ФИДЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СИГНАЛА И АНТЕННА (ВАРИАНТЫ)

ФИДЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СИГНАЛА И АНТЕННА (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2107974 (13) C1

(51) 6 H01Q21/00, H01P5/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94046292/09 
(22) Дата подачи заявки: 1993.06.25 
(31) Номер конвенционной заявки: 07/904,597 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1992.06.26 
(33) Страна приоритета: US 
(45) Опубликовано: 1998.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US, патент, 4231040, кл. H 04 B 7/00, 1980. US, патент, 4977406, кл. H 04 B 7/00, 1990. 
(71) Заявитель(и): Авко Корпорейшн (US) 
(72) Автор(ы): Брайаноз Джеймз[US]; Соул Тимоти[US]; Хэррис Майкл[US] 
(73) Патентообладатель(и): Авко Корпорейшн (US) 
(86) Номер и дата международной или региональной заявки: US 93/06202 (25.06.93) 

(54) ФИДЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СИГНАЛА И АНТЕННА (ВАРИАНТЫ) 

Полосковая или микрополосковая фидерная система распределяет электромагнитную энергию между потребляющими ее устройствами, такими как излучатели антенной решетки. В фидерной системе вытянутые узлы СВЧ ответвителей расположены рядом друг с другом и образуют двумерную матрицу, соответствующую двумерной решетке излучателей, состоящей из рядов и столбцов, причем есть возможность управлять движением луча в направлении, перпендикулярном рядам. В каждом узле используются различные виды ответвителей, обеспечивая изменение как амплитуды, так и фазы излучения соответствующих излучателей в каждом ряду. Ответвители включают ответвитель Уилкинсона, гибридный ответвитель обратной волны и служат делителями мощности при ее передаче. Сигнал с первого выхода первого ответвителя подается на следующий ответвитель ряда ответвителей, а оставшаяся мощность со второго выхода ответвителя подается на антенный излучатель. В каждом узле ответвителей имеется магистральный проводник, который соединяет ответвители, формируя узел ответвителей с требуемой небольшой ши риной, меньшей приблизительно одной длины волны в свободном пространстве. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к распределению (подаче) электромагнитной энергии от источника энергии к потребляющим энергию устройствам, таким как излучатели антенной решетки, и, более конкретно, к подаче с помощью системы СВЧ ответвителей, расположенных в одной плоскости в виде рядов и столбцов, энергии на фиксированной частоте или в полосе частот с возможностью управления лучом антенной решетки в плоскости, перпендикулярной плоскости излучателей антенны, и обеспечения при этом подачи сигналов различной фазы и амплитуды на соседние излучатели с помощью фидерного устройства.

Двумерную антенную решетку можно рассматривать в системе координат XYZ, где X, Y и Z - взаимно ортогональные координатные оси, причем излучатели расположены рядами вдоль оси Y и столбцами вдоль оси X. Общеизвестны антенны с управляющими цепями для управления амплитудной и фазой сигнала, излучаемого каждым излучателем. Эти управляющие цепи состоят, например, из электрически управляемых фазовращателя и аттенюатора или усилителя. Управляющие цепи располагаются в направлении Z, перпендикулярном к плоскости расположения излучателей и излучающему раскрыву антенны. Чтобы обеспечить луч хорошей формы без чрезмерных лепестков высших порядков, расстояния между центрами излучателей и соответствующее расстояние между управляющими цепями должно быть меньше приблизительно одной длины волны электромагнитного излучения излучателя в свободном пространстве, например, меньше или равном 0,9 длины волны для формирования неподвижного относительно антенны луча. Однако для антенны, предназначенной для создания сканирующего относительно нее луча, это расстояние обычно меньше длины волны, но больше или равно половине длины волны вдоль координатной ординатной оси, по направлению которой должен сканировать луч.

Проблема заключается в том, что для некоторых антенн упомянутые управляющие цепи могут иметь чрезмерные размеры и вес, в особенности для антенн, обеспечивающих возможность сканирования вдоль одной или двух координатных осей. Для антенных решеток, формирующих только неподвижный луч или луч, который можно управлять лишь в одном направлении, X или Y, для уменьшения размеров и веса антенны предпочтительной является планарная конфигурация фидерной системы для излучателей. Известны такие планарные системы, например, в виде набора параллельных, расположенных рядом друг с другом волноводов, имеющих ряд излучающих щелей, расположенных вдоль стенок волноводов и служащих излучателями антенны. Управление лучом может быть достигнуто путем изменения частоты излучателя, при этом луч отклоняется в направлении, параллельном волноводом. Такая фидерная система характеризуется определенной зависимостью между частотой и направлением луча и не может быть использована в общем случае, когда направление луча не должно зависеть от частоты. Другим недостатком такой фидерной системы является невозможность индивидуально регулировать величины амплитуды и фазового сдвига сигналов между соседними излучателями. Возможность такого регулирования фазы и амплитуды важна для создания желаемой формы. Полосковые (симметричные полосковые) или микрополосковые (несимметричные полосковые) фидерные структуры также используются для создания планарных фидерных систем, так как физический размер полоскового или микрополоскового делителя мощности меньше упомянутой выше половины длины волны в свободном пространстве. Однако существующие фидерные системы на базе полосковых или микрополосковых линий не позволяют обеспечить формирование луча заданной формы, заданное сканирование и заданное расположение элементов наряду с возможностью регулировать фазу и амплитуду сигнала на соседних излучателях.

Решение этой проблемы и ряд других преимуществ достигается с помощью полосковой или микрополосковой фидерной системы для распределения электромагнитной энергии среди совокупности потребляющих устройств, таких как излучатели антенной решетки. В соответствии с настоящим изобретением фидерная система содержит узлы ответвителей, состоящие из расположенных рядами СВЧ ответвителей, размещенные рядом друг с другом с образованием двумерной матрицы ответвителей, соответствующей двумерной матрице излучателей антенной решетки. В дальнейшем описании речь будет идти о передаче электромагнитных сигналов, однако следует понимать, что изобретение относится также к примеру электромагнитных сигналов и что аппаратура, описанная в изобретении, может работать как для передачи, так и для приема электромагнитной энергии.

Преимущества изобретения более понятны при использовании его для возбуждения двумерной антенной решетки с излучателями, расположенными в виде рядов и столбцов, в которой управление лучом осуществляется только в одном направлении, а именно в направлении столбцов, перпендикулярном рядам. В каждом узле ответвителей используются разные типы ответвителей для создания как амплитудного, так и фазового распределения излучения соответствующих излучателей в каждом ряду. Ответвители отличаются характеристиками фазового сдвига и переходным ослаблением мощности. Примерами хорошо известных ответвителей, которые могут быть использованы в предпочтительном варианте выполнения изобретения, являются ответвитель Уилкинсона, гибридный ответвитель и ответвитель обратной волны. Также могут быть использованы, например, ответвитель Ланге и гибридный кольцевой ответвитель. При передаче антенной электромагнитных сигналов каждый ответвитель работает как делитель мощности. При приеме антенной электромагнитных сигналов каждый ответвитель работает как сумматор мощности. Далее характеристики различных ответвителей рассматриваются для случая передачи сигналов. В ответвителе Уилкинсона входной сигнал делится между двумя выходами, причем выходные сигналы имеют по существу одинаковую фазу, а мощность делителя с переходным ослаблением 2-4 дБ. В гибридном ответвителе два выходных сигнала сдвинуты по фазе по существу на 90o, а мощность делится с переходным ослаблением 2-10 дБ. В ответвителе обратной волны два выходных сигналов сдвинуты по фазе по существу на 90o, а мощность делится с переходным ослаблением 10-30 дБ.

Конструкция узла ответвителей характеризуется тем, что выходной сигнал с первого выхода первого отверстия поступает на следующий, второй ответвитель ряда, а остальная мощность со второго выхода ответвителя подается на антенный излучатель. Таким образом, каждый излучатель в ряду возбуждается соответствующим ответвителем узла ответвителей, имеющего вытянутую форму. Например, в одном узле ответвителей, для подачи на два излучателя сигналов раной амплитуды и фазы могут быть использованы расположенные в ряд два ответвителя Уилкинсона. Второй ряд из двух ответвителей Уилкинсона может быть использован для подачи сигналов равной амплитуды и фазы на два других излучателя из того же ряда излучателей. Эти два ряда ответвителей возбуждаются посредством последовательно соединенных гибридных ответвителей, чтобы обеспечить возбуждение четырех излучателей одинаковой мощности через ответвители Уилкинсона. Для возбуждения других излучателей в ряду может быть использован один гибридный ответвитель или более.

В предпочтительной реализации изобретения фидерная система используется совместно с решеткой щелевых излучателей, возбуждаемых зондами, расположенными поперек этих излучателей. Дополнительный фазовый сдвиг 180o, вносимый гибридными ответвителями, по существу устраняется благодаря противоположному направлению отрезков фидерных линий передачи, которые идут к антенным излучателям. Таким образом, ответвители в узле ответвителей могут быть ориентированы вдоль прямой линии. Такое расположение ответвителей в узле позволяет расположить узлы ответвителей рядом друг с другом на расстоянии, которое соответствует обычному расстоянию между антенными излучателями, а именно на расстоянии, меньшем длины в свободном пространстве, но большем или приблизительно равном половине длины волны в свободном пространстве, что позволяет осуществить управление лучом в направлении, перпендикулярном рядам ответвителей. Однако принципы, изложенные в настоящем изобретении, позволяют при желании использовать расстояние между узлами даже меньше половины длины волны в свободном пространстве. Управление лучом осуществляется путем возбуждения каждого узла ответвителей схемой распределения, в которой каждый узел принимает сигнал с требуемой для управления лучом фазой.

Известно, что в полосковых и микрополосковых фидерных системах для антенной решетки физический размер ответвителя может быть сделан меньше половины волны в свободном пространстве, передаваемой или принимаемой излучателями антенной решетки. Это позволяет располагать ответвители достаточно близко друг к другу при реализации изобретения. Однако, чтобы использовать преимущество малых размеров ответвителей, в соответствии с изобретением, ответвители, предназначенные для возбуждения ряда излучателей, расположены рядом друг с другом в виде ряда фидерной системы так, что полная ширина ряда ответвителей не превышает расстояния между последовательными рядами антенных излучателей, измеренного между их центрами. Эта особенность изобретения достигается использованием магистрального проводника в виде полосковой или микрополосковой линии, который соединяет между собой все ответвители в ряду ответвителей, входящие в ряд фидерной системы. Соединение магистрального проводника осуществляется путем подключения одного выхода ответвителя к излучателю, а второго - к следующему ответвителю в ряду. У последнего в ряду ответвителя оба выхода могут быть соединены с излучателями. Таким образом, матрица ответвителей для ряда фидерной системы является одномерной, в отличие от известной фидерной системы, являющейся двумерной. В известной фидерной системе два выхода одного ответвителя возбуждают два других ответвителя, каждый из которых, в свою очередь, возбуждает еще два ответвителя. Таким образом, в фидерной системе, выполненной согласно настоящему изобретению, ширина каждого ряда ответвителей соразмера ширине ряда антенных излучателей, которые возбуждаются фидерной системой.

Кроме того, еще одна особенность изобретения состоит в использовании магистрального проводника в совокупности с малым размером каждого ответвителя. В полосковой и микрополосковой линиях имеет место набег фазы сигнала, распространяющегося вдоль линии. В ряду ответвителей этот набег фазы используется путем небольшого смещения ответвителей вдоль магистрального проводника в прямом или обратном направлении так, чтобы увеличить или уменьшить фазовый сдвиг сигнала, подаваемого на излучатель. Этим достигается более точное формирование диаграммы направленности антенны.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан фрагмент полосковой антенной решетки, содержащей фидерную систему согласно настоящему изобретению; на фиг. 2 - разрез антенны по линии 2-2 на фиг. 1, а также внешние цепи для питания антенных излучателей, обеспечивающие управление движением луча в одной плоскости; на фиг. 3 - ответвитель Уилкинсона; на фиг. 4 - гибридный ответвитель; на фиг. 5 - ответвитель обратной волны; на фиг. 6 - ряд соединенных между собой ответвителей.

На фиг. 1 показана антенна 10 в полосковом исполнении, включающая верхний электропроводящий слой 12, средний слой 14 электропроводящих элементов, верхний диэлектрический слой 16, расположенный между верхним слоем 12 и средним слоем 14 вплотную к ним, нижний проводящий слой 18 и нижний диэлектрический слой 20, расположенный между средним слоем 14 и нижним слоем 18 вплотную к ним. Верхний слой 12 и нижний слой 18 являются экранными плоскостями для распространяющихся вдоль проводников среднего слоя 14 электромагнитных сигналов, электрические поля которых пронизывают диэлектрические слои 16 и 20 в направлении экранных плоскостей слоев 12 и 18. Излучающие элементы (излучатели) выполнены, например, в виде параллельных щелей 22, расположенных рядами и столбцами, образующими двумерную матрицу в плоскости XY ортогональной системы 24 координат XYZ. Ряды параллельны оси X, а столбцы - оси Y. Электромагнитная энергия, излучаемая антенной 10, распространяется в виде луча в основном в направлении Z, как обозначено радиус-вектором R, и может сканироваться в плоскости, перпендикулярной рядам, а именно в плоскости XZ. Чтобы такое сканирование было возможным при сохранении формы луча, по существу без лепестков высшего порядка, щели 22 расположены на расстоянии X, равном половине длины волны в свободном пространстве. В предпочтительной реализации изобретения расстояния между щелями 22 в перпендикулярном направлении, т. е. вдоль оси Y, также составляют половину длины волны в свободном пространстве.

Электропроводящие слои 12, 14 и 18 выполнены из металла, такого как медь или алюминий, а диэлектрические слои 16 и 20 выполнены из диэлектрического изолирующего материала, такого как оксид алюминия, Проводники среднего слоя 14, которые более подробно описаны ниже в связи с фиг. 2, могут быть выполнены способом фотолитографии. Эти проводники содержат отрезки 26 линии передачи, которые, как показано на фиг.1, расположены под щелями 22, перпендикулярно к ним. Как будет показано ниже при рассмотрении фиг. 2-6, отрезки 26 линии передачи составляют часть фидерной системы 28 и служат для подвода электромагнитных сигналов к щелям 22, чтобы возбудить излучение из щелей для формирования вышеупомянутого луча. Каждый из отрезков 26 линии передачи проходит дальше середины соответствующей щели 22 на расстояние, равное четверти длины волны, распространяющейся в полосковой линии, для согласования импеданса каждого отрезка 26 линии передачи с импедансом соответствующей щели 22.

На фиг. 2 представлен разрез антенны 10, выполненный вдоль поверхности среднего слоя 14 проводников так, чтобы показать выполнение и расположение проводящих элементов, включающих полосковые ответвители, служащие делителями мощности для распределения мощности между щелями 22. Также на фиг. 2 схематично показана схема 30 для возбуждения этих полосковых устройств. Схема 30 содержит источник 32 СВЧ энергии, например СВЧ генератор (не показан), который возбуждается генератором 34 сигнала. Например, генератор 34 может содержать модулятор (не показан) для создания фазовой и/или амплитудной модуляции несущего сигнала на выходе источника 32. Мощность с выхода источника 32 распределяется делителем 36 между множеством параллельных каналов 38, из которых для примера показаны четыре: 38A-D. В каждом из каналов 38 имеются регулируемые фазовращатель 40 и усилитель 42, через которые сигнал с выхода делителя 36 мощности поступает в канал 38.

В соответствии с изобретением каждый канал 38 в свою очередь содержит узел соединенных между собой полосковых ответвителей, включающих ответвители 44 Уилкинсона, гибридные ответвители 46 и ответвители 48 обратной волны. В каждом канале 38 входная мощность от усилителя 42 подается на центральный гибридный ответвитель 46A для распределения между правой и левой частями полосковой части канала 38. Полосковая часть каждого канала 38 заключена внутри образованной пунктирными линиями рамки, обозначающей средней слой 14 проводников антенны 10. Фаза и амплитуда каждого из сигналов, подаваемых в соответствующий канал 38, регулируется соответствующими фазовращателем 40 и усилителем 42 в соответствии с командами контроллера 50 луча схемы 30. Различный фазовый сдвиг, задаваемый для соответствующего канала 38 согласно командам контроллера 50 луча, обеспечивает сканирование луча, а независимое управление амплитудной сигнала в соответствующих каналах 38 позволяет изменить форму луча.

При приеме сигналов средним слоем 14 проводников каждый усилитель будет частью приемопередающей схемы (не показана), содержащей предварительный усилитель для усиления принимаемых сигналов. Принятые сигналы соответствующих каналов 38 будут проходить через фазовращатель 40 и суммироваться делителем 36. Делитель 36 и фазовращатель 40 могут работать в обратном направлении, позволяя полосковым устройствам в среднем слое 14 проводников работать как в передающем, так и в приемном режиме. Кроме того заметим, что в альтернативных реализациях изобретения полосковую структуру антенны 10 (фиг. 1) можно преобразовать в микрополосковую структуру путем удаления нижнего экранного слоя 18 и нижнего диэлектрического слоя 20. В отношении конструкции ответвителей и их расположения (фиг. 2), принцип работы системы согласно изобретению для микрополосковой реализации остается таким же, как и для полосковой.

На фиг. 3-6 подробно показаны конструкция и соединение СВЧ ответвителей как в полосковом, так и в микрополосковом исполнении. Показанный на фиг. 3 ответвитель 44 Уилкинсона представляет собой шестиполюсное устройство, имеющее один вход T1 и два выхода T2 и T3. Два выхода соединены нагрузочным резистором 52. Показанный на фиг. 4 гибридный ответвитель 46 представляет собой восьмиполюсное устройство, имеющее два входа T1 и T4 и два выхода T2 и T3. На один вход T1 поступает входной сигнал, а другой вход через резистор 54 присоединен к экрану. Показанный на фиг. 5 ответвитель 48 обратной волны представляет собой восьмиполюсное устройство, имеющее два входа T1 и T3 и два выхода T2 и T4. На один вход T1 подается входной сигнал, а другой вход через резистор 56 соединен с экраном.

На фиг. 6 представлено возможное взаимное соединение ответвителей трех типов. Для простоты на ней показаны только верхний слой 12, средний слой 14 и верхний диэлектрический слой 16. Альтернативно фиг. 6 может рассматриваться как микрополосковая реализация изобретения. Два выхода ответвителя 44 Уилкинсона соединены каждый с каким-либо потребляющим энергию устройством, таким как антенный излучатель 58. Аналогично, один из выходов гибридного ответвителя 46 и ответвителя 48 обратной волны соединены каждый с антенным излучателем 58.

В соответствии с изобретением все три ответвителя 44, 46 и 48 соединены между собой посредством одного магистрального проводника 60, который проходит вдоль ряда в направлении Y и лишь незначительно увеличивает ширину W ряда. Это сохраняет небольшую ширину узла ответвителей, что позволяет обеспечить размещение рядов соответствующих каналов 38 в требуемых пределах, составляющих половину волны в свободном пространстве. Входная электромагнитная энергия подается на правый конец магистрального проводника 60 путем подачи СВЧ сигнала между ним и экраном верхнего слоя 12, а также экраном нижнего слоя 18 (на фиг. 6 не показан). Электромагнитная энергия распространяется справа налево, причем часть ее ответвляется с помощью ответвителя 48 обратной волны для соответствующего излучателя 58, часть ответвления с помощью гибридного ответвителя 46 для соответствующего излучателя 58, а оставшаяся часть поступает на ответвитель Уилкинсона для двух излучателей 58. Используя понятие переходного ослабления, можно сказать, что ответвитель 48 может забрать - 20 дБ входной мощности для соответствующего излучателя 58, гибридный ответвитель 46 может забрать - 10 дБ от оставшейся мощности для соответствующего излучателя 58 и остаток мощности может быть поделен поровну между двумя излучателями 58 ответвителя 44 Уилкинсона.

Магистральный проводник 60 образуется за счет того, что только один выход ответвителя соединен с излучателем 58, а второй соединен со следующим ответвителем, за исключением последнего в ряду ответвителя, у которого оба выхода соединены с излучателями 58. Поэтому по всей длине узла ответвителей в канале 38 (фиг. 2) ширина W этого узла по существу равна высоте любого из ответвителей 44 , 46 и 48.

Что касается фазового сдвига, то минимальное фазовое запаздывание выходного сигнала каждого ответвителя относительно входного сигнала составляет 90o. Таким образом сигнал, распространяющийся вдоль магистрального проводника 60, приобретет запаздывание на 90o при прохождении через ответвитель 48 обратной волны, дополнительную задержку на 90o при прохождении через гибридный ответвитель 46 и еще задержку на 90o при прохождении через ответвитель 44 Уилкинсона. Кроме того, получает фазовый сдвиг при прохождении по магистральному проводнику между ответвителями. При расстоянии между ответвителями, равном половине длины волны в свободном пространстве, диэлектрическую постоянную и толщину, а также ширину проводников среднего слоя 14 выбирают таким образом, чтобы обеспечить между входом одного ответвителя и входом другого суммарный фазовый сдвиг 360o. Таким образом, между ответвителями сигнал приобретает фазовое запаздывание 270o. Кроме того, ответвитель 48 обратной волны вносит дополнительный фазовый сдвиг 90o между его выходном на магистральном проводнике и выходом, соединенными с излучателем 58. Подобным образом, гибридный ответвитель 46 вносит дополнительно фазовый сдвиг 90o между его выходом на магистральном проводнике и выходом, соединенным с излучателем 58. Дальнейшая регулировка фазы может быть достигнута созданием изгибов (на фиг. 6 не показаны) магистрального проводника 60. Таким образом, изобретение позволяет осуществлять настройку как фазы так и амплитуды сигналов, поступающих на излучатели 58 (фиг. 6).

Упоминавшиеся выше конструктивные особенности изобретения касаются также полосковых устройств на фиг. 2. В каждом канале 38 имеется три магистральных проводника 60A, 60B и 60C, каждый из которых обычно параллелен оси X (фиг. 1). Магистральный проводник 60A соединяет усилитель 42 с центром узла ответвителей, т.е. с центральным гибридным ответвителем 46A. Магистральный проводник 60B идет от гибридного отверстия 46A к правой части узла ответвителей, а магистральный проводник 60C идет от гибридного ответвителя 46A к левой части узла ответвителей. Небольшая часть мощности сигнала от магистрального проводника 60A, возможно -20 и -30 дБ, в каждом канале 38 ответвляется ответвителем 48 обратной волны и через линию 62 задержки подается на отрезок 26 линии передачи. Из-за различия в фазовом сдвиге, создаваемом в правой части канала 38 гибридными ответвителями 46, по сравнению с фазовым сдвигом, вносимым ответвителями 44 Уилкинсона в левой части канала 38, необходимо ввести компенсирующий фазовый сдвиг на 180o. Это достигается путем возбуждения отрезков 26 линии передачи со стороны правого конца линии 26 в правой части каждого канала 38 и путем возбуждения соответствующих линий 26 со стороны левого конца в левой части каждого канала 38. Это противоположное направление возбуждения инвертирует фазы сигналов, возбуждаемых в соответствующих щелях 22 (фиг. 1-2) так, что достигается по существу однородность излучения от различных щелей 22. Дополнительная регулировка фазового сдвига может быть достигнута за счет удлинения участка полоскового проводника между выходом ответвителя и связанным с ним отрезком 62 линии передачи. Желаемая амплитуда может быть получена путем конструктивного выполнения каждого ответвителя с желаемым коэффициентом связи. Таким образом, изобретение обеспечивает фидерную систему, в каждом канале 38 которой требуемая фаза и амплитуда могут быть получены с помощью планарных схем, расположенных параллельно излучающему раскрыву антенны 10, и ограниченных размерами, равными половине длины волны в свободном пространстве как в направлении X, так и в направлении Y излучающего раскрыва.

Следует понимать, что описанные варианты выполнения являются только иллюстрациями изобретения, и специалистам в данной области ясно, что возможны различные его изменения. Поэтому объем настоящего изобретения ограничен только его формулой. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Фидерная система, содержащая узлы ответвителей, расположенные друг за другом в одной плоскости в первом направлении, причем каждый из указанных узлов вытянут во втором направлении, перпендикулярном первому, и содержит ответвители электромагнитной мощности, расположенные в виде ряда, проходящего во втором направлении, при этом каждый узел включает два ответвителя, обеспечивающих деление мощности электромагнитных сигналов, подаваемых на их входы, между выходами в соответствии с коэффициентом деления мощности, причем номинальное значение коэффициента деления первого ответвителя отличается от номинального значения коэффициента деления второго ответвителя, каждый ответвитель в каждом узле имеет характеристику, определяющую фазовый сдвиг между его первым и вторым выходами, и характеристика фазового сдвига первого ответвителя отличается от характеристики фазового сдвига второго ответвителя, а в каждом узле первый выход первого ответвителя соединен с входом следующего за ним ответвителя в ряду и второй выход второго ответвителя является выходом электромагнитной энергии, подаваемой на излучающий элемент антенны, содержащей решетку излучающих элементов, отличающаяся тем, что второй выход первого ответвителя в каждом узле является выходом электромагнитной энергии, подаваемой на соответствующий излучающий элемент антенны.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что вытянутые узлы ответвителей расположены друг за другом в первом направлении с расстоянием между их центрами, не превышающим приблизительно одну длину волны электромагнитного сигнала, а в каждом узле ответвители электромагнитной мощности расположены в ряд с расстоянием между их центрами, меньшим длины волны электромагнитного сигнала или приблизительно равным этой длине волны.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что ответвители в любом из узлов включают третий ответвитель, причем первый выход ответвителя, следующего за первым, соединен с входом третьего ответвителя, второго выхода третьего ответвителя электромагнитная энергия подается на излучающий элемент антенны, а взаимное соединение первого, следующего за ним, и третьего ответвителей выполнено в виде магистрального проводника, соединяющего между собой соединенные в ряд ответвители.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что вытянутые узлы ответвителей расположены друг за другом в первом направлении с расстоянием между их центрами, не превышающим приблизительно одной длины волны электромагнитного сигнала, а в каждом узле ответвители электромагнитной мощности расположены в ряд с расстоянием между их центрами, меньшим длины волны электромагнитного сигнала или приблизительно равным этой длине волны, ответвители в любом из узлов содержат по меньшей мере два разных ответвителя из класса ответвителей, включающего ответвитель Уилкинсона, гибридный ответвитель и ответвитель обратной волны, причем ответвитель обратной волны имеет относительно большое номинальное значение коэффициента деления по сравнению с относительно малым номинальным значением коэффициента деления ответвителя Уилкинсона, а гибридный ответвитель имеет среднее номинальное значение коэффициента деления мощности, промежуточное между номинальными значениями коэффициента деления мощности ответвителя Уилкинсона и ответвителя обратной волны, гибридный ответвитель и ответвитель обратной волны имеют по существу одинаковую характеристику фазового сдвига, а характеристика фазового сдвига ответвителя Уилкинсона отличается от характеристики фазового сдвига гибридного ответвителя и ответвителя обратной волны.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что каждый узел ответвителей выполнен в виде полосковой линии, имеющей две противолежащие экранные плоскости, расположенные по разные стороны от центральной плоскости на расстоянии от нее, причем указанный магистральный проводник расположен в центральной плоскости.

6. Система по п.4, отличающаяся тем, что каждый узел ответвителей выполнен в виде микрополосковой линии, имеющей экранную плоскость и плоскость электропроводящих элементов, причем экранная плоскость расположена на расстоянии от плоскости электропроводящих элементов, а магистральный проводник является одним из указанных электропроводящих элементов.

7. Система по пп. 4 - 6, отличающаяся тем, что упомянутая длина волны представляет собой длину волны в свободном пространстве, а в каждом узле ответвителей указанный магистральный проводник содержит отрезок линии передачи, соединяющий ответвители между собой, и расстояние между центрами ответвителей составляет приблизительно одну длину волны электромагнитного сигнала, распространяющегося в узле ответвителей.

8. Антенна, содержащая излучатели, расмещенные по поверхности, фидерную систему, включающую узлы ответвителей, расположенные друг за другом в одной плоскости в первом направлении, причем каждый из указанных узлов вытянут во втором направлении, перпендикулярном первому, и содержит ответвители электромагнитной мощности, расположенные в виде ряда, проходящего во втором направлении, при этом каждый узел включает два ответвителя, обеспечивающих деление мощности электромагнитных сигналов, подаваемых на их входы, между выходами в соответствии с коэффициентом деления мощности, причем номинальное значение коэффициента деления первого ответвителя отличается от номинального значения коэффициента деления второго ответвителя, каждый ответвитель в каждом узле имеет характеристику, определяющую фазовый сдвиг между его первым и вторым выходами, и характеристика фазового сдвига первого ответвителя отличается от характеристики фазового сдвига второго ответвителя, а в каждом узле первый выход первого ответвителя соединен с входом следующего за ним ответвителя в ряду и второй выход второго ответвителя является выходом электромагнитной энергии, подаваемой на излучатель антенны, отличающаяся тем, что второй выход первого ответвителя в каждом узле является выходом электромагнитной энергии, подаваемой на соответствующий излучатель.

9. Антенна по п.8, отличающаяся тем, что каждый узел ответвителей выполнен в виде микрополосковой линии, которая имеет экранную плоскость и плоскость электропроводящих элементов, расположенные на расстоянии друг от друга, а указанные излучатели расположены в экранной плоскости.

10. Антенна по п.8, отличающаяся тем, что каждый узел ответвителей выполнен в виде полосковой линии, которая имеет первую и вторую экранные плоскости, расположенные по разные стороны от центральной плоскости на расстоянии от нее, а указанные излучатели расположены в первой экранной плоскости.

11. Антенна по любому из пп.8 - 10, отличающаяся тем, что узлы ответвителей расположены друг за другом в первом направлении с расстоянием между их центрами, не превышающим приблизительно одной длины волны электромагнитного сигнала, а в каждом узле ответвители электромагнитной мощности расположены в ряд с расстоянием между их центрами, меньшим длины волны электромагнитного сигнала или приблизительно равным этой длине волны.

12. Антенна по любому из пп.8 - 11, отличающаяся тем, что ответвители в любом из узлов включают третий ответвитель, причем первый выход ответвителя, следующего за первым, соединен с входом третьего ответвителя, с второго выхода третьего ответвителя электромагнитная энергия подается на излучатель антенны, а взаимное соединение первого, следующего за ним, и третьего ответвителей выполнено в виде магистрального проводника, соединяющего между собой соединенные в ряд ответвители.

13. Антенна по п.12, отличающаяся тем, что узлы ответвителей расположены друг за другом в первом направлении с расстоянием между их центрами, не превышающим приблизительно одной длины волны указанного электромагнитного сигнала, а в каждом узле ответвители электромагнитной мощности расположены в ряд с расстоянием между их центрами, меньшим длины волны указанного электромагнитного сигнала или приблизительно равным этой длине, ответвители в любом из указанных узлов включают по меньшей мере два разных ответвителя из класса ответвителей, включающего ответвитель Уилкинсона, гибридный ответвитель и ответвитель обратной волны, причем ответвитель обратной волны имеет относительно большое номинальное значение коэффициента деления по сравнению с относительно малым номинальным значением коэффициента деления ответвителя Уилкинсона, а гибридный ответвитель имеет среднее номинальное значение коэффициента деления мощности, промежуточное между номинальными значениями коэффициента деления мощности ответвителя Уилкинсона и ответвителя обратной волны, причем гибридный ответвитель и ответвитель обратной волны, причем гибридный ответвитель и ответвитель обратной волны имеют по существу одинаковую характеристику фазового сдвига, а характеристика фазового сдвига ответвителя Уилкинсона отличается от характеристики фазового сдвига гибридного ответвителя и ответвителя обратной волны.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru