Курсовая работа (т): Антенна импульсной РЛС с подавлением отражений от метеоосадков

Целью изобретения является уменьшение уровня сигнала передатчика, попадающего на вход приемника.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема антенного переключателя.

Антенный переключатель содержит разветвление 1 линий передачи, одно плечо 2 которого является входом для подключения антенны, а два других плеча 3 и 4 - для подключения передатчика и приемника соответственно. Длина отрезка коаксиальной линии, включенной в плечо 4, обеспечивает максимум сопротивления прохождению мощных сигналов передатчика, и в это плечо включен LC-фильтр нижних частот, включающий первую и вторую индуктивности 5, 6, конденсатор 7 и ключевой элемент 8. В плечо 3 включен ключевой элемент 9.

Антенный переключатель работает следующим образом.

В режиме приема сигналов, наводимых в антенне, ключевые элементы 8 и 9 закрыты. При этом входное сопротивление LC-фильтра, содержащего первую и вторую индуктивности 5 и 6 и конденсатор 7, равно входному сопротивлению приемника либо волновому сопротивлению фидера, соединяющего вход приемника с плечом 4, поэтому в коаксиальной линии устанавливается режим бегущих волн и сигнал от антенны до приемника проходит без дополнительного затухания.

При работе передатчика ключевые элементы 8 и 9 открыты. Сигнал передатчика с плеча 3 через открытый ключевой элемент 9 поступает в плечо 2, к которому подключена антенна.

Коаксиальная линия, включенная в плечо 4 совместно с первой индуктивностью 5 LC-фильтра и малым сопротивлением открытого второго ключевого элемента 8, является эквивалентом короткозамкнутого отрезка длиной λ / 4.

При этом в коаксиальной линии устанавливается режим стоячих волн. Напряжение на втором ключевом элементе 8 минимально, но не равно нулю вследствие конечности сопротивления этого открытого элемента. Это напряжение дополнительно ослабляется делителем напряжения, последовательное плечо которого образовано второй индуктивностью 6, а параллельное плечо - входным сопротивлением приемника. Если сопротивление второй индуктивности 6 на частоте сигнала обозначить Х, а входное сопротивление приемника -R, то дополнительное затухание сигнала К определяется как

=

Эффективность дополнительного затухания сигнала передатчика зависит от соотношения между R и Х, но с увеличением сопротивления Х усиливается неравномерность коэффициента передачи LC-фильтра в заданной полосе частот, что и ограничивает величину достигаемого дополнительного ослабления сигнала передатчика на входе приемника.

В антенном коммутатоpе дополнительное ослабление сигнала передатчика, работающего на частоте 60 МГц, составило 14 дБ. Полоса частот по уровню 0,9 составила 5,5 МГц.

В качестве ключевых элементов были использованы pin-диоды. При мощности передатчика 20 кВт в импульсе напряжение на втором ключевом элементе составило 25 В, на входе приемника - 5 В, что позволило применить транзисторы во входной ступени приемного тракта.

В качестве ключевых элементов могут быть использованы и газовые разрядники. При использовании газовых разрядников типа РБ-2 напряжение возросло. Сопротивление газового разрядника типа РБ-2 такое же, как и используемого рin-диода типа КА528-2, увеличение напряжения можно объяснить большим индуктивным сопротивлением выводов газового разрядника.

Формула изобретения: АНТЕННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий разветвление линий передачи, одно плечо которого является входом для подключения антенны, а два других - для подключения передатчика и приемника соответственно, при этом в плечо для подключения приемника включен LC-фильтр нижних частот, включающий в себя первую индуктивность, один конец которой подсоединен к разветвлению, а другой - к одним выводам конденсатора и ключевого элемента, другие выводы которых соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня сигнала передатчика, LC-фильтр нижних частот выполнен Т-образным и его индуктивные элементы образованы последовательно соединенными первой и введенной второй индуктивностями.

Так же в структурной схеме используется вращающееся сочленение.

Вращающееся сочленение - Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) с вращающимся антенным устройством. Технический результат заключается в широкополосности волноводно-коаксиального перехода с большим диаметром коаксиальной линии, что обеспечивает большие возможности сочленения по рабочей полосе частот, уровню мощности и числу каналов. Волноводное вращающееся сочленение состоит из двух волноводно-коаксиальных переходов, подвижно сочленяемых по выходным концам проводников коаксиальной линии. Переход от волновода к коаксиальной линии выполнен путем свертывания волновода по спирали в Е-плоскости с одновременным переходом на пониженную высоту и последующей ориентации его по окружности с одновременным 90-градусным изгибом в Н-плоскости и соединением с проводниками коаксиальной линии. Также предлагается вариант волноводного вращающегося сочленения, в котором переход от волновода к коаксиальной линии выполнен делением волновода в Е-плоскости на два волноводных канала одинаковой высоты с последующим расположением волноводных выходов по окружности с одновременным 90-градусным изгибом в Н-плоскости и соединением их с проводниками коаксиальной линии. В сочленении может быть использован и четырехканальный делитель мощности. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

 <#"891786.files/image041.jpg">

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано при создании широкополосных и многоканальных вращающихся сочленений для радиолокационных станций (РЛС) с вращающимся антенным устройством.

Конструктивно волноводное вращающееся сочленение (ВВС), как правило, состоит из двух волноводно-коаксиальных переходов (ВКП), подвижно сочленяемых по коаксиальной линии. Поэтому основные характеристики ВВС (число каналов, широкополосность, уровень пропускаемой мощности) во многом определяются свойствами используемых ВКП. В известных конструкциях ВВС (патент РФ №2127011, 1996 г.) обычно используется ВКП пуговичного типа, представляющий собой короткозамкнутый с одного конца отрезок прямоугольного волновода, сочленяемый с коаксиальной линией, ориентированной перпендикулярно широкой стенке волновода. Очевидными недостатками такого ВКП, ограничивающими возможность его применения в составе ВВС, являются: узкополосность согласования, наличие режима короткого замыкания и ограничение среднего диаметра коаксиальной линии (D_cp ), который, во избежание условий распространения в нем волноводных волн высшего порядка, не должен превышать значения D_{cp   к}/ , где  _к - самая короткая длина волны рабочего диапазона длин волны. Ограничение на D_cpтакого ВКП оказывается принципиальным недостатком для применения его в составе многоканальных ВВС, так как коаксиальные линии всех каналов имеют одну общую ось, т.е. охватывают одна другую.

Целью предлагаемого изобретения является создание широкополосного ВКП с большим диаметром коаксиальной линии и на их основе - вращающегося сочленения с широкими возможностями по рабочей полосе частот, уровню мощности и числу каналов. Сущность изобретения заключается в плавном переходе от волновода к коаксиальной линии с сохранением режима бегущей волны и использованием многоканальных делителей мощности.

На фиг.1, 2 приведена конструкция ВКП улиткообразной формы, на фиг.3, 4 - ВКП с использованием двухканального делителя мощности. На фиг.5 - ВКП с четырехканальным делителем мощности.

Конструкция ВКП, приведенная на фиг.1 и 2, состоит из входного волновода 1 с фланцем 2, согласующего трансформатора выполненного в виде трехступенчатого Е-перехода 3, 4 и 5 к кольцевому волноводу 6, располагаемого по кольцу со средним диаметром D _cp. Параметры согласующего трансформатора (число ступенек, их высота b₁, b₂, b₃, длина) могут быть рассчитаны без учета влияния кривизны кольцевого волновода по таблицам (Справочник по элементам волноводной техники. М.: изд. “Сов. Радио”, 1967), исходя из требуемой полосы согласования и допустимого коэффициента отражения. Кольцевой волновод 6 с одновременным плавным изгибом в плоскости Е претерпевает 90-градусный изгиб в плоскости Н подобно винтовой лестнице, как показано на фиг.1, и возбуждает коаксиальную линию 7, образованную наружным проводником 8 и внутренним проводником 9. Собственно переход от кольцевого волновода 6 к коаксиальной линии 7 выполнен сопряжением наружного проводника 8 и внутреннего проводника 9 коаксиальной линии с наружной и внутренней стенками кольцевого волновода 6 через крышку 10, являющуюся узкой стенкой кольцевого волновода. На выходных концах наружного проводника 8 и внутреннего проводника 9 предусмотрены кольцевые проточки для дроссельного сочленения двух ВКП, образующих ВВС.

Широкополосность ВКП, в зависимости от перепада волновых сопротивлений и числа ступенек согласующего трансформатора, может достигать 40%, т.е. работать во всей рабочей полосе кольцевого волновода.

Технологически волноводная часть ВКП может быть выполнена фрезерованием на глубину широкой стенки кольцевого волновода с последующей пайкой или приваркой крышки 10 совместно с наружным проводником 8 и внутренним проводником 9.

Электропрочность ВКП определяется в основном высотой кольцевого волновода, поскольку в нем отсутствуют другие источники рассогласований.

Для предотвращения условий распространения по коаксиальной линии волноводных типов волн (Н₁₀, Н₂₀, Е₁₁и др.), приводящих к модуляции электрических параметров ВВС при вращении, средний диаметр коаксиальной линии D_cp, как и в ВКП-прототипе, не должен превышать значения  _к/ . Этот недостаток устранен в другой конструкции ВКП, приведенной на фиг.3 и 4. Входной волновод 1 делится в Е-плоскости на два волноводных канала половинной высоты 11 и 12, волноводные выходы 13 и 14 которых, располагаясь по диаметру D_cp, как и в предыдущем варианте, претерпевают 90-градусные изгибы в Н-плоскости и возбуждают коаксиальную линию со средним диаметром D_cp , формируя результирующую волну ТЕМ-типа. Очевидно, что значения диаметров D_cp и d₀ в этом случае будут в два раза большими при прочих равных условиях, по сравнению с предыдущим вариантом ВКП.

Что касается широкополосности и электропрочности, то и эти параметры улучшаются. Однако, в составе ВВС два таких ВКП могут дать резонансные провалы в характеристике потерь из-за нарушения электрической симметрии (неравенство коэффициентов деления в трехступенчатых Е-переходах или неравенство электрических длин волноводных каналов). Для устранения этих резонансов в области Е-разветвления вмонтирована коаксиальная нагрузка 15, электрически связанная с двумя волноводными выходами 13 и 14 через четвертьволновую щель 16. В коаксиальной нагрузке 15 поглощаются только противофазные составляющие волн, подходящих к E-разветвлению по двум волноводным каналам. На синфазные составляющие волн, проходящих через Е-разветвление в любом направлении, нагрузка 15 влияния не оказывает.

На фиг.5 приведена еще одна конструкция ВКП с использованием четырехканального делителя мощности. Для согласования входного волновода 1 с волноводными выходами 13, 14, располагаемыми по окружности диаметра D_cp, использованы ступенчатые трансформаторы 17.

Как и в предыдущем варианте, в области Е-разветвления установлена коаксиальная нагрузка 15. Очевидно, что с увеличением числа каналов делителя мощности пропорционально возрастают допустимый диаметр коаксиальной линии D_cp и диаметр центрального отверстия d₀, что является существенным для многоканальных ВВС.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

. Волноводное вращающееся сочленение, состоящее из двух волноводно-коаксиальных переходов, подвижно сочленяемых по выходным концам проводников коаксиальной линии, отличающееся тем, что переход от волновода к коаксиальной линии выполнен путем свертывания волновода по спирали в Е-плоскости с одновременным переходом на пониженную высоту, последующей ориентации его по окружности с одновременным 90-градусным изгибом в Н-плоскости и соединением с проводниками коаксиальной линии.

. Волноводное вращающееся сочленение, состоящее из двух волноводно-коаксиальных переходов, подвижно сочленяемых по выходным концам проводников коаксиальной линии, отличающееся тем, что переход от волновода к коаксиальной линии выполнен делением волновода в Е-плоскости на два волноводных канала одинаковой высоты с последующим расположением волноводных выходов по окружности с одновременным 90-градусным изгибом в Н-плоскости и соединением их с проводниками коаксиальной линии.

. Волноводное вращающееся сочленение по п.2, отличающееся тем, что переход от волновода к коаксиальной линии выполнен с использованием четырехканального делителя мощности.

. Волноводное вращающееся сочленение по п.2, отличающееся тем, что в Е-разветвлениях волноводных каналов вмонтирована коаксиальная нагрузка, электрически связанная с волноводными выходами через четвертьволновую щель.

В качестве облучателя используется гофрированный рупор.

Фиг.

Патент на полезную модель №:140983

Автор: Букреев Валентин Григорьевич (RU), Коваленко Светлана Даниловна (RU)

Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Таганрогский научно-исследовательский институт связи" (ОАО "ТНИИС") (RU)

Дата публикации:20 Мая, 2014

Начало действия патента:26 Декабря, 2013

Полезная модель «Широкополосный гофрированный рупор» относится к области техники СВЧ и предназначен для приема и излучения СВЧ сигналов в широком диапазоне частот. Технической задачей на решение которой направлена полезная модель, является построение конструктивно простого рупора с осесимметричной ДН с уровнем боковых лепестков ниже 30 дБ и шириной на уровне минус 3 дБ, равной 45±3° и значением КСВН<1,3 в диапазоне частот f_макс/f_мин2. Широкополосный гофрированный рупор состоит из усеченной конической секции, на внутренней поверхности которой выполнены канавки и круглого волновода, при этом усеченная коническая секция с углом при вершине, равным 120°, диаметром большого основания, равным 2,8_мин, где _мин - минимальная длина волны рабочего диапазона частот, и диаметром малого основания, равным 1,33_мин, состоит из двух участков, первый из которых имеет три канавки, параллельные оси секции, с периодом равным 0,13_мин, глубина первой канавки, примыкающей к окружности большого основания конической секции, равна 0,28_мин, а глубина второй и третьей канавок, равна по 0,22_мин, второй участок расположен от третьей канавки до меньшего основания конической секции. Переход с круглого волновода, образованного малым основанием усеченной конической секции на прямоугольный волновод со сторонами а=1,330_мин и в=0,436_мин имеет длину, равную 0,77_мин. Габаритная высота широкополосного гофрированного рупора составляет 1,2_мин. Илл. 1.