АКТИВНАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ТЕРМИНАЛА

Техническое решение (полезная модель) относится к радиотехнике, в частности к конструированию активных фазированных антенных решеток (АФАР) для телекоммуникационного терминала.
Известна фазированная антенная решетка, содержащая плоскую активную фазированную антенную решетку из печатных антенных излучателей, полосковых линий передачи, из устройства формирования, содержащего активные элементы, линии питания и управления, аттенюаторы, фазовращатели, элементы схемы суммирования, элементы схемы управления. [1].
Недостатком данной фазированной антенной решетки является ее низкая эффективность, обусловленная ограниченными функциональными возможностями.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является активная фазированная антенная решетка, содержащая плоские активные фазированные антенные решетки из печатных антенных излучателей, полосковых линий передачи, из устройства формирования, содержащего активные элементы, линии питания и управления, аттенюаторы, фазовращатели, элементы схемы суммирования, элементы схемы управления, причем она выполнена в виде усеченной пирамиды, на боковых гранях которой размещены плоские активные фазированные антенные решетки из печатных антенных излучателей, полосковых линий передачи, из устройства формирования. [2].
Недостатком данной фазированной антенной решетки является ее низкая эффективность, обусловленная ограниченными функциональными возможностями.
В основу заявленного технического решения положена задача создания такой активной фазированной антенной решетки, которая обеспечит большую эффективность за счет более широких функциональных возможностей.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в активной фазированной антенной решетке для телекоммуникационного терминала, содержащей плоские активные фазированные антенные решетки из печатных антенных излучателей, полосковых линий передачи, из устройства формирования, содержащего активные элементы, линии питания и управления, аттенюаторы, фазовращатели, элементы схемы суммирования, элементы схемы управления, причем она выполнена в виде усеченной пирамиды, на боковых гранях которой размещены плоские активные фазированные антенные решетки из печатных антенных излучателей, полосковых линий передачи, из устройства формирования, боковые грани выполнены в виде многослойных печатных плат в форме трапеций, на внешней стороне которых расположены излучатели и полосковые линии передачи, а на внутренней стороне которых расположены элементы устройства формирования, при этом излучатели на внешней стороне каждой грани пирамиды расположены таким образом, что максимально используется вся площадь трапециевидной грани.
На фиг.1 изображена АФАР, общий вид; на фиг.2 - расчетная диаграмма направленности (ДН) АФАР в полусфере, в азимутальной и угломестной плоскости.
ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ
Активная фазированная антенная решетка для телекоммуникационного терминала содержит плоские активные фазированные антенные решетки 1 из печатных антенных излучателей 2, полосковых линий передачи 3, из устройства формирования (на рисунке не показан). Она выполнена в виде усеченной пирамиды 4, на боковых гранях 5, 6, 7, 8 которой размещены плоские активные фазированные антенные решетки 1 из печатных антенных излучателей 2, полосковых линий передачи 3, из устройства формирования (на рисунке не показан), расположенного на внутренней стороне боковых граней 5, 6, 7, 8, выполненных в виде многослойных печатных плат в форме трапеций. Излучатели 2, расположенные на внешней стороне каждой грани 5, 6, 7, 8 пирамиды 4 таким образом, что максимально используется вся площадь трапециевидной грани. Эффективная площадь грани максимально приближена к геометрической. Подобная конструкция позволяет повысить коэффициент усиления активной фазированной антенной решетки в режиме передачи и эффективную площадь в приемном режиме. Кроме того, она позволяет обеспечить равнопотенциальную энергетическую зону покрытия обслуживаемого пространства в плоскости оси пирамиды 4 (нормально основанию пирамиды 4, в угломестной плоскости), путем создания квази косеконсной диаграммы направленности (ДН) 9, 10 за счет взаимного расположения печатных антенных излучателей 2, соединенных между собой полосковыми линиями передачи 3 и с устройством формирования, а также за счет наклона плоской активной фазированной антенной решетки 1 в угломестной плоскости. Предложенная конструкция позволяет исключить необходимость сканирования лучом ДН в угломестной плоскости. Равнопотенциальная энергетическая зона покрытия в плоскости основания пирамиды 4 (в азимутальной плоскости) обеспечивается сканированием луча 11 ДН каждой плоской активной фазированной антенной решетки 1 в заданном секторе и количеством плоских антенных решеток 1, размещенных на боковых гранях 5, 6, 7, 8 усеченной пирамиды 4. Пирамида 4 выполняется в виде трех граней, если рабочий сектор сканирования в азимутальной плоскости каждой плоской антенной решетки 1 составляет 120 градусов. Пирамида 4 выполняется в виде четырех граней, если рабочий сектор сканирования в азимутальной плоскости каждой плоской антенной решетки 1 составляет 90 градусов. Пирамида 4 выполняется в виде шести граней, если рабочий сектор сканирования в азимутальной плоскости каждой плоской антенной решетки 1 составляет 60 градусов. Данное техническое решение позволяет эффективно обслуживать как заданный сектор полусферы, так и всю полусферу, создавая заданную равнопотенциальную энергетическую зону. На фиг.2 приведены характеристики (ДН) АФАР для работы в верхней полусфере.
В предложенной конкретной конструкции печатные антенные излучатели 2 выполнены в виде печатных излучателей 2 прямоугольной формы, соединенных с устройством формирования.
Активные элементы (на рисунке не показаны) выполнены в виде приемных микрополосковых малошумящих усилителей (МШУ) в случае, если АФАР является приемной и в виде передающих микрополосковых усилителей мощности (передающих модулей), если АФАР является передающей. Если АФАР является приемопередающей, то активные элементы выполнены как в виде передающих модулей, так и в виде МШУ.
Подобная конструкция АФАР позволяет расширить ее функциональные возможности, что и повышает ее эффективность.
Таким образом предложенное техническое решение позволяет проектировать более эффективные активные фазированные антенные решетки для телекоммуникационного терминала, за счет расширения функциональных возможностей.
Источники информации.
1. Патент РФ №87295 кл. Н01Q 21/00 по заявке №2009124967 от 29.06.2009 г.
2. Патент РФ №91228 кл. Н01Q 21/00 по заявке №2009138583 от 19.10.2009 г. - прототип.