаних з усуненням недоліків властивих системам огляду з ЛІНІЙНИМИ антенами, що дозволяє створити системи надшвидкого огляду, які сканують по колу, без зміни форми ДС, її ширини і коефіцієнту підсилення, тому що розмір розкрива антени в будь-якому кутовому напрямку не ЗМІНЮЄТЬСЯ Література 1 Бунин В А Радиолокационные антенны с немеханическим сканированием Обзор изобретений - М ЦНИИПИ, 1964-18с Патент Англия № 893008 2 Бунин В А Радиолокационные антенны с немеханическим сканированием Обзор изобретении - М ЦДИИПИ, 1964 -18с Патент Франция № 11833968 3 Беляев И М Методы электрического сканирования луча Обзор по данным зарубежной печати - Б М , №104, 1965-52с 4 Воскресенский Д И и др Выпуклые сканирующие антенны Основы теории и методы расчета / Воскресенский Д И , Пономароев Л И , Филиппов В С -М Сов радио 1978 -304с , ил 5 V Zamyatm, О Batunn, E Tolokneyev Spacetime modulation of signals in a ring antenna array // Proceedings of 11 r d International Conference AN1 e TENNA THEORY AND TECHNIQUES September 1999 6 Замятин В И , Батурин О В , Толокнеев Э А , Перекатий А В Сверхбыстрое сканирование лучом кольцевой антенной решетки // Всеукраинский межведомственный научно-технический сборник Радиотехника -1999-Вып 109,-с 52-58 7 В Sheleg A Matrix-Fed Circular Array for Continuous Scanning // Proceedings of the ШЕЕ Volume 56, number 11, november 1968 53179 3 • - - рзч ^ 4 *> 1 ^ .. . ' зм .. і L t ЗГ тч 1 ' ' 7 \ •* І 5 б І it 2 Q 1 ЗІІ NQ ФІГ.1 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 ЗМ