ИЗЛУЧАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ СУБНАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

Полезная модель относится к импульсной технике и антенным системам, более конкретно, к сверхширокополосным (СШП) излучателям электромагнитных импульсов субнаносекундной длительности и может найти применение при создании антенных систем с изменяемым частотным спектром и управляемой диаграммой угловой направленности потока излучения.
Известен излучатель электромагнитных импульсов, содержащий активную фазированную антенную решетку (ФАР), широко используемую в устройствах радиолокации (см. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны Москва, изд. Энергия, 1975 г., с.318).
Возбуждение ФАР в таких излучателях осуществляется в радиочастотном диапазоне импульсами напряжения синусоидального вида. При этом управление угловым направлением потока излучения осуществляется за счет согласованного изменения фаз колебаний импульсов возбуждения у элементов активной ФАР. Поскольку частотный спектр импульсов возбуждения в известном излучателе является узким, что определяется несущей частотой радиоимпульса и его длительностью, то, соответственно, и спектр потока излучения ФАР также оказывается узким и не зависит от направления излучения.
Известен также радиолокационный излучатель электромагнитных импульсов, выполненный в виде параболического рефлектора с расположенным в его фокусе излучающим рупором пирамидального типа (см. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны Москва, изд. Энергия, 1975 г., с.432).
Излучающий рупор в известном устройстве облучает рефлектор, который формирует заданный поток излучения. Недостатками такого излучателя являются сложность создания направленного потока излучения от рефлектора и управления его спектральным составом.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является излучатель электромагнитных импульсов субнаносекундной длительности, содержащий генератор импульсов возбуждения, фазированную антенную решетку, системы электроснабжения и управления (см. 13 International Symposium on High Current Electronics Tomsk, 25-30 July, 2004, p.262 - прототип).
Известный излучатель электромагнитных волн содержит общий генератор импульсов возбуждения, выход которого через коаксиальные кабели равной электрической длины соединен с элементами ФАР. К недостаткам известного устройства следует отнести то, что возбуждение элементов ФАР в нем производится синхронно. Следствием этого является невозможность изменения направления потока излучения и его спектрального состава в процессе излучения электромагнитных импульсов.
Решаемой задачей полезной модели является создание мощного, компактного и эффективного модульного СШП излучателя электромагнитных импульсов субнаносекундной длительности с изменяемым спектральным составом и управляемым направлением потока излучения для изменения диаграммы направленности неподвижной антенной решетки.
Указанная задача решается тем, что в излучателе электромагнитных импульсов субнаносекундной длительности, содержащем генератор импульсов возбуждения, фазированную антенную решетку, системы электроснабжения и управления, согласно полезной модели, генератор импульсов возбуждения выполнен в виде модульного генератора однополярных видеоимпульсов субнаносекундной длительности, содержит многоканальный блок управления, каждый из элементов модуля генератора соединен непосредственно с соответствующим входом элемента фазированной антенной решетки и включает блок автоматической стабилизации времени формирования выходных импульсов возбуждения, вход которого соединен с соответствующим выходом многоканального блока управления для программируемой коррекции моментов времени генерации выходных импульсов данного элемента модуля генератора, причем каждый из элементов фазированной антенной решетки выполнен, преимущественно, в виде однонаправленного ТЕМ-рупора.
Такое выполнение устройства позволяет решить поставленную задачу создания мощного, компактного и эффективного модульного СШП излучателя электромагнитных волн с управляемой по углу диаграммой направленности потока излучения и изменяемым частотным спектром.
Модульный генератор импульсов возбуждения, состоящий из группы генераторов, обеспечивает на выходе каждого из них получение однополярных видеоимпульсов субнаносекундной длительности. Многоканальный блок управления, подключенный к каждому из элементов модуля генератора посредством блока автоматической стабилизации времени формирования выходных видеоимпульсов, обеспечивает получение на выходе ФАР СШП излучения, сформированного за счет программируемой коррекции моментов времени запуска выходных импульсов каждого элемента модуля генератора.
На фиг.1 представлена блок схема предложенного устройства.
Сверхширокополосный модульный излучатель электромагнитных волн содержит группу модулей 1 излучателей, каждый из которых содержит генератор 2 импульсов возбуждения, выход которого непосредственно соединен с соответствующим входом каждого из элементов фазированной антенной решетки 3. Последние выполнены в виде однонаправленных ТЕМ-рупоров с прямоугольной апертурой. Каждый из генераторов 2 импульсов возбуждения выполнен в виде генератора однополярных видеоимпульсов субнаносекундной длительности и содержит блок 4 автоматической стабилизации времени формирования выходных импульсов, соединенный с соответствующим входом дополнительного многоканального блока управления 5 для синхронизации и программируемой коррекции моментов времени генерации выходных импульсов каждого из генераторов 2. Система электроснабжения 6 обеспечивает питание блоков устройства.
Модульный излучатель видеоимпульсов субнаносекундной длительности представляет собой сборку из нескольких (n) модулей 1 и общей системы электроснабжения 6. В систему управления входит многоканальный блок 5 электронного управления временем запуска каждого модуля 1. Каждый модуль 1 излучателя управляется двумя каналами системы 5 управления: один канал управления «а» обеспечивает предварительный запуск модулей 1 без синхронизации, а второй канал «б» управления обеспечивает синхронизируемый и программируемый в режиме реального времени запуск каждого из модулей 1.
Каждый модуль 1 излучателя состоит из отдельного генератора 2 импульсов возбуждения, подключенного непосредственно к элементам 3 ФАР импульсной антенны. Система электроснабжения 6 обеспечивает подачу электроэнергии необходимого вида и качества к каждому потребителю излучателя, а именно к системе управления 5 и каждому модулю 1 с генератором 2 возбуждения, а также к соответствующему блоку 4 автоматической стабилизации времени формирования импульсов возбуждения.
2
4
Генераторы 2 однополярных импульсов возбуждения излучателя электромагнитных волн обеспечивают амплитуду 30-60 кВ на соответствующих элементах антенной решетки при частоте следования импульсов 10-10 имп/сек.
Последняя выполнена в виде решетки ТЕМ-рупоров прямоугольной апертуры, каждый из которых состоит из двух металлических пластин треугольной формы, расходящихся от выхода соответствующего генератора к открытой излучающей поверхности модульной антенны.
Устройство работает следующим образом.
Производится включение системы электроснабжения 6 и, тем самым, подается напряжение на систему управления 5, на каждый генератор возбуждения 2 и на каждый блок 4 автоматической стабилизации времени формирования импульсов.
Выходной импульс многоканального блока 5 электронного управления временем запуска модулей по каналу «б» поступает на вход блока 4 автоматической стабилизации времени формирования импульсов соответствующего модуля. В блоке 4 импульс поступает на эталон временной задержки и одновременно на линию временной задержки с изменяемым временем задержки, сигнал с которой запускает генератор 2 импульса возбуждения.
Управление временем задержки осуществляется автоматически по сигналу рассогласования времени появления импульса на выходе эталона временной задержки и на выходе генератора 2. Таким образом осуществляется автоматическая стабилизация времени формирования выходного импульса модуля 1 от момента его запуска по каналу управления «б».
Предложенное устройство позволяет решить задачу создания компактного и эффективного модульного СШП излучателя электромагнитных волн с управляемой диаграммой направленности ФАР за счет формирования видеоимпульсов субнаносекундной длительности, стабилизации времени их формирования, программируемой коррекции моментов времени запуска выходных импульсов каждого элемента модуля генератора.
Предложение может быть использовано при создании компактных сверхширокополосных излучателей с управляемой диаграммой угловой направленности потока излучения и изменяемым частотным спектром.