ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА СВЧ-ДИАПАЗОНА

Полезная модель относится к технике СВЧ-антенн и может быть использована в радиоэлектронных системах в качестве активной фазированной антенной решетки, в частности, в бортовых и корабельных локаторах и системах радиопротиводействия.
Среди последних разработок в области создания ФАР, ведущихся в странах ЕС, - многофункциональная РЛС с ФАР, предназначенная для установки на корабле. РЛС на передатчике с ЛБВ работает в С-диапазоне волн. Дальность обнаружения целей достигает 180 км. Антенная решетка вращается по азимуту со скорость. 60 об/мин. В угломестной плоскости производится фазовое управление лучом.
1
2
Известна пространственная приемопередающая фазированная антенная решетка. Патент №2287876 Россия, МПК H01Q 3/36, 2006 г. Решетка выполнена в виде матрицы и содержит задающий смеситель, на который подаются сигналы задающих частот f и Δf, выходные сигналы служебных частот f=Δf и f=f-Δf которого через соответствующие фазовращатели подаются соответственно на строки и столбцы матрицы, в точках пересечения строк и столбцов матрицы расположены смесители, выход каждого из которых соединены с соответствующими циркулятором, подключенным через соответствующий приемный усилитель.
Известна и пассивно-активная фазированная антенная решетка СВЧ-диапазона. Патент РФ №2299502, 2006 г. (прототип). Решетка состоит из n излучающих элементов, n приемопередающих модулей (ППМ) и распределительной системы, при этом в состав ППМ входят m активных ППМ, каждый из которых содержит усилитель мощности передающего канала, малошумящие усилители приемного канала, фазовращатели и схему управления и контроля, и (n-m) пассивных ППМ, каждый из которых содержит фазовращатель и схему управления фазовращателем.
Недостатками, как аналога, так и прототипа является низкая надежность системы управления лучом, большие габариты, а также низкая точность и скорость установки луча.
Целью полезной модели является повышения надежности управления лучом за счет использования плазменного отражателя.
Поставленная цель достигается тем, что фазированная антенная решетка СВЧ-диапазона, содержащая излучающие и приемопередающие элементы, усилители мощности передающего и приемного канала, а также схему управления фазовращателем, выполнена в виде катушки Гельмгольца состоящей из вакуумной камеры, облучателя, линейного катода и анода, при этом на катушку нанесен слой плазмы от которой отражается электронный сканирующий луч, причем плазменный слой создается в вакуумной камере при газовом разряде между анодной пластиной и линейным катодом, который представляет собой линейку элементов определенного адреса на двухкоординатной сетке катода.
На Фиг. Показана функциональная схема антенны с электронным сканированием луча.
Она содержит:
1 - вакуумную камеру;
2 - слой плазмы;
3 - облучатель;
4 - катушку Гельмгольца;
5 - линейный катод;
6 - отраженный сигнал;
7 - анод.
В такой антенне электронное управление лучами осуществляется с помощью плазменного отражателя.
Плазма при достаточной плотности обладает способностью отражать электромагнитную энергию. Причем чем выше частота облучения, тем большую плотность имеет плазма.
Плазменный слой 2 создается в вакуумной камере 1 при газовом разряде между анодной пластиной 7 и линейным катодом 5, который представляет собой линейку элементов определенного адреса на двухкоординатной сетке катода. Изменяя положение линейного катода 5, можно вращать плазменный слой 2 и тем самым сканировать отраженный луч 6 по азимуту. Сканирование луча по углу места производят изменением наклона плазменного отражателя путем регулирования магнитного поля катушек Гельмгольца. Последние размещены вокруг отражателя так, чтобы не блокировать СВЧ-сигнал. Положением линейного катода 5 и значением магнитной индукции управляет система управления (компьютер).
Согласно расчетам, точность установки луча в заданном направлении составляет 1-2°. Время переориентации луча - около 10 мкс.
Для образования плазменного слоя 2 в камере 1 достаточно поддерживать вакуум примерно 15 Па. Магнитная индукция должна составлять около 0,02 Тл, ток - порядка 2 А и напряжение - 20 кВ. Размер отражателя порядка 50×50×1 см. Уровень боковых лепестков при этом составляет - 20 дБ.
В числе достоинств заявляемой антенны - возможность быстрой и точной установки луча, что позволяет одновременно выполнять операции поиска и сопровождения группы целей, а также формировать разные диаграммы направленности. Кроме того, такая антенна обладает широкой полосой частот, в результате чего один и тот же плазменный отражатель можно использовать с разными облучателями. Диапазон предлагаемой антенны от 5 до 50 ГГц. В отличие от обычных отражательных антенн, которые существенно повышают эффективную площадь рассеяния локатора при облучении его средствами радиоразведки вероятного противника, это параметр в плазменной антенне невелик. Тепловое излучение антенны также невелико, поскольку тепловая энергия сосредоточена внутри плазмы и не излучается наружу.