Исследование и методика настройки фазированной антенной решетки Ka-диапазона

Сергей Борисович Мальцев; Николай Всеволодович Щербаков; Олег Антонович Войтович; Анна Богдановна Веселовская-Майборода; Сергей Михайлович Лабазов; Анна Михайловна Линкова

doi:10.20535/S0021347021090053

Автор(и)

Сергей Борисович Мальцев НИИ Орион, Киев, Україна
Николай Всеволодович Щербаков ООО Связьэнергосервис, Харьков, Україна https://orcid.org/0000-0003-4227-5400
Олег Антонович Войтович Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины, Харьков, Україна https://orcid.org/0000-0001-7530-5149
Анна Богдановна Веселовская-Майборода Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, Україна https://orcid.org/0000-0003-1803-5052
Сергей Михайлович Лабазов Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины, Харьков, Україна
Анна Михайловна Линкова Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины, Харьков, Україна https://orcid.org/0000-0002-0954-6793

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021090053

Ключові слова:

фазированная антенная решетка, дискретный фазовращатель, аналоговый фазовращатель, неидентичность фазовых характеристик

Анотація

Проанализированы параметры элементов структурной схемы фазированной антенной решетки Ка диапазона, включающей аналоговые ферритовые и дискретные полупроводниковые фазовращатели, блок управления и систему распределения мощности.

Предложен способ настройки фазирующих элементов решетки, использование которого позволяет значительно упростить и удешевить их производство. Экспериментально исследована эффективность предложенного способа настройки на примере 9-элементной линейной фазированной антенной решетки, что позволило проверить предположение об учете неидентичности фазовых характеристик элементов в ее каналах, и их влияние на параметры диаграммы направленности. Методика настройки также учитывает влияние электрических характеристик обтекателя или радиопрозрачного укрытия в случае их наличия.

Суть методики заключается в том, что все излучающие элементы антенны, кроме центрального канала, в котором фазовращатель отсутствует, закрываются радиопоглощающим материалом. Затем путем подбора вида и величины сигналов управления максимум диаграммы направленности ориентируется в направлении излучателя, находящегося в дальней зоне. Найденный сигнал управления запоминается. По одному открывая раскрывы других излучателей и настраивая их, получаем матрицу сигналов управления для заданного сектора сканирования. Таким образом формируется матрица управления фазовращателями, и при сканировании дополнительные вычислительные устройства не нужны. В результате проведенных экспериментальных исследований на примере 9-элементной линейной фазированной антенной решетки с использованием предложенной методики показано, что неидентичность параметров элементов СВЧ не влияет на быстродействие и точность установки фазового распределения в раскрыве антенны.

Посилання

Р. С. Хансен, Фазированные Антенные Решетки. Москва: Техносфера, 2012.
Д. И. Воскресенский, В. Л. Гостюхин, В. М. Максимов, Л. И. Пономарев, Устройства СВЧ и Антенны. Москва: Радиотехника, 2006.
Д. И. Воскресенский, Устройства СВЧ и Антенны. Проектирование Фазированных Антенных Решеток. Москва: Радиотехника, 2012.
Д. М. Сазонов, Антенны и Устройства СВЧ. Москва: Высшая школа, 1988.
М. И. Сколник, Ed., Справочник По Радиолокации. Книга 1. Москва: Техносфера, 2014.
Я. С. Шифрин, Л. Г. Корниенко, Фазированные Антенные Решетки. Харьков: ВИРТА ПВО, 1975.
Я. С. Шифрин, Антенны. Харьков: ВИРТА ПВО, 1976.
А. Г. Эйдус, В. Анпилогов, “Неэквидистантная антенная решетка с низким уровнем боковых лепестков,” Технологии и средства связи, no. 2, pp. 40–42, 2017, uri: http://lib.tssonline.ru/articles2/sputnik/neekvidistantnaya-antennaya-reshetka-s-nizkim-urovnem-bokovyh-lepestkov.
V. F. Kravchenko, V. I. Lutsenko, Y. Luo, I. V. Popov, “Nonequidistant two-dimensional antenna arrays based on latin squares,” Физические основы приборостроения, vol. 7, no. 1, pp. 4–23, 2018, doi: https://doi.org/10.25210/jfop-1801-004023.
Ф. И. Емельченков, “Бортовые неэквидистантные фазированные антенные решетки с плотной упаковкой фазовращателей,” Антенны, no. 11, pp. 45–52, 2005.
Н. В. Щербаков et al., “Излучающие свойства неоднородной антенной решетки,” Прикладная радиоэлектроника, vol. 17, no. 1,2, pp. 60–65, 2018, uri: https://nure.ua/wp-content/uploads/2018/Scientific_editions/are_2018_8.pdf.
Н. С. Болтовец, Т. И. Голынная, В. А. Кривуца, “Исследование кремниевых высоковольтных СВЧ p-i-n-диодов при повышенной температуре,” Техника и приборы СВЧ, no. 1, pp. 52–54, 2008.
М. С. Болтовець, В. А. Кривуца, К. О. Личман, “Безкорпусний кремнієвий надвисокочастотний p-i-n-діод,” Патент України на корисну модель № 30533, 2008.
В. А. Кривуца, В. В. Басанец, Н. С. Болтовец, В. Н. Иванов, Л. М. Суворова, К. А. Лычман, “Кремниевые высоковольтные безкорпусные переключательные СВЧ p- i-n-диоды с пробивным напряжением не менее 2000 В,” Техника и приборы СВЧ, no. 1, pp. 16–18, 2010.
О. Г. Вендик, М. Д. Парнес, Антенны с Электрическим Сканированием. Введение в Теорию. Москва: Советское радио, 2001.
“Каталог ОАО НИИ ‘Феррит-Домен’, часть 8.” http://www.domen.ru.
А. А. Толкачев, С. А. Топчиев, Радиолокация в Миллиметровом Диапазоне Волн. Динамика Радиоэлектроники-2. Москва: Техносфера, 2008.
А. Н. Пузаков, Н. П. Милевский, Г. К. Яковлев, “Сравнительная оценка и перспективы развития быстрод ействующих ферритовых фазовращателей,” Обзоры по электронной технике. Серия 1. Электроника СВЧ, no. 16, p. 50, 1978.
A. J. Simmons, “Millimeter wave systems - an overview,” in Wescon Tech. Papers, 1970.
Н. П. Милевский, “Быстродействующие ферритовые фазовращатели мм диапазона волн,” in Ферритовые СВЧ приборы и материалы. Серия: Электроника СВЧ. Тезисы докладов региональной конф., 1983, pp. 59–60.
Y. P. Bychkov, Y. B. Korchemkin, A. V. Majorov, “Twin-toroid phase shifters,” in Proc. of XXVIII Moscow International Conference on Antenna Theory and Technology, 1998, pp. 24–32.
B. V. Bounkin, A. A. Lemansky, “Experience of development and industrial production of X-band passive phased antenna arrays,” in Proc. of the International Conference on Radar, 1994, pp. 20–24.
W. E. Hord, F. J. Rosenbaum, C. R. Boyd, “Theory of the suppressed-rotation reciprocal ferrite phase shifter,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 16, no. 11, pp. 902–910, 1968, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1968.1126825.
M. D. Rubin, “A new electronic phase shifter (Correspondence),” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 10, no. 1, pp. 92–92, 1962, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1962.1125459.
S. Maltsev, M. Shcherbakov, O. Voitovych, G. Veselovska-Maiboroda, S. Labazov, A. Linkova, “Technique for tuning a phased array antenna of airborne radars of small-sized aircrafts,” in 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW), 2020, pp. 67–70, doi: https://doi.org/10.1109/UkrMW49653.2020.9252586.