Радиостроение. 2017; : 16-27
Фрагмент антенной решетки для исследования характеристик волноводно-диэлектрических излучателей
https://doi.org/10.24108/rdeng.0417.0000101Аннотация
Характеристики излучателей фазированной антенной решетки влияют на коэффициент усиления антенны и его изменение в пределах сектора электрического сканирования луча. При разработке излучателей уделяется большое внимание их параметрам с целью получения требуемых характеристик в заданном секторе электрического сканирования луча фазированной антенной решетки. Для экспериментальной проверки характеристик излучателей с учетом взаимного влияния элементов в антенной решетке применяется фрагмент антенной решетки, в котором центральный элемент соединен с трактом измерительного стенда, а остальные элементы нагружены на согласованные нагрузки. Фрагмент антенной решетки должен удовлетворять ряду требований: исследуемый излучатель должен находиться в условиях, близких к условиям большой антенной решетки; элементы конструкции фрагмента не должны влиять на характеристики излучателя; фрагмент должен обеспечивать удобное подключение к тракту измерительного стенда и возможность размещения на опорно-поворотном устройстве. Предложена конструкция фрагмента антенной решетки, удовлетворяющая этим требованиям. Фрагмент антенной решетки с гексагональной сеткой расположения элементов позволяет проводить экспериментальные исследования характеристик волноводно-диэлектрических излучателей, широко применяемых в фазированных антенных решетках диапазонов сантиметровых и миллиметровых волн. На основе результатов расчета диаграмм направленности излучателей в антенной решетке конечных размеров обоснован выбор количества излучателей, достаточного для учета взаимного влияния элементов в антенной решетке. Предложенная конструкция фрагмента антенной решетки характеризуется минимальным количеством деталей и обеспечивает простоту сборки и установки в измерительном стенде, а также быструю замену исследуемых комплектов излучателей. Приведен пример практической реализации фрагмента антенной решетки в Ка-диапазоне частот и представлены экспериментальные диаграммы направленности излучателей, подтверждающие работоспособность предложенной конструкции.
Список литературы
1. Денисенко В.В., Дубров Ю.Б., Корчемкин Ю.Б., Макота В.А., Николаев А.М., Толкачев А.А., Шитиков А.М., Шубов А.Г., Шишлов А.В. Многоэлементная ФАР Ка-диапазона волн // Антенны. 2005. № 1. С. 7-14.
2. Шевцов О.Ю., Артющев А.В., Крехтунов В.М., Голубцов М.Е., Русов Ю.С. Особенности построения фазированных антенных решеток миллиметрового диапазона волн для РЛС зенитно-ракетного комплекса малой дальности // Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук. 2010. № 65. С. 61-69.
3. Федоров И.Б., Слукин Г.П., Митрохин В.Н., Крехтунов В.М. Элементная база зеркальных антенн и фазированных антенных решеток радиотехнических систем // Антенны. 2016. № 8. С. 84-98.
4. Комиссарова Е.В., Крехтунов В.М. Обобщение опыта разработки элементной базы фазированных антенных решеток коротковолновой части миллиметрового диапазона волн с ферритовыми фазовращателями // Антенны. 2014. № 4. С. 38-42.
5. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток: учеб. пособие / Под ред. Д.И. Воскресенского. 4-е изд. М.: Радиотехника, 2012. 741 с.
6. Русов Ю.С., Костина Н.Ю., Крехтунов В.М. Волноводно-диэлектрические излучатели для ФАР. Вопросы оптимизации // 19-я науч.-техн. конф. (аспирантов и молодых специалистов): Сб. докл. Жуковский: НИИ приборостроения им. В.В. Тихомирова, 2008. С. 439-446.
7. Русов Ю.С., Костина Н.Ю., Крехтунов В.М. Методы разработки и исследования волноводно-диэлектрических излучателей для фазированных антенных решеток // 18-я Междунар. конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»: КрыМиКо 2008 (Севастополь, 8-12 сентября 2008 г.): Материалы конф. Т. 2. Севастополь: Вебер, 2008. С. 411-412.
8. Фрейман А.Г. Исследование волноводно-диэлектрических излучателей фазированной антенной решетки миллиметрового диапазона длин волн // Молодежный научно-технический вестник. Электрон. журн. 2015. № 4. С. 38. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/778189.html (дата обращения 07.06.2017).
9. Методы измерения характеристик антенн СВЧ / Л.Н. Захарьев, А.А. Леманский, В.И. Турчин и др.; Под ред. Н.М. Цейтлина. М.: Радио и связь, 1985. 368 с.
10. Крехтунов В.М., Русов Ю.С. Исследование диэлектрических излучателей для фазированных антенных решеток // 13-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»: КрыМиКо 2003 (Севастополь, 8-12 сентября 2003 г.): Материалы. Севастополь: Вебер, 2003. С. 382-384.
11. Комиссарова Е.В. Исследование и разработка волноводных ферритовых фарадеевских фазовращателей и элементов ФАР на их основе для коротковолновой части миллиметрового диапазона волн: дис. … канд. техн. наук. М., 2015. 223 с.
Radio Engineering. 2017; : 16-27
Antenna Array Fragment for Research of Waveguide-Dielectric Radiator Characteristics
https://doi.org/10.24108/rdeng.0417.0000101Abstract
The phased antenna array radiator characteristics affect the antenna gain and its variation within the electrical scanning beam sector. In designing radiators, much attention is paid to their parameters in order to obtain the required characteristics in a given sector of the electrical scanning beam of a phased antenna array. For the experimental verification of the radiator characteristics, taking into account the mutual influence of the elements in the antenna array, a fragment of the antenna array is used where a central element is connected to the measuring stand line, and the remaining elements are loaded for matched loads.
The fragment of the antenna array must meet a number of requirements: a radiator under study should be under conditions close to those of the large antenna array; elements of the fragment design should not affect the radiator characteristics; the fragment should provide a friendly connection to the measuring stand line and a possibility for arrangement in the support-rotary device.
The paper proposes a design of the antenna array fragment that satisfies these requirements. The fragment of the antenna array with a hexagonal grid of the arranged elements enables experimental studies of the waveguide-dielectric radiator characteristics widely used in phased antenna arrays of centimeter and millimeter range. A rational choice of the number of radiators sufficient for taking into consideration the mutual influence of the elements in the antenna array is based on the calculation results of the radiation patterns of radiators in the antenna array of finite dimensions. The proposed design of the antenna array fragment has the minimum number of components and provides easy assembling and setting in the measuring stand, as well as allows a rapid replacement of the radiator sets. The paper gives an example of the practically implemented antenna array in the K-frequency band and presents the experimental radiation patterns of radiators to confirm the proposed design operation capability.
References
1. Denisenko V.V., Dubrov Yu.B., Korchemkin Yu.B., Makota V.A., Nikolaev A.M., Tolkachev A.A., Shitikov A.M., Shubov A.G., Shishlov A.V. Mnogoelementnaya FAR Ka-diapazona voln // Antenny. 2005. № 1. S. 7-14.
2. Shevtsov O.Yu., Artyushchev A.V., Krekhtunov V.M., Golubtsov M.E., Rusov Yu.S. Osobennosti postroeniya fazirovannykh antennykh reshetok millimetrovogo diapazona voln dlya RLS zenitno-raketnogo kompleksa maloi dal'nosti // Izvestiya Rossiiskoi Akademii raketnykh i artilleriiskikh nauk. 2010. № 65. S. 61-69.
3. Fedorov I.B., Slukin G.P., Mitrokhin V.N., Krekhtunov V.M. Elementnaya baza zerkal'nykh antenn i fazirovannykh antennykh reshetok radiotekhnicheskikh sistem // Antenny. 2016. № 8. S. 84-98.
4. Komissarova E.V., Krekhtunov V.M. Obobshchenie opyta razrabotki elementnoi bazy fazirovannykh antennykh reshetok korotkovolnovoi chasti millimetrovogo diapazona voln s ferritovymi fazovrashchatelyami // Antenny. 2014. № 4. S. 38-42.
5. Ustroistva SVCh i antenny. Proektirovanie fazirovannykh antennykh reshetok: ucheb. posobie / Pod red. D.I. Voskresenskogo. 4-e izd. M.: Radiotekhnika, 2012. 741 s.
6. Rusov Yu.S., Kostina N.Yu., Krekhtunov V.M. Volnovodno-dielektricheskie izluchateli dlya FAR. Voprosy optimizatsii // 19-ya nauch.-tekhn. konf. (aspirantov i molodykh spetsialistov): Sb. dokl. Zhukovskii: NII priborostroeniya im. V.V. Tikhomirova, 2008. S. 439-446.
7. Rusov Yu.S., Kostina N.Yu., Krekhtunov V.M. Metody razrabotki i issledovaniya volnovodno-dielektricheskikh izluchatelei dlya fazirovannykh antennykh reshetok // 18-ya Mezhdunar. konferentsiya «SVCh-tekhnika i telekommunikatsionnye tekhnologii»: KryMiKo 2008 (Sevastopol', 8-12 sentyabrya 2008 g.): Materialy konf. T. 2. Sevastopol': Veber, 2008. S. 411-412.
8. Freiman A.G. Issledovanie volnovodno-dielektricheskikh izluchatelei fazirovannoi antennoi reshetki millimetrovogo diapazona dlin voln // Molodezhnyi nauchno-tekhnicheskii vestnik. Elektron. zhurn. 2015. № 4. S. 38. Rezhim dostupa: http://sntbul.bmstu.ru/doc/778189.html (data obrashcheniya 07.06.2017).
9. Metody izmereniya kharakteristik antenn SVCh / L.N. Zakhar'ev, A.A. Lemanskii, V.I. Turchin i dr.; Pod red. N.M. Tseitlina. M.: Radio i svyaz', 1985. 368 s.
10. Krekhtunov V.M., Rusov Yu.S. Issledovanie dielektricheskikh izluchatelei dlya fazirovannykh antennykh reshetok // 13-ya Mezhdunar. Krymskaya konf. «SVCh-tekhnika i telekommunikatsionnye tekhnologii»: KryMiKo 2003 (Sevastopol', 8-12 sentyabrya 2003 g.): Materialy. Sevastopol': Veber, 2003. S. 382-384.
11. Komissarova E.V. Issledovanie i razrabotka volnovodnykh ferritovykh faradeevskikh fazovrashchatelei i elementov FAR na ikh osnove dlya korotkovolnovoi chasti millimetrovogo diapazona voln: dis. … kand. tekhn. nauk. M., 2015. 223 s.
