ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩИЙ МОДУЛЬ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩИЙ МОДУЛЬ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ


RU (11) 2206155 (13) C1

(51) 7 H01Q3/34, H01Q21/00 

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

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

(21) Заявка: 2002110060/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.04.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.04.17 
(45) Опубликовано: 2003.06.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 5940031 А, 17.08.1999. US 5093667 А, 03.03.1992. RU 2052874 С1, 18.12.1991. RU 2165665 С1, 24.04.2000. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" 
(72) Автор(ы): Бункин Б.В.; Кашин В.А.; Леманский А.А.; Митяшев М.Б. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" 
Адрес для переписки: 125190, Москва, Ленинградский пр-т, 80, корп.16, ОАО "НПО "Алмаз", начальнику отдела по патентно-лицензионной работе 

(54) ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩИЙ МОДУЛЬ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ 

Изобретение относится к антеннам. Техническим результатом является упрощение и повышение надежности приемно-передающего модуля активной фазированной решетки. В приемно-передающем модуле активной фазированной антенной решетки первый излучатель подключен к первому плечу первого Y-циркулятора, ко второму плечу которого подключен вход передающего канала, содержащего последовательно включенные первый управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор, первый вентиль и усилитель мощности, ко второму входу которого подключен управляемый импульсный модулятор. К выходу усилителя мощности подключено первое плечо второго Y-циркулятора, второе плечо которого связано со вторым излучателем, а третье - с первым плечом третьего Y-циркулятора, к третьему плечу которого подключена согласованная нагрузка, а ко второму - вход приемного канала. Он содержит последовательно включенные защитное устройство, малошумящий усилитель, второй вентиль и второй управляемый фазовращатель, выход которого подключен к третьему плечу первого Y-циркулятора. Управляющие входы первого и второго управляемых фазовращателей, аттенюатора и управляемого импульсного модулятора связаны с соответствующими выходами управляющего микропроцессора. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к радиотехнике, в частности к приемно-передающим элементам антенн, и может быть использовано в крупногабаритных проходных активных фазированных антенных решетках (АФАР) СВЧ-диапазона с электрическим сканированием луча.

Известен приемно-передающий модуль (ППМ) для АФАР, содержащий первый переключатель "передача-прием", первый контакт которого соединен с выходной клеммой передатчика радиолокационной станции (РЛС), а второй контакт - с входом управляемого фазовращателя, к выходу которого последовательно подключены управляемый аттенюатор и буферный усилитель, выход которого соединен с первым контактом второго переключателя "передача-прием", ко второму контакту которого подключены последовательно соединенные предварительный усилитель и усилитель мощности, выход которого соединен с первым плечом циркулятора, второе плечо которого связано с излучателем ППМ, а третье плечо - с первым контактом третьего переключателя "передача-прием", второй контакт которого соединен с согласованной нагрузкой, а третий контакт - с входом малошумящего усилителя, выход которого подключен к третьему контакту первого переключателя "передача-прием". Третий контакт второго переключателя "передача-прием" соединен с входной клеммой приемника РЛС. Кроме того, ППМ снабжен системой коррекции фазовых и амплитудных ошибок, которая подключена к управляемому фазовращателю и управляемому аттенюатору. Таким образом, в данном устройстве управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор и буферный усилитель являются общими элементами передающего и приемного каналов ППМ [1].

Недостатком известного ППМ является невозможность его применения в проходных АФАР, т.к. его запитка производится непосредственно от передатчика РЛС. Кроме того, большое количество переключателей требует очень высокой точности синхронизации их работы, постоянной корректировки фазовых и амплитудных ошибок, что усложняет конструкцию и, соответственно, снижает надежность работы устройства.

Этот недостаток частично устранен в ППМ, содержащем антенный переключатель, одно плечо которого связано с передатчиком, второе - с приемником РЛС, а третье - с последовательно включенными управляемым аттенюатором, управляемым фазовращателем и первым плечом СВЧ-переключателя, ко второму плечу которого подключен вход передающего канала, содержащего последовательно соединенные предварительный усилитель и усилитель мощности, выход которого подключен к первому плечу Y-циркулятора, второе плечо которого связано с излучателем, а третье плечо - с входом приемного канала, содержащего последовательно соединенные защитное устройство, малошумящий усилитель и оконечный усилитель, выход которого подсоединен к третьему плечу СВЧ-переключателя. Управляемые аттенюатор и фазовращатель, СВЧ-переключатель связаны с управляющим микропроцессором и являются общими элементами для передающего и приемного каналов ППМ. Все элементы устройства выполнены по планарной технологии и на интегральных микросхемах [2, 3, см. чертеж].

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного ППМ (прототипа), является принципиальная необходимость переключения (перекоммутации) СВЧ входов и выходов ППМ и фазовращателя с приемного канала на передающий и обратно, а также перефазирования фазовращателя при смене режимов прием/передача, что ограничивает производительность РЛС и класс используемых зондирующих сигналов. Кроме того, построение известного ППМ требует наличия быстродействующих СВЧ-переключателей (как минимум 3-х) с соответствующей системой разводки управляющих команд и сигналов по полотну АФАР с высокой степенью временной синхронизации, что снижает надежность ее работы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задачей заявленного изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности приемно-передающего модуля, пригодного для работы в проходных АФАР линзового типа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный приемно-передающий модуль, содержащий управляемый аттенюатор, первый управляемый фазовращатель, усилитель мощности, второй Y-циркулятор, второй излучатель, защитное устройство, малошумящий усилитель, управляющий микропроцессор, согласно изобретению введены первый излучатель, управляемый импульсный модулятор, первый и третий Y-циркуляторы, первый и второй вентили, согласованная нагрузка, при этом первый излучатель подключен к первому плечу первого Y-циркулятора, ко второму плечу которого подключен вход передающего канала, содержащего последовательно включенные первый управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор, первый вентиль и усилитель мощности, ко второму входу которого подключен управляемый импульсный модулятор, а к выходу - первое плечо второго Y-циркулятора, второе плечо которого связано со вторым излучателем, а третье - с первым плечом третьего Y-циркулятора, к третьему плечу которого подключена согласованная нагрузка, а ко второму - вход приемного канала, содержащего последовательно включенные защитное устройство, малошумящий усилитель, второй вентиль и второй управляемый фазовращатель, выход которого подключен к третьему плечу первого Y-циркулятора, при этом управляющие входы первого и второго управляемых фазовращателей, аттенюатора и управляемого импульсного модулятора связаны с соответствующими выходами управляющего микропроцессора.

Благодаря заявленной совокупности новых признаков изобретения (пассивные Y-циркуляторы, пассивное защитное устройство в приемном канале, модулятор для клапанирования низкочастотного питания усилителя мощности, отдельные вентили и управляемые фазовращатели в передающем и приемном каналах) достигаются:

- максимальное упрощение системы разводки по полотну АФАР СВЧ-сигнала возбуждения ППМ;

- существенное облегчение работы с использованием квазинепрерывных импульсно-пачечных сигналов, т.к. исключается принудительное переключение ППМ при смене режимов "прием-передача";

- эффективная защита приемного канала как от сигнала развязки во время излучения зондирующего сигнала, так и от мощных внешних СВЧ-воздействий;

- возможность независимого управления фазовым распределением на раскрыве АФАР в передающем и приемном режимах, благодаря чему обеспечивается независимое формирование фазового распределения в раскрыве АФАР при работе на прием и передачу, что существенно повышает функциональные возможности РЛС и позволяет максимально эффективно использовать СВЧ-энергетику ППМ АФАР;

- устранение шумов передающего канала в паузе между излучаемыми импульсами.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема приемно-передающего модуля активной фазированной антенной решетки.

Приемно-передающий модуль активной фазированной антенной решетки содержит первый излучатель 1, подключенный к первому плечу первого Y-циркулятора (Ц-1) 2, ко второму плечу которого подключен вход передающего канала, а к третьему - выход приемного канала ППМ. Передающий канал ППМ включает в себя последовательно соединенные первый управляемый фазовращатель (Ф-1) 3, вход которого является входом канала, управляемый аттенюатор (Атт.) 4, первый вентиль (В-1) 5 и усилитель мощности (УМ) 6, ко второму входу которого подключен управляемый импульсный модулятор (М) 7. Выход УМ 6 соединен с первым плечом второго Y-циркулятора (Ц-2) 8, ко второму плечу которого подключен второй излучатель 9, а к третьему плечу - первое плечо третьего Y-циркулятора (Ц-3) 10. Его второе плечо соединено с входом приемного канала ППМ, а третье плечо - с согласованной нагрузкой 11, выполненной, например, в виде резистора, один вывод которого соединен с корпусом ППМ. Приемный канал ППМ включает в себя последовательно включенные защитное устройство (ЗУ) 12, вход которого является входом канала, малошумящий усилитель (МШУ) 13, второй вентиль (В-2) 14 и второй управляемый фазовращатель (Ф-2) 15, выход которого соединен с третьим плечом первого Y-циркулятора 2.

Первый 1 и второй 9 излучатели могут быть выполнены в виде печатных вибраторов на диэлектрической подложке. Первый 2, второй 8 и третий 10 Y-циркуляторы выполнены в виде пассивных печатных Y-циркуляторов. При этом первый излучатель 1 и первый Ц-1 2 обеспечивают развязку передающего и приемного каналов ППМ со стороны облучателя АФАР, а второй Ц-2 8 и второй излучатель 9 - развязку передающего и приемного каналов со стороны внешнего пространства. В качестве Ф-1 3 и Ф-2 15 использованы чтырехразрядные дискретные фазовращатели с цифровым управлением. В качестве Атт. 4 использован четырехразрядный дискретный аттенюатор с цифровым управлением. В качестве В-15 и В-2 14 использованы вентили в виде печатных Y-циркуляторов с поглощающей нагрузкой в одном из плеч. Вентили предназначены для предотвращения самовозбуждения передающего и приемного каналов ППМ. В качестве УМ 6 использован пятикаскадный усилитель, в низкочастотную цепь питания которого включен управляемый импульсный модулятор (М) 7, выполненный в виде транзисторного ключа. ЗУ 12 представляет собой пассивное быстродействующее защитное устройство, выполненное в виде микросборки на СВЧ ограничительных pin-диодах. В качестве МШУ 13 использован трехкаскадный усилитель на GaAs полевых транзисторах с барьером Шотки (ПТШ). Управляющие входы Ф-1 3, Ф-2 15, Атт. 4 и М7 связаны с соответствующими выходами микропроцессора (МП) 16, выполненного, например, на логических кремний-металл-окисел-полупроводниковых сверхбольших интегральных схемах (КМОП СБИС).

Описанный ППМ АФАР выполнен по планарной технологии и на интегральных микросхемах. Конструктивно он монтируется на диэлектрических пластинах, которые собираются в блоки и устанавливаются в силовом корпусе АФАР.

ППМ АФАР работает следующим образом. Зондирующий СВЧ-сигнал из облучателя АФАР через эфир попадает на первый излучатель 1 и далее, пройдя первое плечо первого Y-циркулятора Ц-1 2, поступает в передающий канал на вход первого управляемого фазовращателя Ф-1 3. Благодаря свойствам Y-циркулятора, этот сигнал в приемный канал не попадает. В Ф-1 3 сигнал приобретает фазовый сдвиг в соответствии с внешними цифровыми кодами управления, поступающими на его управляющие входы с микропроцессора МП 16. Далее сигнал подается на вход управляемого аттенюатора Атт. 4, в котором регулируется его амплитуда в соответствии с внешними цифровыми кодами управления, поступающими на его управляющие входы с МП 16. Для предотвращения самовозбуждения ППМ СВЧ-сигнал с выхода Атт. 4 на вход усилителя мощности УМ 6 подается через первый вентиль В-1 5. В УМ 6 осуществляется линейное усиление СВЧ-сигнала и его импульсная модуляция с помощью модулятора М 7, клапанирующего мощное низкочастотное питание усилителя в соответствии с внешним управляющим сигналом, поступающим на управляющий вход М 7 из МП 16. С выхода УМ 6 сформированный зондирующий СВЧ-сигнал поступает в первое плечо второго Y-циркулятора Ц-2 8, выходит из его второго плеча, попадает во второй излучатель 9 и излучается во внешнее пространство. Приемный канал в этот момент работает в режиме запирания, при котором паразитный СВЧ-сигнал повышенной мощности, отразившийся от второго излучателя 9 и прошедший в третье плечо Ц-2 8 (или посторонний СВЧ-сигнал из внешнего пространства), попадает в первое плечо третьего Y-циркулятора Ц-3 10, выходит из его второго плеча и подается на вход защитного устройства ЗУ 12, которое в этот момент скачком переходит в режим запирания (ограничения). Отразившись от входа ЗУ 12, паразитный СВЧ-сигнал возвращается во второе плечо Ц-3 10, выходит из его третьего плеча и гасится в согласованной нагрузке 11. Таким образом, с одной стороны малошумящий усилитель МШУ 13 приемного канала защищается от недопустимо мощных паразитных СВЧ входных сигналов, а с другой стороны - УМ 6 передающего канала защищается от воздействия отраженного от ЗУ 12 СВЧ-сигнала, который в отсутствие Ц-3 10 и согласованной нагрузки 11 попал бы на выход УМ 6.

Прием полезных сигналов осуществляется в паузах между импульсами, излучаемыми передающим каналом ППМ, и при отсутствии мощных внешних помеховых СВЧ-воздействий на входе приемного канала. Приходящий из внешнего пространства полезный СВЧ-сигнал принимается вторым излучателем 9, из него проходит во второе плечо Ц-2 8, выходит из его третьего плеча, попадает в первое плечо Ц-3 10 и, выйдя из его второго плеча, поступает на вход защитного устройства ЗУ 12. Если уровень принятого СВЧ-сигнала не превышает установленного в ЗУ 12 порога, то он проходит далее на вход малошумящего усилителя МШУ 13, линейно усиливается, проходит через второй вентиль В-2 14 и подается на вход второго управляемого фазовращателя Ф-2 15. Здесь СВЧ-сигнал приобретает фазовый сдвиг в соответствии с внешними цифровыми кодами управления, поступающими на его управляющие входы с микропроцессора МП 16. С выхода Ф-2 15 СВЧ-сигнал проходит в третье плечо первого Y-циркулятора Ц-1 2, выходит из его первого плеча, попадает в первый излучатель 1, фокусируется им и через эфир попадает в приемную часть облучателя АФАР.

Источники информации

1. US 5093667, 1992, Int. Cl. H 01 Q 3/26, US C1, 342/372.

2. US 5745076, 1998, Int.Cl. H 01 Q 3/24, US C1, 342/372.

3. US 5940031, 1999, Int.Cl. H 01 Q 3/26, US C1, 342/372. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Приемно-передающий модуль активной фазированной антенной решетки, содержащий управляемый аттенюатор, первый управляемый фазовращатель, усилитель мощности, второй Y-циркулятор, второй излучатель, защитное устройство, малошумящий усилитель, управляющий микропроцессор, отличающийся тем, что в него введены первый излучатель, управляемый импульсный модулятор, первый и третий Y-циркуляторы, первый и второй вентили, согласованная нагрузка, при этом первый излучатель подключен к первому плечу первого Y-циркулятора, ко второму плечу которого подключен вход передающего канала, содержащего последовательно включенные первый управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор, первый вентиль и усилитель мощности, ко второму входу которого подключен управляемый импульсный модулятор, а к выходу - первое плечо второго Y-циркулятора, второе плечо которого связано со вторым излучателем, а третье - с первым плечом третьего Y-циркулятора, к третьему плечу которого подключена согласованная нагрузка, а ко второму - вход приемного канала, содержащего последовательно включенные защитное устройство, малошумящий усилитель, второй вентиль и второй управляемый фазовращатель, выход которого подключен к третьему плечу первого Y-циркулятора, при этом управляющие входы первого и второго управляемых фазовращателей, аттенюатора и управляемого импульсного модулятора связаны с соответствующими выходами управляющего микропроцессора.




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