АКТИВНАЯ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА

АКТИВНАЯ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА


RU (11) 2127477 (13) C1

(51) 6 H01Q1/24, H01Q23/00 

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

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

(21) Заявка: 96117476/09 
(22) Дата подачи заявки: 1996.08.28 
(45) Опубликовано: 1999.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Должиков В.В. и др. Активные передающие антенны. - М.: Советское Радио, 1986, с.122, рис.7.2. RU 94007795 A1, 10.11.95. RU 94007801 A1, 10.11.95. FR 2710195 A1, 24.03.95. US 5272485 A, 21.12.93. US 5081458 A, 14.01.92. US 5247305 A, 21.09.93. EP 0386255 A1, 12.09.90. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Московский научно- исследовательский институт радиосвязи" 
(72) Автор(ы): Лисин А.В.; Ганзий Д.Д. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Московский научно- исследовательский институт радиосвязи" 
Адрес для переписки: 109029, Москва, Нижегородская ул., 32 АО ОТ "МНИИРС" 

(54) АКТИВНАЯ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА 

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в устройствах передачи и приема электромагнитных сигналов в доплеровских радиолокаторах. Техническим результатом является упрощение устройства и увеличение дальности действия. Излучатель сделан прямоугольным полосковым, точки запитки антенны передатчиком и приемником расположены на расстоянии соответственно /4 и /6, где - длина волны в диэлектрике, по направлению от центра излучателя перпендикулярно его широкой стороне, а в базу транзистора передатчика включен разомкнутый на конце отрезок линии, для определения длины которого приведена математическая формула. Геометрический центр излучателя соединен с экраном, а коллектор транзистора передатчика присоединен к излучателю. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в устройствах передачи и приема электромагнитных сигналов в доплеровских радиолокаторах.

Известна активная антенна, описанная в пат.Франции N2368151 от 15.10.76 г., H 01 P 7/06, в которой объединены генератор на твердотельном приборе типа диода с отрицательным сопротивлением, резонатор генератора и направленная антенна, связанная с этим резонатором и выполненная в виде щели или щелей в его стенке. Диод включен между верхней и нижней стенками резонатора, изолированными по постоянному току, и возбуждает резонатор при помощи индуктивной петли связи.

Устройство сложно в настройке и по конструкции из-за использования щелей и индуктивной петли связи. Дальность действия подобной антенны в режиме приема - автодином - невелика в связи с неоптимальным включением диода в антенну на прием и большими собственными шумами диода с отрицательным сопротивлением.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является резонаторно-щелевая активная приемопередающая антенна с Т-образным возбудителем, описанная в кн.: Активные передающие антенны. Под. ред.В.В.Должикова и Б. Г.Цыбаева, с.122, рис.7.2. Это устройство состоит из приемного и передающего каналов с активными приборами, встроенными внутри горизонтальной части Т-образного возбудителя. Коаксиальные или полосковые линии передачи соединяют активные приборы с точками A и B, которые размещены у основания вертикальной части возбудителя. Внутренний объем возбудителя разделен экраном на две части. Конструкция подобного устройства сложна, затруднен доступ к активным приборам приемного и передающего каналов при их настройке на оптимальные режимы приема и передачи и динамическом режиме, место подключения активных приборов в точках A и B излучателя выбрано из условия максимальной развязки между каналами, а не из условия минимального шума приемного канала и максимальной излучаемой мощности. В связи с чем дальность действия устройства, например, в режиме приема доплеровских сигналов невелика.

Задача, на которую направлено данное изобретение, заключается в упрощении устройства и увеличении дальности действия.

Поставленная задача решается тем, что излучатель сделан прямоугольным полосковым, точка A размещена на расстоянии примерно равном в/4, где в - длина волны в диэлектрике, по направлению от центра излучателя перпендикулярно его широкой стороне, точка B размещена на расстоянии примерно равном в/6 по направлению от центра излучателя, противоположном точке A и перпендикулярно его широкой стороне, а в базу транзистора - передающего активного прибора включен разомкнутый на конце отрезок линии длиной



где Zo - волновое сопротивление отрезка линии;

Im(Zk - мнимая часть импеданса коллектор - база транзистора.

Структурная схема заявляемого устройства активной приемопередащей антенны приведена на чертеже.

Активная приемопередающая антенна содержит транзистор 1, в базу которого подключены резисторы 2 и разомкнутый на конце отрезок линии 3 длиной



Коллектор транзистора присоединен с излучателю 4. В эмиттер транзистора включены резисторы 5 и фазирующий конденсатор 6. Резисторы 2, 5 образуют цепь подачи питания на транзистор. Коллектор транзистора подключается к излучателю через отверстие в экране 7 и диэлектрике 8 в точку A излучателя 4. Точка A подключения коллектора находится на расстоянии в/4 от точки О, лежащей в центре излучателя 4. Конденсаторы 9 включены между корпусом и общими точками соединения резисторов 2 и 5. На некотором расстоянии от устройства находится цель 10, входящая в зону действия активной приемопередающей антенны под углом со скоростью На расстоянии в/6, в точке В, через отверстие в диэлектрике и экране подключен диод 11; к выходному электроду диода подключен резистор 12 и конденсатор 13. К точке подключения диода 11 резистора 12 и конденсатора 13 подключается экранированный провод для подачи напряжения Uвых доплеровской частоты fg на вход блока обработки.

Устройство работает следующим образом. При подаче питания Eп на транзистор 1 через резисторы 2, 5, определяющие режим работы транзистора по постоянному току, возникают электромагнитные колебания, частота которых определяется проводимостью коллектор - база транзистора, проводимостями разомкнутого на конце отрезка 3 и излучателя 4. Мощность генерации определяется выбором места подключения коллектора транзистора - точка А к излучателю и выбором величины (оптимальной) емкости фазирующего конденсатора 6. Полученная СВЧ - мощность излучается в пространство перед антенной за счет отражающих свойств экрана 7, отстоящего от излучателя на расстоянии, равном толщине диэлектрика 8. Распределение СВЧ-напряжения по поверхности излучателя таково, что в геометрическом центре излучателя имеется его нулевое значение, что позволяет соединить эту точку О проводником с экраном и таким образом подать питание на коллектор транзистора. Емкости конденсаторов 9 исключают возникновение низкочастотных колебаний и очищают спектр колебаний СВЧ - генератора.

Излученная в пространство СВЧ - мощность попадает на движущуюся цель 10 с радиальной скоростью Отраженный от цели сигнал приобретает доплеровский сдвиг по частоте



где знак плюс берется при приближении цели к устройству, минус - при удалении от него; - угол входа цели в зону действия приемопередающей антенны (угол между линией медианного значения диаграммы направленности в горизонтальной плоскости - плоскость - H и вектором скорости цели) и принимается излучателем приемопередающей антенны. К точке В излучателя подключен электрод диода 11, режим которого по постоянному и переменному токам (автосмещение) определяется резистором 12 и конденсатором 13. Кроме сигнала из эфира, на диод 11 по диэлектрику 8 полосковой антенны поступает сигнал гетеродина с частотой равной частоте излучения. В результате преобразования частот гетеродина и принятого отраженного от цели сигнала на диоде 11, в спектре тока, текущего через диод, появляются составляющие с частотой Доплера - fg. Выделенное напряжение Uвых доплеровской частоты подается на вход блока обработки сигнала.

Как показали эксперименты, максимальная мощность излучения (и гетеродина) реализуется при выборе точки подключения коллектора транзистора на расстоянии примерно равном в/4 по направлению от центра полоскового прямоугольного излучателя перпендикулярно его широкой стороне. При этом частота генерации СВЧ - генератора определяется длиной отрезка 3, которая находится из уравнения баланса фаз генератора СВЧ

Im(Zк) + Im(Zот) = 0,

где Im(Zот) - реактивная (мнимая) часть входного импеданса разомкнутого на конце отрезка 3.

Поскольку



то



откуда и следует аналитическое выражение для длины l отрезка 3.

Максимальное отношение сигнал/шум на выходе устройства (выход смесительного диода 11), при подключенном транзисторе 1 в найденную точку А на излучателе, получается при экспериментальном выборе местоположения точки В - точки подключения диода к излучателю. Экспериментально было найдено, что точка B должна размещаться на расстоянии примерно равном в/6 по направлению от центра излучателя, противоположном точке А и перпендикулярно его широкой стороне. При этом наблюдаются минимальные выходные шумы смесительного диода при отсутствии движущихся целей в зоне обнаружения устройства.

В результате увеличения мощности излучения, уменьшения шумов на выходе смесительного диода и увеличения как следствие отношения сигнал/шум увеличивается дальность действия устройства.

Устройство реализуется на одной плате фольгированного СВЧ - диэлектрика, например на ФАФ - 4Д. При этом на одной стороне формируется излучатель, на другой - топология цепей включения активных приборов приемного (диода) и передающего (транзистора) каналов, чем достигается простота настройки устройства и простота его конструкции. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Активная приемопередающая антенна, содержащая излучатель, активные приборы передающего и приемного каналов, соединенные с излучателем и подключенные к нему в точках А и В соответственно, отличающаяся тем, что излучатель сделан прямоугольным и полосковым, точка А размещена на расстоянии, примерно равном в/4, где в - длина волны в диэлектрике, по направлению от центра излучателя перпендикулярно его широкой стороне, точка В размещена на расстоянии, примерно равном в/6 по направлению от центра излучателя противоположном точке А и перпендикулярно его широкой стороне, а в базу транзистора - передающего активного прибора включен разомкнутый на конце отрезок линии длиной



где Zо - волновое сопротивление отрезка линии;

Im(Zк) - мнимая часть импеданса коллектор-база транзистора,

причем геометрический центр излучателя соединен с экраном, а коллектор транзистора присоединен к излучателю в точке А.




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