ДВУХДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована в радиолокационных станциях обнаружения и опознавания воздушных целей.
Известна двухчастотная фазированная антенная решетка (ФАР) (Д.Н.Воскресенский, 2003, Проектирование фазированных антенных решеток, Москва, «Радиотехника»), содержащая единую апертуру антенны, причем в качестве излучателей высокочастотного диапазона выбраны волноводы, которые служат экраном для вибраторных излучателей низкочастотного диапазона. Недостаток антенны в том, что совмещение ФАР приводит к взаимному искажению их характеристик, которое обусловлено токами, наводимыми полем высокочастотной ФАР на активные плечи низкочастотных вибраторов. Паразитное возбуждение плеч вибраторов полем высокочастотной антенной решетки, порождает увеличение уровня боковых лепестков и снижение коэффициента усиления высокочастотной ФАР.
Известна наиболее близкая по технической сущности к предлагаемой двухдиапазонная антенная система с электронным управлением лучом (патент RU №2177662, МПК H01Q 21/00, 2001), содержащая ФАР высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, и ФАР низкочастотного диапазона, излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, причем излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру антенны. Излучатели высокочастотной ФАР объединены в непрерывные линейки, а излучатели низкочастотной ФАР расположены между линейками высокочастотной ФАР, образуя ряды, расстояние между которыми кратно значению периода расположения линеек излучателей высокочастотной ФАР. Излучатели низкочастотной ФАР представляют собой Н-образные вибраторы, которые установлены на стойках, выполненных на отрезках коаксиальных линий с симметрирующими щелями. Расположение, конфигурация и размеры низкочастотных излучателей минимизируют их воздействия на характеристики излучения высокочастотной ФАР.
B
H
Недостаток антенны в том, что она успешно работает при отношении средней частоты высокочастотного диапазона f к средней частоте низкочастотного диапазона f меньше 6. При большем соотношении частот имеет место значительное увеличение уровня боковых лепестков и уменьшение коэффициента усиления ФАР высокочастотного диапазона.
B
H
Задача предлагаемого технического решения заключается в уменьшении влияния ФАР низкочастотного диапазона на ФАР высокочастотного диапазона при соотношении частот f/f больше 6.
1
2
1
2
Для достижения этого технического результата в двухдиапазонной антенне, содержащей фазированную антенную решетку (ФАР) высокочастотного диапазона, волноводные излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, и фазированную антенную решетку низкочастотного диапазона, излучатели которой образуют регулярную периодическую структуру, причем излучатели обеих ФАР образуют единую апертуру антенны, в которой излучатели высокочастотной ФАР объединены в непрерывные линейки, а излучатели низкочастотной ФАР расположены между линейками высокочастотной ФАР, образуя ряды, расстояния между которыми кратно ширине линеек излучателей высокочастотной ФАР, согласно полезной модели излучатели низкочастотной ФАР выполнены в виде П-образных симметричных вибраторов с плечом перпендикулярным стойке длиной L и плечом параллельным стойке длиной L, закрепленных на стойках в виде симметричных полосковых линий питания с устройством симметрирования высотой 0,2λн, шириной 0,02λн, толщиной 0,0067λн, с волновым сопротивлением 50 Ом, при этом плечи вибратора выполнены из металлического прутка диаметром 0,0044λн, L равна 0,2λн, L равна 0,15λн, где λн - средняя длина рабочей волны низкочастотной ФАР.
На фиг.1 изображена апертура двухдиапазонной антенны, на фиг.2 изображен излучатель низкочастотного диапазона.
Двухдиапазонная антенна состоит из ФАР высокочастотного диапазона, волноводные излучатели 1 которой образуют регулярную периодическую структуру и ФАР низкочастотного диапазона, излучатели 2 которой образуют регулярную периодическую структуру. Излучатели 1 и 2 образуют единую апертуру антенны, в которой излучатели 1 высокочастотной ФАР объединены в непрерывные линейки, а излучатели 2 низкочастотной ФАР расположены между линейками высокочастотной ФАР, образуя ряды, расстояние между которыми кратно ширине линеек излучателей высокочастотной ФАР, а в другой плоскости с шагом, определяемым сектором сканирования.
1
2
Излучатели 2 встроены в полотно излучателей 1 и выполнены в виде П-образных симметричных вибраторов с плечами 3 и 4, установленными на стойках 5. Стойки 5 выполнены в виде симметричных полосковых линий питания с устройством симметрирования с волновым сопротивлением 50 Ом, высотой 0,2λн, шириной 0,02λн, толщиной 0,0067 λн и поддерживают плечи вибратора над раскрывом 1 на заданной высоте. Плечи 3 расположены перпендикулярно стойке 5, плечи 4 расположены параллельно стойке 5 (отогнуты под прямым углом к плечам 3) и направлены к апертуре антенны. Плечи вибратора выполнены из металлического прутка диаметром 0,0044λн, при этом длина L плеча 3 составляет 0,2 λн, длина L плеча 4 составляет 0,15λн, где λн - средняя длина рабочей волны
Устройство работает следующим образом.
Часть энергии излучения высокочастотной ФАР попадает на излучатели 2 низкочастотной ФАР. При этом в первоначальное поле излучения высокочастотной ФАР вносятся возмущения. Вследствие этого, а также вследствие периодичности размещения излучателей низкочастотного диапазона, в диаграмме направленности высокочастотной ФАР появляются дополнительные боковые лепестки. В силу того, что проекция П-образных вибраторов ФАР низкочастотного диапазона на раскрыв антенны значительно меньше, чем соответствующая проекция H-образных вибраторов, энергия взаимодействия между ФАР разных диапазонов уменьшается. Кроме того, опытным путем было установлено, что при отношении средней частоты высокочастотного диапазона fв к средней частоте низкочастотного диапазона fн больше 6 влияние излучателей ФАР низкочастотного диапазона, представляющих собой H-образные вибраторы, становится значительным и уровень боковых лепестков ФАР высокочастотного диапазона повышается на 1,5-2 дб.
Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить влияние антенной решетки низкочастотного диапазона на антенную решетку высокочастотного диапазона при соотношении частот fв/fн больше 6 при обеспечении оптимальных характеристик ФАР низкочастотного диапазона.
Устройство может быть выполнено с помощью известных средств и методов.