МАЛОЭЛЕМЕНТНАЯ ОДНОКОЛЬЦЕВАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА

Полезная модель относится к мобильной поездной радиотелефонной связи, работающей на частоте 150 МГц.
Известны различные фазированные антенные решетки (ФАР) (патент РФ №2165118 от 15.06.99 г., патент РФ №2159488 от 24.01.00 г. и др.), применяемые в радиолокационных станциях различного назначения, содержащие фазовращатели, излучатели и систему распределения СВЧ-сигнала. Они реализованы на различного вида фазовращателях и предназначены в основном для использования в диапазоне частот более 1ГГц. Реализация ФАР в нижней части диапазона СВЧ сдерживается значительными габаритами фазирующих устройств.
Наиболее близким является патент РФ №2216077 от 22.03.01 г. «Устройство мобильной фазированной антенной решетки повышения устойчивости и дальности поездной радиотелефонной связи». Устройство содержит антенную решетку из п-антенных вибраторов, п-1 дискретных фазовращателей, подключенных к вибраторам, схему управления фазовращателями и сумматор антенных сигналов. Выходы фазовращателей соединены со входами сумматора, а выход сумматора соединен со входом приемника поездной радиостанции. Фа-зовращатели выполнены на переключаемых отрезках линии передачи, что приводит к увеличению габаритных размеров ФАР и потерь вследствие использования 4-х pin диодов на 1 разряд.
Предлагаемая фазированная антенная решетка также включает в себя антенную решетку из антенных вибраторов и дискретных фазовращателей, подключенных к вибраторам, сумматора антенных сигналов, выход которого подключен ко входу радиоприемника, и схему управления.
Задача, решаемая при разработке данной полезной модели, заключалась в уменьшении вносимых затуханий сигналов, габаритных размеров узлов ФАР с
обеспечением надежности поездной радиосвязи и ее помехоустойчивости посредством реализации сканирования луча в режиме автовыбора, алгоритм которого реализуется программным способом.
Данная задача достигается тем, что в тракт питания каждого вибратора включены электрически управляемые отражательные фазовращатели на pin-диодах, выполненные в виде гибридных интегральных микросборок СВЧ с дискретами 22,5°, 45°, 90° и 180°.
Управление разрядами отражательных фазовращателей для достижения максимального излучения в требуемом направлении осуществляется через стандартный LPT порт персонального компьютера с использованием алгоритма сканирования диаграммы направленности с автоматическим выбором по максимальному уровню принимаемого полезного сигнала.
Включение в тракт питания каждого вибратора электрически управляемых отражательных фазовращателей на pin-диодах, выполненных в виде гибридных интегральной микросборок СВЧ с дискретами 22,5°, 45°, 90° и 180° обеспечивает уменьшение вносимых потерь и укорочение вдвое длины фазирующего отрезка.
Выполнение управления разрядами отражательного фазовращателя для формирования узкой диаграммы направленности в требуемом направлении через стандартный LPT порт персонального компьютера с использованием алгоритма сканирования луча с автоматическим выбором по максимальному уровню принимаемого полезного сигнала обеспечивает надежность работы поездной радиосвязи и ее помехоустойчивость.
Сканирование луча в режиме автоматического выбора по максимальному уровню принимаемого сигнала, поступающего с приемника в ПК через LPT порт, обеспечивает улучшение характеристик помехоустойчивости.
Заявляемая модель поясняется с помощью чертежей, где на фигуре представлена структурная схема малоэлементной (в данном случае 4-х элементной) кольцевой фазированной антенной решетки.
4-х элементная кольцевая фазированная антенная решетка содержит антенные вибраторы 1, в тракт питания которых включены отражательные фа-зовращатели 2, выполненные с дискретами 22,5°, 45°, 90° и 180°. Время переключения дискретов - не более 1 мкс. Потери фазовращателя 2 - не более 2,5 дБ. Конструктивно отражательный фазовращатель 2 выполнен в виде гибридной интегральной микросборки СВЧ. Корпус микросборки чашечного типа снабжен высокочастотными герморазъемами СРГ-50-571 ФВ и низкочастотными гермовводами. Схема фазовращателя выполнена на двух подложках из керамики поликор с диэлектрической проницаемостью 9,6, размером 60×48×1 мм по тонкопленочной технологии на несимметричной полосковой линии. В качестве управляющих элементов использованы бескорпусные pin -диоды типа 2А543А и транзисторы типа 2Т364Б. Ответвители и фазирующие линии выполнены на отрезках кабеля типа РК-50-1-21. Герметизация микросборки осуществляется пайкой крышки по контуру. Отражательные фазовращатели 2 подключены к выходам сумматора 3, соединенного с радиостанцией 4, например, радиостанцией РВ-1.1. Сумматор 3 выполнен по схеме кольцевого делителя с КСВН-1.3 из расчета выходной мощности 10 Вт с количеством выходов равным 4. Развязка между выходами - не более 20 дБ, ослабление между входом и выходом - 6,8 дБ. Управление разрядами отражательных фазовращателей 2 для достижения максимального (излучения емом направлении осуществляется через стандартный LPT порт персонального компьютера с использованием алгоритма сканирования диаграммы направленности с автоматическим выбором по максимальному уровню принимаемого полезного сигнала, оцифрованное значение которого через АЦП 5 передается в ПК.
Подключение АЦП и фазовращателей к LPT порту ПК выполнено через контроллер 6 на микросхеме КР 580ВВ 55А для обеспечения гальванической развязки.
Малоэлементная кольцевая фазированная антенная решетка имеет небольшие габаритные размеры, обеспечивает сканирование луча в горизонтальной
плоскости в диапазоне углов от 0° до 360° в режиме автовыбора и, тем самым, обеспечивает надежность поездной радиосвязи и ее помехоустойчивость.
Принцип работы малоэлементной кольцевой фазированной антенной решетки состоит в следующем. Кодовая комбинация логических уровней подается в соответствии с программой на управляющие входы фазовращателей 2 по шине управления от LPT порта через контроллер 6. Указанная программа обеспечивает включение необходимых разрядов фазовращателя 2 с целью достижения максимального излучения вибраторов 1 в требуемом направлении в режиме «передача». В режиме «прием» устройство 3 выполняет функции сумматора входного сигнала, который поступает на антенный вход радиостанции 4. Изначально ФАР включается в режим сканирования. По выборке принятых сигналов, оцифрованных АЦП 5, программным способом реализуется режим автовыбора, обеспечивающего прерывание режима сканирования на заданный интервал времени.