Полотно антенное
ANTENNA PANEL

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре и может применяться в антенной технике в качестве полотна антенного фазированной антенной решетки (ФАР).
Известно антенное полотно активной ФАР, содержащее излучатели широкополосной антенной решетки, в которой излучающие элементы размещены в узлах гексагональной сетки (Патент США №5227808, МПК H01Q 15/20, 1993 г.).
Данная конструкция имеет большие продольные габаритные размеры, что влияет на габаритные размеры ФАР.
Известно полотно антенное, используемое в модуле проходном ФАР и содержащее основание с печатной платой, выполненное в виде жесткой пластины, содержащей печатные проводники с контактными площадками и штыри, установленные вдоль пластины, по обе стороны между которыми на пластине размещены элементы ФАР. Позиционирование элементов ФАР в продольном направлении осуществляется при помощи штырей, а в поперечном - при помощи утолщения волноводов элементов ФАР (Патент РФ №2461930, МПК H01Q 21/00, 2006 г.).
Недостатками такого технического решения являются:
- сложность получения точного шага элементов при сборке ФАР, т.к. основания выполнены в виде пластин, которые при сборке деформируются относительно друг друга;
- высокая стоимость оснований, связанная с трудоемкостью их изготовления;
- высокая себестоимость антенны при малом числе элементов ФАР;
- возможность построения на основе этих полотен только эквидистантных антенных решеток.
Перед авторами стояла задача создания полотна антенного, лишенного перечисленных недостатков.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, точность позиционирования и надежность крепления большого количества элементов ФАР.
Технический результат достигается за счет того, что в полотне антенном, содержащем основание и элементы ФАР, соединенные с основанием, основание выполнено в виде несущей рамы с закрепленной на ней крышкой, выполненной в виде совокупности плоских пластин прямоугольного сечения, причем попарно сопряженных между собой боковыми стенками и оси которых параллельны, причем на боковых стенках пластин выполнены пазы, перпендикулярные оси пластин, образующие после объединения пластин установочные отверстия, расположение которых соответствует расположению установочных отверстий, выполненных в несущей раме, причем в установочных отверстиях несущей рамы и пластин закреплены элементы ФАР.
Пластины выполнены различной длины.
Пазы на боковых стенках пластин имеют полукруглую форму.
Установочные отверстия в несущей раме и пластинах расположены в шахматном порядке.
По периметру несущей рамы установлены разъемы, к выводам которых подключены цепи управления элементов ФАР.
На несущей раме закреплен радиопрозрачный обтекатель.
Элементы ФАР в установочных отверстиях несущей рамы и пазах пластин дополнительно закреплены при помощи герметика.
Заявляемое полотно антенное обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.
Заявляемое полотно антенное, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется с помощью чертежей, где:
- на фиг. 1 показан фрагмент полотна антенного в разрезе;
- на фиг. 2 - вид слева на фрагмент полотна антенного.
Полотно антенное состоит из несущей рамы 1, крышки, выполненной из набора плоских пластин 2 с пазами, радиопрозрачного обтекателя 3, элементов 4 ФАР, рамки 5 и разъемов 6.
Радиопрозрачный обтекатель 3 закреплен на несущей раме при помощи болтов 7. Плоские пластины 2 закреплены на несущей раме 1 при помощи винтов 8 и штифтов 9. Разъемы 6 закреплены на рамках 5, установленных на несущей раме 1 при помощи винтов. Элементы 4 ФАР дополнительно закреплены при помощи герметика в установочных отверстиях несущей рамы 1 и соответствующих им установочных пазах плоских пластин 2.
Несущую раму 1 изготавливают из алюминиевой плиты на станке с программным управлением, обеспечивая точность изготовления отверстий с допуском ±0,01 мм, в которые в дальнейшем устанавливают элементы ФАР.
Крышку изготавливают из алюминиевого листа на станке с программным управлением, обеспечивая точность изготовления отверстий с допуском ±0,01 мм, в которые в дальнейшем устанавливаются элементы ФАР. Затем деталь устанавливают на электроэрозионный станок, где ее разрезают на плоские пластины по осям, проходящим через центры отверстий.
Из вышеизложенного следует:
- процесс изготовления несущей рамы и крышки позволяет обеспечить точный шаг установки элементов ФАР;
- все элементы ФАР крепятся в единой несущей раме и точность их позиционирования в антенне определяется только точностью ее изготовления;
- несущая рама является единой простой деталью, конструкция и трудоемкость изготовления которой мало изменяется при изменении числа элементов ФАР в решетке, в которой она использована.
Сборку полотна антенного осуществляют следующим образом.
Один ряд элементов 4 ФАР устанавливают в отверстия несущей рамы 1. Затем устанавливают крайнюю пластину 2 из набора при помощи штифтов 9 и винтов 8. Потом устанавливают и закрепляют при помощи штифтов 9 и винтов 8 следующую пластину 2, фиксируя элементы 4. Элементы 4 ФАР дополнительно закрепляют при помощи герметика в несущей раме 1 и пластинах 2. Таким образом, элементы 4 ФАР надежно позиционируются в полотне антенном как в продольном, так и в поперечном направлениях.
Полотно антенное работает следующим образом.
Принимаемый СВЧ сигнал проходит через радиопрозрачный обтекатель 3 и поступает на входы элементов 4 ФАР. В элементах 4 ФАР сигнал приобретает фазовый сдвиг в соответствии с сигналами управления, поступающими на цепи управления элементов 4 ФАР с разъемов 6, установленных по периметру несущей рамы полотна антенного. Преобразованный сигнал поступает на выход элемента 4 ФАР, где излучается и поступает на облучатель (на чертеже не показан) ФАР, в состав которой входит полотно антенное.
Для проверки правильности технического решения на предприятии-заявителе была разработана конструкторская документация заявляемого полотна антенного, изготовлен и успешно испытан опытный образец, в котором обеспечены:
- надежное крепление большого количества элементов ФАР;
- точное позиционирование большого количества элементов ФАР;
- простота конструкции полотна антенного в отношении защиты от внешних воздействий;
- простота сборки конструкции в части установки большого количества элементов ФАР;
- минимальное количество конструктивных элементов при изготовлении комплекта конструкторской документации;
- применение данной системы установки элементов ФАР для широкого спектра изделий.
Вышеизложенное подтверждает соответствие данного технического решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.