Скануюча антенна решітка

Скануюча антенна решітка, яка містить випромінюючі елементи, що рознесені на однакові відстані, яка відрізняється тим, що випромінюючі елементи зв'язані пружинами однакової жорсткості з можливістю переміщення вздовж решітки по напрямних, кожен наступний елемент антенної решітки збуджується з постійним фазовим зсувом щодо попереднього елемента, при цьому перший елемент закріплений нерухомо, а останній елемент з'єднаний з керуючою тягою, зміна положення якої приводить до сканування. Винахід належить до антенної техніки й може бути використаний в системах зв'язку з рухомими об'єктами, у радіолокаційних системах. Відомі антенні решітки, що складаються з випромінюючих елементів, рознесених на незмінні в процесі роботи відстані, і електричного приводу, у яких сканування здійснюється шляхом повороту всієї антени (див., наприклад, Антени й пристрої СВЧ (Проектування фазованих антенних решіток) Під ред. Д.И.Воскресеньского. - М.; Радіо й зв'язок, 1981. – С.5-8.). Однак для роботи скануючих антенних решіток по відомому технічному рішенню потрібно великий робочий простір, швидкість переміщення лучами обмежена великою інерціонністю системи. Найбільш близькою до передбачуваного винаходу є антенна решітка з електричним скануванням, що містить східчасті фазообертачі й випромінюючі елементи (Заявка №59-15203 (Японія)), прийнята за прототип. Недоліком прототипу є використання складних фазообертачів, що приводить до збільшення теплових втрат в антені й зменшує посилення. Таким чином, у відомих технічних рішеннях є ознаки, подібні з ознаками, що відрізняють заявлене рішення від прототипу, а саме: сканування здійснюється зміною положення випромінюючих елементів у просторі. Але антенна решітка при цьому повертається як єдине ціле. В основу винаходу поставлене завдання спростити конструкцію антенної решітки шляхом того, що випромінюючі елементи зв'язані пружинами однакової жорсткості й можуть переміщатися уздовж решітки по напрямних. При цьому кожен наступний випромінюючий елемент скануючої антенної решітки збуджується з постійним фазовим зсувом щодо попереднього елемента, перший елемент закріплений, а останній елемент з'єднаний з керуючою тягою. У технічному рішенні, що заявляється, відсутній поворот антенної решітки при скануванні, змінюються тільки відстані між елементами, що приводить до зменшення робочого простору ска (19) UA (11) 91421 (13) C2 (21) a200813024 (22) 10.11.2008 (24) 26.07.2010 (46) 26.07.2010, Бюл.№ 14, 2010 р. (72) ЩЕКАТУРІН АНДРІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, ЮПІКОВ ОЛЕГ ОЛЕКСАНДРОВИЧ (73) СЕВАСТОПОЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) RU 2030822 C1; 10.03.1995 JP 58100502 A; 15.06.1983 US 4104641 A; 01.08.1978 JP 54011655 A; 27.01.1979 SU 1739414 A1; 07.06.1992 RU 2280930 C2; 27.07.2006 US 20070200648 A1; 30.08.2007 EP 1610148 A1; 28.12.2005 3 нуючої антенної решітки, спрощенню конструкції антенних лінійних решіток, а це приводить до здешевлення антеною системи при одночасному зменшенні фазових помилок, зменшенню теплових втрат в антені і її шумовій температурі (за рахунок відсутності фазообертачів) і, отже, збільшенню посилення й відносини сигнал/шум. Застосування антен по пропонованому технічному рішенню в системах зв'язку дозволить підвищити надійність зв'язку за рахунок збільшення посилення й відносини сигнал/шум. Таким чином, у пристрою, що заявляється, з'являється властивість, що не збігається із властивостями відомих технічних рішень, і це рішення має істотні відмінності. На Фіг. показана конструкція пропонованого пристрою, і пояснюється принцип роботи пристрою. Скануюча антенна решітка містить N ідентичних слабкоспрямованих у площині XOY випромінюючих елементів 1, рознесених на однакові відстані й з'єднаних пружинами 2 однакові твердості. Електромагнітна енергія підводить до випромінюючих елементів 1 по фідерах 3. Випромінюючі елементи збуджуються з постійним фазовим зсувом таким чином, що фаза 1, першого елемента 0, другого елемента 2 , третього й т.д., фаза 2 3 N 1 останнього . Необхідне фазовий N зсув між елементами може бути здійснений, наприклад, за рахунок відповідного вибору довжин гнучких фідерів 3. N-й елемент з'єднаний з тягою 4, що управляє положенням випромінюючих елементів 1, які мають можливість переміщатися по напрямної аа й bb. Перший елемент нерухомо закріплений. Пристрій працює в такий спосіб. На робочій частоті f випромінюючі елементи збуджують просторові хвилі (еквіфазні поверхні порушуваних хвиль у площині XOY показані на малюнку). Максимум діаграми спрямованості решітки відповідає тим напрямкам головного пелюстка ГЛ , у яких поля окремих випромінюючих елементів складаються у фазі. З малюнка видно, що 91421 4 sin (1) kd де d - відстань між елементами, k 2 / c / f - довжина хвилі, c хвильове число, швидкість світу у вакуумі. Переміщення N -гo елемента за допомогою тяги 4 на відстань L приведе до зміни відстані між випромінюючими елементами на l L / N 1 . Зміною положення N -го елемента від 0 до L відповідно до (1) здійснюється сканування головного пелюстка діаграми спрямованості в площині XOY у секторі кутів від / kl до ГЛ arcsin ГЛ ГЛ arcsin / kl , l L/ N 1 де l - початкова відстань між випромінюючими елементами. Величини l і вибираються таким чином, щоб дифракційні максимуми були відсутні. Для цього необхідно, щоб виконувалася нерівність l L/ N 1 1 2 Це нерівність треба із загальноприйнятого в теорії антен нерівності d sin ГЛ 1 , де l d l L / N 1 . На Фіг. показана скануюча антенна решітка. Винахід дозволяє спростити конструкцію скануючої антенної решітки. Лінійна скануюча антенна решітка містить N ідентичних випромінюючих елементів BE 1, рознесених на однакові відстані й з'єднаних пружинами однакової жорсткості 2. BE збуджуються з постійним фазовим зсувом за допомогою фідерів 3. При цьому перший BE нерухомо закріплений, a N-й BE з'єднаний з тягою 4, зміна положення якої приводить до сканування. Винахід може бути використане в системах зв'язку з рухомими об'єктами, у радіолокаційних системах. 5 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 91421 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601