Полезная модель относиться к технике СВЧ-антенн и может быть использована в радиоэлектронных системах в качестве активной фазированной антенной решетки, в частности, в бортовых и корабельных локаторах и системах радиопротиводействия.
Техническим результатом является повышения надежности управления лучом за счет использования плазменного отражателя.
Сущность полезной модели заключается в том, что антенна выполнена в виде катушки Гельмгольца состоящая из вакуумной камеры, облучателя, линейного катода и анода, при этом на катушку нанесен слой плазмы от которой отражается сигнал. Ил.1.
Полезная модель относится к технике СВЧ-антенн и может быть использована в радиоэлектронных системах в качестве активной фазированной антенной решетки, в частности, в бортовых и корабельных локаторах и системах радиопротиводействия.
Среди последних разработок в области создания ФАР, ведущихся в странах ЕС, - многофункциональная РЛС с ФАР, предназначенная для установки на корабле. РЛС на передатчике с ЛБВ работает в С-диапазоне волн. Дальность обнаружения целей достигает 180 км. Антенная решетка вращается по азимуту со скорость. 60 об/мин. В угломестной плоскости производится фазовое управление лучом.
Известна пространственная приемопередающая фазированная антенная решетка. Патент 2287876 Россия, МПК H01Q 3/36, 2006 г. Решетка выполнена в виде матрицы и содержит задающий смеситель, на который подаются сигналы задающих частот f и f, выходные сигналы служебных частот f 1 =f и f 2 =f-f которого через соответствующие фазовращатели подаются соответственно на строки и столбцы матрицы, в точках пересечения строк и столбцов матрицы расположены смесители, выход каждого из которых соединены с соответствующими циркулятором, подключенным через соответствующий приемный усилитель.
Известна и пассивно-активная фазированная антенная решетка СВЧ-диапазона. Патент РФ 2299502, 2006 г. (прототип). Решетка состоит из n излучающих элементов, n приемопередающих модулей (ППМ) и распределительной системы, при этом в состав ППМ входят m активных ППМ, каждый из которых содержит усилитель мощности передающего канала, малошумящие усилители приемного канала, фазовращатели и схему управления и контроля, и (n-m) пассивных ППМ, каждый из которых содержит фазовращатель и схему управления фазовращателем.
Недостатками, как аналога, так и прототипа является низкая надежность системы управления лучом, большие габариты, а также низкая точность и скорость установки луча.
Целью полезной модели является повышения надежности управления лучом за счет использования плазменного отражателя.
Поставленная цель достигается тем, что фазированная антенная решетка СВЧ-диапазона, содержащая излучающие и приемопередающие элементы, усилители мощности передающего и приемного канала, а также схему управления фазовращателем, выполнена в виде катушки Гельмгольца состоящей из вакуумной камеры, облучателя, линейного катода и анода, при этом на катушку нанесен слой плазмы от которой отражается электронный сканирующий луч, причем плазменный слой создается в вакуумной камере при газовом разряде между анодной пластиной и линейным катодом, который представляет собой линейку элементов определенного адреса на двухкоординатной сетке катода.
На Фиг. Показана функциональная схема антенны с электронным сканированием луча.
Она содержит:
1 - вакуумную камеру;
2 - слой плазмы;
3 - облучатель;
4 - катушку Гельмгольца;
5 - линейный катод;
6 - отраженный сигнал;
В такой антенне электронное управление лучами осуществляется с помощью плазменного отражателя.
Плазма при достаточной плотности обладает способностью отражать электромагнитную энергию. Причем чем выше частота облучения, тем большую плотность имеет плазма.
Плазменный слой 2 создается в вакуумной камере 1 при газовом разряде между анодной пластиной 7 и линейным катодом 5, который представляет собой линейку элементов определенного адреса на двухкоординатной сетке катода. Изменяя положение линейного катода 5, можно вращать плазменный слой 2 и тем самым сканировать отраженный луч 6 по азимуту. Сканирование луча по углу места производят изменением наклона плазменного отражателя путем регулирования магнитного поля катушек Гельмгольца. Последние размещены вокруг отражателя так, чтобы не блокировать СВЧ-сигнал. Положением линейного катода 5 и значением магнитной индукции управляет система управления (компьютер).
Согласно расчетам, точность установки луча в заданном направлении составляет 1-2°. Время переориентации луча - около 10 мкс.
Для образования плазменного слоя 2 в камере 1 достаточно поддерживать вакуум примерно 15 Па. Магнитная индукция должна составлять около 0,02 Тл, ток - порядка 2 А и напряжение - 20 кВ. Размер отражателя порядка 50×50×1 см. Уровень боковых лепестков при этом составляет - 20 дБ.
В числе достоинств заявляемой антенны - возможность быстрой и точной установки луча, что позволяет одновременно выполнять операции поиска и сопровождения группы целей, а также формировать разные диаграммы направленности. Кроме того, такая антенна обладает широкой полосой частот, в результате чего один и тот же плазменный отражатель можно использовать с разными облучателями. Диапазон предлагаемой антенны от 5 до 50 ГГц. В отличие от обычных отражательных антенн, которые существенно повышают эффективную площадь рассеяния локатора при облучении его средствами радиоразведки вероятного противника, это параметр в плазменной антенне невелик. Тепловое излучение антенны также невелико, поскольку тепловая энергия сосредоточена внутри плазмы и не излучается наружу.
Фазированная антенная решетка СВЧ-диапазона, содержащая излучающие и приемопередающие элементы, усилители мощности передающего и приемного канала, а также схему управления фазовращателем, отличающаяся тем, что антенна выполнена в виде катушки Гельмгольца, состоящей из вакуумной камеры, облучателя, линейного катода и анода, при этом на катушку нанесен слой плазмы, от которой отражается электронный сканирующий луч, причем плазменный слой создается в вакуумной камере при газовом разряде между анодной пластиной и линейным катодом, который представляет собой линейку элементов определенного адреса на двухкоординатной сетке катода.
Похожие патенты:
Усилитель мощности СВЧ-сигнала относится к области электротехники и применяется для увеличения дальности передачи информации и улучшения работы радиооборудования беспилотного летательного аппарата (бпла). Отличительной особенностью устройства является способность при передаче информации снижать фазовый и амплитудный разбросы, поддерживать стабильные технические характеристики в СВЧ-диапазоне.
Вторая часть статьи посвящённой способам увидеть что там за горизонтом.
Прочитав комментарии к , решил более подробно рассказать о СДВ связи и РЛС на принципах "небесного луча", о РЛС работающие на принципах "земного луча" будет в следующей статье, уж если рассказывать то рассказывать последовательно.
Загоризонтные РЛС, попытка инженера обьяснить сложное по простому. (часть вторая) "Русский дятел", "Зевс" и "Антей".
ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ
В первой части статьи я рассказал основы необходимые для понимания. Поэтому если вдруг что то стало непонятно, читайте её, узнаете что-то новое или освежите забытое. В этой части решил перейти от теории к конкретике и вести рассказ опираясь на реальные образцы. Для примеров, во избежании вбросов, дезинформации и разжигании пуканов диванных аналитиков, буду использовать системы которые давно поставлены в строй и не являются секретными. По скольку это не является моей специализацией, я рассказываю то что узнал в бытность мою студентом от преподов, на предмете "Основы Радиолокации и Радионавигации", и то что нарыл по разным источникам на просторах паутины. Комрады хорошо подкованные в этой теме, если найдёте неточность, конструктивная критика всегда приветствуется.
"РУССКИЙ ДЯТЕЛ" ОН ЖЕ "ДУГА"
"ДУГА" является первой загоризонтной РЛС в союзе (не путать с надгоризонтными) предназначенной для обнаружения пусков баллистических ракет. Известно о трех станциях этой серии: Экспериментальная установка «ДУГА-Н» возле Николаева, "ДУГА-1" в посёлке Чернобыль-2, "ДУГА-2" в посёлке Большая Картель рядом с Комсомольском-на-Амуре. На данный момент все три станции выведены из эксплуатации их электронное оборудование демонтировано, также демонтированы антенные решетки кроме станции находящийся в Чернобыле. Антенное поле станции "ДУГА" одно из самых заметных сооружений в зоне отчуждения после здания самой ЧАЭС.
Антенное поле "ДУГИ" в Чернобыле, хотя оно больше похоже на стенку)
Станция работала в КВ диапазоне на частотах 5-28МГц. Обратите внимание что на фото видно, грубо говоря, две стены. По скольку нельзя было создать одну достаточно широкополосную антенну, было принято решения разбить рабочий диапазон на две антенны, каждая рассчитанная на свою полосу частот. Сами антенны не являются одной цельной антенной а состоят из множества относительно небольших антенн. Такая конструкция называется Фазированной Антенной Решёткой (ФАР). На фото с низу одни сегмент такой ФАР:
Так выглядит один сегмент ФАР "ДУГИ", без несущих конструкций.
Расположение отдельных элементов на несущей конструкции
Пару слов о том что такое ФАР. Некоторые просили меня описать что это такое и как это работает, уже думал начать, но пришёл к выводу что придётся это делать в виде отдельной статьи, так как нужно рассказать кучу теории для понимания, так что статья про ФАР будет в будущем. А если в двух словах то: ФАР позволяет принимать радиоволны приходящие на неё с определённого направления и отфильтровывать всё то что приходит с других направлений, при чем изменять направление приёма можно не меняя положения ФАР в пространстве. Что интересно эти две антенны, на снимках с верху, принимающие, то-есть они не могли ничего передавать (излучать) в пространство. Бытует ошибочно мнение что излучателем для "ДУГИ" был находящийся рядом комплекс "КРУГ", это не так. ВНЗ "КРУГ" (не путать с ЗРК КРУГ) был предназначен для других целей, хоть и работал в паре с "ДУГОЙ", о нём будет ниже. Излучатель дуги находился в 60 км от Чернобыля-2 возле города Любеч (Черниговская область). К сожалению не смог найти не одной достоверной фотографии сего объекта, есть только словесное описание: "Передающие антенны также построены по принципу фазированной антенной решётки и были меньше и ниже, их высота составляла 85 метров.". Если кто вдруг обладает фотографиями этого сооружения буду очень благодарен. Приёмная система ЗРЛС "ДУГА" потребляла около 10 МВт, сколько потреблял передатчик сказать не могу ибо цифры уж очень отличаются в разных источниках, на вскидку могу сказать что мощность одного импульса была не меньше 160 МВт. Хочу обратить внимание что излучатель был импульсный, как раз эти импульсы, которые слышали в своём эфире американцы, и дали название для станции "дятел". Использование импульсов необходимо для того чтобы при их помощи можно достичь больше излучаемой мощности чем постоянная потребляемая мощность излучателя. Это достигается путём накопления энергии в период между импульсами, и излучение этой энергии в виде кратковременного импульса. Обычно время между импульсами, не меньше чем в десять раз, превышает время самого импульса. Именно такое колоссальное потребление энергии объясняет постройку станции в относительно близости от АЭС - источника энергии. Вот как кстати звучал "русский дятел" в американском радиоэфире. Что касается возможностей "ДУГИ" то станции этого типа могли засекать только массированный старт ракет при котором образуется большое количество факелов ионизированного газа от двигателей ракет. Нашёл вот такую картинку с секторами обзора трех станций типа "ДУГА":
Эта картинка является правильно отчасти потому что показывает только направления обзора, а сами сектора обзора обозначенный не правильно. В зависимости от состояния ионосферы угол обзора был примерно равен 50-75 градусов, хотя на картинке он показан в градусов 30 максимум. Дальность обзора опять же зависела от состояния ионосферы и была не меньше 3 тыс км, а в лучшем случае можно было видеть пуски аж за экватором. Из чего можно было сделать вывод что станции просматривали всю территорию северной Америки, Арктики, и северные части атлантического и тихого океанов, одним словом почти все возможные районы пуска баллистических ракет.
ВНЗ "КРУГ"
Для корректной работы ЗРЛС и определения оптимальной трассы прохождения зондирующего луча необходимо иметь точные данные о состоянии ионосферы. Для получения этих данных была предназначена станция Возвратно Наклонного Зондирования (ВНЗ) ионосферы "КРУГ". Станция состояла из двух колец антенн похожих как на ФАР "ДУГИ" только расположенных вертикально, всего было 240 антенн высотой 12 метров каждая, и одна антенна стояла на одноэтажном здании в центре кругов.
ВНЗ "КРУГ"
В отличии от "ДУГИ" приёмник и передатчик находятся в одном месте. В задачу этого комплекса входило постоянно определять длины волн которые с наименьшим затуханием распространяются в атмосфере, дальность их распространения и углы под которыми волны отражаются от ионосферы. По этим параметрам высчитывалась трасса прохода луча до цели и обратно и приёмная ФАР настраивалась таких образом что бы принимать только свой отражённый сигнал. Простыми словами вычисляли угол прихода отражённого сигнала и создавали в этом направлении максимальную чувствительность ФАР.
СОВРЕМЕННЫЕ ЗРЛС "ДОН-2Н" "ДАРЬЯЛ", "ВОЛГА", "ВОРОНЕЖ"
Эти станции стоят до сих пор на боевом дежурстве (кроме дарьяла), достоверной информации по ним крайне мало, поэтому озвучу их возможности поверхностно. В отличии от "ДУГИ" эти станции могут фиксировать отдельные пуски ракет, и даже обнаруживать крылатые ракеты летящие на сверх малых. В целом конструкция не изменилась, это те же ФАР служащие для приёма и передачи сигналов. Поменялись используемые сигналы, они такие же импульсные, но теперь они размазаны равномерно по рабочей полосе частот, простыми словами это уже не стук дятла, а равномерный шум, который сложно выделить на фоне других шумов не зная изначальной структуры сигнала. Так же поменялись частоты, если дуга работала в КВ диапазоне то "Дарьял" способен работать в КВ, УКВ и УВЧ. Определят цели теперь могут не только по выхлопу газа но и по самой тушке цели, о принципах обнаружения целей на фоне земли я рассказывал уже в прошлой статье.
ДАЛЬНЯЯ СДВ РАДИОСВЯЗЬ
В прошлой статье я кратко рассказывал о километровых волнах. Может в будущем сделаю статью по этим видам связи, а сейчас кратко расскажу на примерах двух передатчиков "ЗЕВС" и 43-ем узле связи ВМФ России. Заголовок СДВ чисто символический, так как эти длины выпадают из обще принятых классификаций, а системы использующие их единичны. ЗЕВС использует волны длинной 3656 км и частотой 82 герца. Для излучения используют особую антенную систему. Находят участок земли с максимально низкой удельной проводимостью, в него на расстоянии 60 км забивают на глубину 2-3 км два электрода. Для излучения на электроды подаётся высоковольтное напряжение с заданной частотой (82 Гц), по скольку сопротивление земной породы крайне велико между электродами, электрическому току приходиться идти через более глубокие слои земли, тем самым превращая их в огромную антенну. Во время работы "Зевс" потребляет 30 МВт, но излучаемая мощность составляет не больше 5 Ватт. Однако этих 5 Ватт полностью хватает для того что бы сигнал прошёл полностью весь земной шар насквозь, работу "Зевса" регистрируют даже в Антарктиде, хотя сам он расположен на Кольском полуострове. Если придерживаться старых советских норм "Зевс" работает в КНЧ (крайне низкие частоты) диапазоне. Особенность этого типа связи в том что она односторонняя, поэтому её назначение передавать условные короткие сигналы, услышав которые, подлодки всплывают на небольшую глубину для связи с командным центром или выпускают радиобуй. Что интересно "Зевс" оставался секретным до 1990-х годов, пока ученые Стэнфордского университета (Калифорния) не опубликовали ряд интригующих заявлений, касающихся исследований в области радиотехники и радиопередачи. Американцы стали свидетелями необычного явления - научная радиоаппаратура, размещенная на всех континентах Земли регулярно, в одно и то же время, фиксирует странные повторяющиеся сигналы на частоте 82 Гц. Скорость передачи за один сеанс - три знака каждые 5-15 минут. Сигналы поступают прямо из земной коры - у исследователей возникает мистическое ощущение, будто бы сама планета разговаривает с ними. Мистика - удел средневековых мракобесов, а продвинутые янки сразу догадались, что имеют дело с невероятным КНЧ-передатчиком, размещенным где-то на другом конце Земли. Где? Ясно где - в России. Похоже, эти безумные русские «закоротили» целиком всю планету, используя её в качестве гигантской антенны для передачи зашифрованных сообщений.
43-й узел связи ВМФ России представляет несколько иной тип длинноволнового передатчика (радиостанция «Антей», RJH69). Станция расположена вблизи городка Вилейка, минская область, РБ, антенное поле занимает площадь 6,5 квадратных километра. Состоит из 15 мачт высотой 270 метров и трех мачт высотой в 305 метров, между мачт натянуты элементы антенного поля, общий вес которых составляет около 900 тон. Антенное поле расположено над заболоченными участками земли что обеспечивает хорошие условия для излучения сигнала. Я сам был рядом с этой станцией и могу сказать что просто словами и картинками не передать тех размеров и ощущений которые вызывает эта громадина в реальности.
Так выглядит антенное поле на гугл картах, хорошо видны просеки над которыми натянуты основные элементы.
Вид с одной из мачт "Антея"
Мощность "Антея" не менее 1 МВт, в отличии от передатчиков ЗРЛС он не является импульсным, то есть во время работы излучает этот самый мега Ватт или больше, всё время работы. Точная скорость передачи информации не известна но если проводить аналогию с немецким трофейным "Голиафом", не меньше 300 бит/с. В отличии от "Зевса" связь уже является двух сторонней, подлодки для связи используют либо много километровые проволочные буксируемые антенны, либо специальные радио буи которые выпускаются подлодкой с большой глубины. Для связи используется СДВ диапазон, дальность связи охватывает всё северное полушарие. Преимущества СДВ связи что её кране сложно заглушить помехами, а так же она может работать в условиях ядерного взрыва и после него в то время как более высоко частотные системы не могут наладить связь из-за помех в атмосфере после взрыва. По мимо связи с подлодками "Антей" используется для радио разведки и передачи сигналов точного времени системы "Бета".
ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ
Это не завершающая статья о принципах заглянуть за горизонт, будут ещё, в этой по просьбам читателей я сосредоточился на реальных системах вместо теории.. Так же прошу прощения за задержку с выходом, я не блогер или житель интернета, у меня есть работа которую я люблю и которая периодически очень "любит" меня, поэтому статьи пишу между делом. Надеюсь читать было интересно, потому что я всё ещё нахожусь в режиме пробы пера и не определился до сих пор в каком стиле писать. Конструктивная критика как всегда приветствуется. Ну и специально для филологов анекдот в конце:
Препод по матану про филологов:
— ...Да плюньте в лицо тому, кто говорит, что филологи - это нежные фиалочки с горящими глазами! Я вас умоляю! На самом деле они мрачные желчные типы, готовые язык собеседнику вырвать за фразы, типа "оплатите за воду", "мое день рождение", "дырка в пальте"...
Голос с задней парты:
— А что не так с этими фразами?
Препод, поправив очки:
— А на вашем трупе, молодой человек, они бы еще и попрыгали.
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике и может быть использовано в качестве широкополосной антенной системы с управляемой диаграммой направленности при обеспечении радиосвязи ионосферными волнами в КВ и УКВ диапазонах. Цель изобретения - разработка антенной системы, обеспечивающей при одном типоразмере работу широкодиапазонных передатчиков, требующих высокого качества согласования с антенной. Фазированная антенная решетка (ФАР) состоит из идентичных плоских элементов, каждый из которых образован парой ортогональных компланарных вибраторов длиной L с треугольными плечами 1 (величина L равна минимальной длине волны в рабочем диапазоне). Центральный элемент и связанные с ним посредством к.з. проводников 2 периферийные элементы составляют ортогональную пару вибраторов НЧ диапазона. Все периферийные элементы, в том числе и входящие в состав НЧ вибратора, образуют ФАР ВЧ диапазона. Возбуждение антенной системы раздельное для горизонтальных (г-г") и (в-в") вибраторов, но возможно и совместное в целях реализации кругополяризованного излучения. ФАР обеспечивает работу в 40-кратном диапазоне при уровне КБВ не менее 0,5. 6 ил.
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике и, в частности, может быть использовано в качестве приемо-передающей подземной или стелющейся антенной системы для работы ионосферными волнами в КВ и УКВ диапазонах. Известные подземные и приземные антенны КВ и УКВ диапазонов (Сосунов Б. В. Филиппов В.В. Основы расчета подземных антенн. Л. ВАС, 1990). Многосекционные подземные антенны-аналоги выполнены в виде группы параллельных синфазных изолированных вибраторов. Для повышения коэффициента усиления используется несколько таких групп, размещаемых одна за другой и фазируемых соответствующим образом. Недостатками известных аналогов является узкий диапазон рабочих частот по согласованию из-за резких изменений входного сопротивления, ограниченный сектор сканирования луча, а также большие габариты. Для обеспечения работы в требуемом диапазоне и заданных направлениях необходимо иметь несколько типоразмеров. Наиболее близкой по своей технической сущности к заявляемой фазированной антенной решетке (ФАР) является известная ФАР СГДП 3,6/4 РА (Айзенберг Г.З. и др. Коротковолновые антенны. М. Радио и связь, 1985, с. 271-274, рис. 13.11.). Антенна-прототип состоит из группы плоских элементов (ПЭ), выполненных из металлических проводников. Каждый ПЭ представляет собой излучатель в виде симметричного вибратора из двух треугольных плеч, внешние концы которых соединены к. з. проводниками. Все элементы объединены общим фидерным трактом и образуют синфазную или фазируемую (в случае включения в фидерный тракт фазирующих устройств) решетку. Элементы расположены компланарно в пределах прямоугольника, ограничивающего апертуру ФАР и подвешены вертикально на мачтах ФАР, благодаря применению элементов, состоящих из излучателей с треугольными плечами, имеет широкий диапазон рабочих частот и лучше согласование. Однако прототип обладает недостатками. Коэффициент перекрытия рабочего диапазона (отношение максимальной рабочей частоты к минимальной) антенной решетки СГДП 3,6/4 РА равный 2,14, значительно меньше значения данного параметра у современных передатчиков и не позволяет обходиться одним типоразмером при обеспечении связи на различные расстояния. Сектор управления диаграммой направленности (ДН) в горизонтальной плоскости, равный 60 o , ограничивает возможности данной антенны при работе в радиосети. Кроме того, антенна обладает большими габаритам и низкой защищенностью, а также не обеспечивает работу независимо с вертикальной и горизонтальной поляризацией или кругополяризованной волной. Задача изобретения создание широкополосной ФАР, предназначенной для использования в качестве приземной или подземной антенны КВ и УКВ диапазонов, обеспечивающей управление ДН во всем верхнем полупространстве при снижении размеров излучающей поверхности. Поставленная задача достигается тем, что в известной ФАР, содержащей группу ПЭ, каждый из которых включает пару треугольных излучателей, установленных компланарно в пределах прямоугольника, ограничивающего апертуру ФАР, и подключенных к фидерному тракту, в каждый ПЭ введена дополнительная пара идентичных излучателей, установленных компланарно и ортогонально первой. Все ПЭ расположены горизонтально в пределах полупроводящей среды или на ее поверхности. Внешние концы треугольных излучателей, принадлежащих к примыкающим друг к другу ПЭ, электрически соединены. Внешние концы треугольных излучателей, принадлежащих периферийным ПЭ, соединены по периметру апертуры ФАР дополнительными к.з. проводниками. Внешние концы треугольных излучателей, примыкающие с двух сторон к большим диагоналям ФАР, электрически развязаны, а внешние концы остальных треугольных излучателей соединены короткозамкнутыми проводниками. Фидерный тракт НЧ канала подключен к вершинам треугольных излучателей ПЭ, расположенного в центре ФАР. Вершины треугольных излучателей остальных ПЭ подключены к фидерному тракту ВЧ канала. Ортогональные излучатели в каждом ПЭ запитаны независимо, т.е. могут возбуждать либо каждый в отдельности с линейной поляризацией, либо со сдвигом 90 o , чем достигается кругополяризованное излучение. При такой схеме ФАР реализуется двукратное использование одних и тех же элементов для работы как в НЧ так и в ВЧ диапазонах (с коэффициентом перекрытия 5,33 и 7,5 соответственно) с согласованием на уровне КБВ не менее 0,5. В целом предлагаемая ФАР работает в диапазоне с 40-кратным перекрытием. При этом на резонансной частоте площадь ее излучающей поверхности в 1,6 раза меньше, чем у прототипа. На фиг. 1 показан общий вид ФАР; на фиг. 2 плоский элемент; на фиг. 3 четырех- и трехшунтовой ПЭ; на фиг. 4 фидерная система; на фиг. 5, 6 - результаты экспериментальных исследований. ФАР, показанная на фиг. 1, состоит из N (для примера принято N 9) идентичных ПЭ. Вариант исполнения ПЭ изображен на фиг. 2. Каждый ПЭ образован ортогональной парой плоских вибраторов г-г" и в-в" длиной 2L 1 с плечами в виде равносторонних треугольников 1. Примыкающие концы треугольных излучателей соседних ПЭ, соединены электрически (линии m-m"). Периферийные концы треугольных излучателей ПЭ соединены к.з. проводниками 2 (фиг.3), за исключением треугольных излучателей, примыкающих с двух сторон к большим диагоналям c-c" и p-p", т.е. эти излучатели электрически развязаны (фиг.3). При таком условии центральный ПЭ к.з. проводников не м не менее (фиг. 2). Концы треугольных излучателей в-в" и г-г", размещенные на внешних краях ФАР, соединены дополнительно проводниками 3 (при этом каждый проводник 3 совместно с двумя проводниками образует замкнутый контур, который может быть заполнен дополнительными проводниками или заменен сплошной металлической пластиной такой же формы). Каждый ПЭ имеет поперечные и продольные размеры 2L= min (где min - минимальная длина волны в рабочем диапазоне), а в целом ФАР представляет собой квадрат со стороной 
. Фидерная система ФАР, показанная на фиг. 4, состоит из двух идентичных групп, питающих горизонтальные г-г" и вертикальные в-в" излучатели ПЭ. На фиг. 1 показана фидерная группа горизонтальных излучателей. Она включает фидер 4 НЧ вибратора и (N-1) фидеров 5 ВЧ вибраторов. Экранные оболочки 6 фидеров 4, 5 электрически соединены с вершинами левых треугольных излучателей горизонтальных вибраторов, а центральные проводники 7 этих фидеров таким же образом подключены к правым треугольным излучателям. Фидер 4 НЧ элемента подключен непосредственно к передатчику (приемнику). Фидеры 5 ВЧ элементов для обеспечения фазирования антенной решетки и сопряжения с выходом передатчика подключены через управляемые линии задержки (УЛЗ) 8 и делитель мощности 9 (при работе на прием устройство сопряжения 1:8). Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подаче напряжения возбуждения по фидеру 4 к точкам г-г" (для вертикального вибратора в-в") ток от указанных точек течет по плечам ромбической формы, образованным соединенными между собой треугольными излучателями 1 центрального и боковых ПЭ, а также от точек Е и Е" через проводники 2 к точкам Н и Н" ортогональных треугольных излучателей периферийных ПЭ, далее по ним в поперечном направлении к точкам К и К", от каждой из которых по парам расположенных на внешней стороне ФАР проводников 2 (или заменяющим их пластинам). Для работы ФАР ВЧ диапазона мощность передатчика в делителе 9 делится на 8 идентичных каналов, в каждом из которых с помощью УЛЗ 8 создается требуемый сдвиг фаз, и далее по фидерам 5 осуществляется возбуждение ПЭ. При подаче напряжения возбуждения к входу одного из вибраторов (горизонтального иди вертикального) каждого ПЭ, другой вибратор совместно с проводниками образует к.з. перемычку, соединяющую концы возбуждаемого излучателя, чем достигается улучшение согласования в нижней части диапазона. Экспериментальные исследования предлагаемой ФАР проводились на макете, предназначенном для работы в диапазоне 1,5-60 МГц, изготовленном из листовой стали толщиной 2 мм. Размеры макета 15 х 15 м 2 , почва сухая (=5, =0,001 См/м). Фидерная система ВЧ ФАР была выполнена из коаксиальных кабелей РК-75-9-12 длиной (140-0,1) м, возбуждение НЧ элементов осуществлялось по кабелям РК-75-17-12 длиной (120 -0,1) м. Диаграммообразующая схема включала трансформаторный делитель мощности 1:8 и 8-канальную 4-разрядную управляемую линию задержки, образованную отрезками коаксиального кабеля с фторопластовой изоляцией длиной 0,66 м, 1,32 м, 2,64 м и 5,28 м. В качестве передающего устройства использовалось изделие "Факел-Н1" (диапазон рабочих частот 1,5-60 МГц, мощность до 4 кВт). В ходе исследований измерялись входные сопротивления НЧ элементов, ВЧ элементов по отдельности и в составе ФАР, по которым рассчитывались значения КБВ, а такие динамические диаграммы направленности на различных частотах. Значения КБВ, НЧ элемента, отдельного ВЧ элемента и ФАР в целом, показанные на фиг.5, подтверждают высокое качество согласования во всем рабочем диапазоне. Динамические диаграммы направленности ФАР в нижней, средней и верхней частях диапазона приведены на фиг.6 (графики а, б, в соответственно). Сплошной линией изображены расчетные ДН, крестиками - результаты измерений. Видно, что во всем диапазоне ФАР обеспечивает формирование максимума излучения в заданном направлении.
Формула изобретения
Фазированная антенная решетка, содержащая группу плоских элементов, каждый из которых включает пару треугольных излучателей, установленных компланарно в пределах прямоугольника, ограничивающего апертуру фазированной антенной решетки, и подключенных к фидерному тракту, отличающаяся тем, что плоские элементы расположены горизонтально в пределах полупроводящей среды или на ее поверхности, в каждый плоский элемент введена вторая пара идентичных излучателей, установленная компланарно и ортогонально первой, внешние концы треугольных излучателей, принадлежащих примыкающим друг к другу плоским элементам, электрически соединены, а внешние концы треугольных излучателей, принадлежащих периферийным плоским элементам, соединены по периметру апертуры фазированной антенной решетки дополнительными короткозамыкающими проводниками, причем внешние концы треугольных излучателей, примыкающие с двух сторон к большим диагоналям фазированной антенной решетки, электрически развязаны, а внешние концы остальных треугольных излучателей соединены короткозамыкающими проводниками, при этом фидерный тракт низкочастотного канала подключен к вершинам треугольных излучателей плоского элемента, расположенного в центре фазированной антенной решетки, а вершины треугольных излучателей остальных плоских элементов подключены к фидерному тракту высокочастотного канала, причем ортогональные треугольные излучатели в каждом плоском элементе запитаны независимо.
