МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ВОЛНОВОДНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в антенной технике в составе волноводных распределительных систем для активных фазированных решеток, выполненных на основе групповых приемо-передающих модулей, обеспечивающих формирование двух независимо сканирующих лучей.
Известен многоканальный делитель, используемый в составе системы двухстороннего последовательного возбуждения для антенной решетки [см. патент США N 3906502 НКИ 343-100SA от 16.09.75 г., авт. Т.Е. Connolly], состоящий из N направленных ответвителей, объединенных общим магистральным волноводом, и имеющий N ответвленных каналов, расположенных на одной из его широких стенок. Каналы направленных ответвителей пересекают друг друга под углом 90° и имеют общую широкую стенку с крестообразными щелями связи в ней.
Известен многоканальный волноводный делитель [см. патент РФ №2158049 от 23.03.1999 авт. Винярская Н.А., Митин В.А., Позднякова Р.Д., Ястребов Б.П.], состоящий из N направленных ответвителей, объединенных единым магистральным волноводом, и имеющий N ответвленных каналов, ориентированных под углом к оси магистрального волновода и расположенных на обеих его широких стенках.
Наиболее близким по своей технической сущности и конструкции к предлагаемому техническому решению является многоканальный волноводный распределитель [см. "Антенны и устройства СВЧ", под ред. Д.И.Воскресенского, 1972 г, г.Москва изд. "Сов.радио", стр.52, 81], состоящий из направленных ответвителей, объединенных магистральным волноводом, выходные каналы которого ориентированы под углом 90° к оси магистрального волновода и расположены на одной из широких стенок.
Основными недостатками известного технического решения являются:
- особенности конструктивного исполнения, ограничивающие компоновочные возможности распределителя, заключающиеся во взаимной ортогональности магистрального и выходных каналов
- значительная частотная зависимость амплитудного распределения, низкий КПД распределителя.
- невозможность в АС с плотной структурой излучающего раскрыва встраивания независимой АС для формирования второго луча.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что многоканальный волноводный распределитель состоит из направленных ответвителей, объединенных магистральным волноводом, выходные волноводные каналы многоканального волноводного распределителя расположены на широкой стенке магистрального волновода таким образом, что одна из широких стенок каждого выходного канала является общей частью широкой стенки магистрального волновода и в ней выполнены элементы связи.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что многоканальный волноводный распределитель дополнительно содержит второй магистральный волновод, каждый из магистральных волноводов объединяет N-1 направленных ответвителей и имеет N выходных каналов, образуя два независимых многоканальных волноводных делителя, объединенных конструктивно. При этом все выходные волноводные каналы расположены между магистральными волноводами под углом к их оси, лежат в одной плоскости и образуют пары, причем выходные каналы, составляющие каждую пару, принадлежат разным волноводным делителям. При этом входы магистральных волноводов располагаются с противоположных концов многоканального волноводного распределителя, а последние выходные каналы каждого независимого волноводного делителя, сформированы посредством поворота соответствующего магистрального волновода на 180° в Е-плоскости и на 90° в Н-плоскости, образуя пару с первым выходным каналом другого независимого волноводного делителя.
Технический результат предлагаемого решения заключается в улучшении компонуемости многоканального волноводного распределителя в составе сложных систем, в том числе уменьшении габаритных размеров распределителя и обеспечении работы групповых модулей АФАР в двухлучевом режиме при плотной структуре раскрыва, а также в увеличении КПД и стабилизации АР в диапазоне частот.
На фиг.1 приведено схематическое изображение предлагаемого многоканального волноводного распределителя, обеспечивающего в двухлучевой АФАР (для N=3) формирование двух независимых лучей в минимальных габаритах,
а) вариант независимого многоканального делителя;
б) вариант построения многоканального делителя.
0
На фиг.2 показаны разброс АР на первом выходном канале и КПД в диапазоне частот f±5% для предложенного многоканального волноводного распределителя и прототипа.
На фиг.3 общий вид предлагаемого многоканального волноводного распределителя.
Многоканальный волноводный распределитель (фиг.1 а, б) состоит из независимых волноводных делителей 1 и 1', каждый из которых состоит из направленных ответвителей 2 и 2' объединенных соответственно магистральным волноводом (3 и 3'), и трех выходных волноводов (4 и 4'), расположенных попарно между магистральными волноводами. Входы делителей (Вх.1 и Вх.2) расположены с противоположных концов распределителя. Последний выходной канал каждого делителя сформирован посредством поворота соответствующего магистрального волновода на 180° в Е-плоскости (5 и 5') и на 90° в Н-плоскости (6 и 6').
Технический результат обеспечен за счет размещения выходных волноводных каналов без зазоров между магистральными волноводами, а также расположения входов магистральных волноводов с противоположных концов многоканального распределителя и установки Н- и Е- поворотов на конце каждого магистрального волновода. Эти особенности конструкции позволяют в минимальных габаритах построить распределитель, обеспечивающий формирование двух независимых лучей в АФАР на основе групповых модулей при плотной структуре раскрыва.
Существенное увеличение КПД распределителя обеспечивается установкой Н- и Е- поворотов на концах магистрального волновода, т.е. подачей сигнала в последний выходной волновод непосредственно из магистрального волновода, без потерь в оконечной нагрузке. Стабилизация АР в диапазоне частот осуществлена за счет применения в распределителе направленных ответвителей, выходные каналы которых ориентированы под углом ≠90° к оси магистрального волновода.
Предлагаемый многоканальный волноводный распределитель работает следующим образом: сигнал, поступающий на вход одного из многоканальных независимых делителей (1), распространяется вдоль магистрального волновода (3) ответвляясь через элементы связи направленных ответвителей (2) в выходные каналы (4). В конце магистрального волновода сигнал через поворот на 180° в Е-плоскости (5) и на 90° в Н-плоскости (6) поступает в последний выходной канал. Аналогично работает второй многоканальный независимый делитель (1'), входящий в состав предлагаемого многоканального волноводного распределителя.
Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в возможности обеспечения работы групповых модулей АФАР в двухлучевом режиме. Компактность предложенного многоканального волноводного распределителя позволяет успешно применить его в АФАР с разбиением раскрыва на независимые подрешетки.
Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения, разработаны все основные элементы, входящие в многоканальный волноводный распределитель: ответвители, повороты, нагрузки. Проведено конструирование такого распределителя, ориентированное на хорошо отработанные технологии - штамповку, пайку в солях, изготовлен экспериментальный образец, измерения подтвердили заявленные характеристики.