МНОГОЛУЧЕВАЯ ПРИЕМНАЯ АНТЕННА "ЛЭМЗ"

Полезная модель относится к комбинированным конструкциям СВЧ - антенн, конкретно к многолучевым приемным антеннам с использованием квазиоптических линз и активных антенных элементов.
Известна многолучевая приемная антенна (US 6982676, МПК: H01Q 19/06, 2004), содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ - волноводами.
При этом квазиоптическая линза выполнены в виде плоско-выпуклой линзы Ротмана, приемные СВЧ - волноводы квазиоптической линзы, соединяющие ее входы с активными элементами линейной антенной решетки, а также ее передающие СВЧ - волноводы, соединяющие выходы линзы с соответствующими приемными каналами РЛС, выполнены разной длинны и установлены соответственно с противоположных выпуклых сторон и в одной плоскости с линзой.
Недостатком известной многолучевой приемной антенны РЛС является недостаточная разрешающая способность воздушных объектов по угловым координатам, связанная с малой крутизной центральной части каждого углового лепестка диаграммы направленности многолучевой антенны.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача повышения угловой разрешающей способности многолучевой антенны для повышения точности измерения угловых координат воздушных объектов.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной технической задачи, является синфазно - противофазная обработка сигналов.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что многолучевая приемная антенна содержащая последовательно соединенные активную линейную антенную решетку и квазиоптическую линзу, снабженную приемными и передающими СВЧ - волноводами, согласно изобретению она дополнительно содержит формирователь многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы, содержащий блок синфазно - противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ - волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы, причем приемные и передающие СВЧ - волноводы квазиоптической линзы выполнены равной длинны соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны.
При этом СВЧ - волноводы квазиоптической линзы выполнены в виде коаксиальных и/или СВЧ - линий полоскового типа.
Введение в антенну формирователя многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности, установленный на выходе квазиоптической линзы и содержащий блок синфазно-противофазных мостов, соединенных по синфазным и противофазным входам с соответствующими выходами смежных пар передающих СВЧ - волноводов, входы которых равномерно распределены на выходной выпуклой поверхности квазиоптической линзы позволяет совместить суммарную и разностную диаграмму направленности соседних угловых лепестков в общем угловом направлении, увеличить суммарную мощность сигнала в синфазном канале приема и одновременно увеличить крутизну дискриминационной характеристики в противофазном канале приема, обеспечивающих повышение угловой разрешающей способности приемной антенны и, как следствие, резкое повышение точности измерения угловых координат воздушных объектов. Выполнение приемных и передающих СВЧ - волноводов квазиоптической линзы равной длинны соответственно для соединения с активными элементами линейной антенной решетки и с синфазно-противофазными мостами формирователя суммарно-разностных приемных диаграмм антенны позволяет уменьшить фазовые рассогласования, связанные с задержкой сигналов в СВЧ - волноводах и, тем самым, дополнительно повысить точность измерения угловых координат воздушных объектов.
На фиг.1 представлена функциональная схема многолучевой приемной антенны РЛС, на фиг.2 - синфазно-противофазная диаграмма направленности многолучевой приемной антенны.
1
2
1
2
1
Многолучевая приемная антенна (фиг.1) содержит последовательно соединенные активную линейную антенную решетку 1, квазиоптическую линзу 2 и формирователь 3 многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности. Активная линейная антенная решетка 1 содержит СВЧ - приемники 1.1…1.N с управляемыми фазовращателями. Выходы приемников 1.1…1.N соединены приемными СВЧ - волноводами 4 с СВЧ - входами квазиоптической линзы 2. СВЧ - волноводы 4 выполнены в виде коаксиальных и/или СВЧ - линий полоскового типа равной длинны. Квазиоптическая линза является диаграммообразующей системой оптического типа. Она выполнена в виде линзы Люнеберга, линзы Гента, линзы Руза или линзы Ротмана (Proposed by W. Rotman in IEEE Trans, Antennas Propagat., Vol.AP-11, No. 6, Nov. 1963, pp.623-632; Modified by R.C. Hansen in IEEE Trans, Antennas Propagat., Vol.39, No. 4, Apr. 1991, pp.464-472). Крутизна передней и задней границы усеченного эллипса линзы 2 выбрана из условия фокусировки электромагнитных волн между соседними парами выходных зондов 5.2…5.(N-1) со смежных угловых направлений входных зондов 6.3…6.(N-2). Для устранения краевых эффектов крайние зонды 5.1, 6.1, N, N подключены к согласованным нагрузкам 7. Выходные зонды 6.2…6.(N-1) попарно соединены коаксиальными кабелями 8 равной длины с синфазными 9 и противофазными 10 входами соответствующих синфазно-противофазных мостов 11 формирователя 3 многолепестковой суммарно-разностной приемной диаграммы направленности. При этом каждый синфазно-противофазный мост 11 выполнен в виде двойного волноводного Т - моста, на суммарном 12 и разностном 13 волноводных выходах которого установлены коаксиально-волноводные переходы для соединения с приемным трактом пеленгатора.
2
1
1
1
2
+
1
2
1
2
ист
+
-
Многолучевая приемная антенна работает следующим образом. Энергия с фронтом 14 волны, приходящая от источника СВЧ - излучения с углового направления β, принимается приемными элементами 1.1..1.N антенны 1 и передается по кабелям 4 равной длинны на приемные зонды 6.1..6.N квазиоптической линзы 2. Линза 2 фокусирует принятую энергию СВЧ - излучения в области расположения двух соседних зондов из группы 5.1..6.N, соответствующих угловому направлению β. Принятое соответствующими соседними зондами из группы 6.1.. 6.N СВЧ - излучение U и U по кабелям 8 равной длины передается соответственно на входы 9 и 10 моста 11 формирователя 3 суммарно-разностных диаграмм направленности (фиг.2) на источник излучения, находящийся на угловом направлении β. При этом с выхода 12 моста 11 снимается суммарный сигнал U=U+U, а с выхода 13 этого моста - разностный сигнал U.=U-U. При этом точному угловому положению β соответствует центр суммарной диаграммы 15 и наибольшая крутизна дискриминационной характеристики разностной диаграммы 16 направленности (фиг.2). Численные значения суммарно-разностных сигналов U и U далее используются в пеленгаторе для точного определения углового положения источника радиоизлучения.
Изобретение разработано на уровне физической и цифровой модели. Результаты моделирования показали, что точность пеленгации (измерения угловых координат) источников излучений с помощью предлагаемой антенны увеличилась не менее, чем на порядок.