3. Обзор литературы.

    В настоящее время разработки по антенным решеткам ведутся в основном в  космической и военной промышленности.

    Одним из интересных российских патентов является ВЕРТОЛЕТНЫЙ РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ  КОМПЛЕКС. Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на вертолетах. Достигаемый технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей вертолетной радиолокационной станции. Данный результат достигается за счет того, что вертолетный радиолокационный комплекс содержит радиолокационную станцию, состоящую из двух сканирующих антенных решеток, вращающегося перехода, приемного устройства, задающего генератора, бортового вычислительного комплекса. Отличие от прототипа заключается в том, что радиолокационная станция дополнительно включает два выходных усилителя мощности, второй вращающийся переход, второе приемное устройство, привод по углу места, привод по азимуту, причем все блоки радиолокационной станции, кроме бортового вычислительного комплекса, размещены над втулкой несущего винта вертолета. А также в вертолетный радиолокационный комплекс введены аппаратура опознавания государственной принадлежности, включающая активную фазированную антенную решетку дециметрового диапазона волн правого крыла, активную фазированную антенную решетку дециметрового диапазона волн левого крыла, блок приемозапросчика, блок ответчика, а также специализированная цифровая вычислительная машина (Автор(ы):  Зеленюк Юрий Иосифович (RU),   Колодько Геннадий Николаевич (RU),   Шершнев Евгений Дмитриевич (RU), Фролов Игорь Иванович (RU), Калинкин Виктор Иванович (RU)   МПК G01S13/00  2006.01) 

    Известны  антенны с механическим управлением  диаграммой направленности. (Радиолокационные системы П.А.Бакулев, Издательство: Радиотехника, ISBN: 5-93108-027-9, 2004).

    Активная  фазированная антенная решетка Классификация по МПК: H01Q Формула полезной модели 1. Активная фазированная антенная решетка, содержащая печатные антенные излучатели, активные элементы, полосковые линии передачи, линии питания и управления, фазовращатели, элементы схемы суммирования, элементы схемы управления, отличающаяся тем, что она выполнена в виде активной печатной платы из активных печатных излучателей и пассивной печатной платы из пассивных печатных излучателей, причем пассивная печатная плата расположена над активной печатной платой на заданном расстоянии, а каждый пассивный излучатель расположен над активным излучателем, при этом активная печатная плата выполнена в виде ряда параллельных линейных антенных решеток из активных печатных излучателей, расположенных между собой на заданном расстоянии и соединенных между собой последовательно посредством полосковых линий, а линейные антенные решетки соединены с активными элементами, фазовращателями, элементами схемы суммирования и элементами схемы управления. 2. Активная фазированная антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что активные и пассивные излучатели выполнены в виде печатных излучателей прямоугольной формы. 3. Активная фазированная антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что активные элементы выполнены в виде передающих усилителей мощности и/или приемных малошумящих усилителей.

     АНТЕННАЯ СИСТЕМА С КРУГОВЫМ ИЛИ СЕКТОРНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ

    Изобретение относится к радиотехнике и может  быть использовано в системах радиосвязи, радиопеленгации и радиообнаружения. Техническим результатом изобретения  является повышение коэффициента усиления антенны за счет увеличения ее геометрических размеров за счет добавления дополнительных ярусов. Согласно изобретению антенная система с круговым или секторным  сканированием включает активный излучающий элемент и окружающие его пассивные переотражатели с включенными в них нагрузками с комплексным управляемым импедансом, расположенные в ближней зоне активного излучающего элемента, пассивные переотражатели расположены более чем одним ярусом, при этом активный излучающий элемент выполнен в виде антенны с возможностью распределения энергии на указанные ярусы. Активный излучающий элемент может быть выполнен в виде коллинеарной антенны с последовательным питанием сегментов антенны. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

    Предлагаемое  изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи, радиопеленгации и радиообнаружения.

    Известно, что направленные антенны имеют  ряд преимуществ по сравнению  с ненаправленными антеннами. Направленные антенны дают возможность излучать (или принимать) электромагнитные волны в заданном направлении с одновременным их усилением при подавлении излучения в других направлениях, что позволяет: увеличивать дальность радиосвязи и/или скорость передачи информации; повышать скрытность передачи информации и помехозащищенность канала связи; определять направление на источник излучения.

    ИЗОБРЕТЕНИЕ 
Патент Российской Федерации RU2282921

    СПОСОБ  ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ  НА ЭЛЕМЕНТАХ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА (ВАРИАНТЫ)

    Имя изобретателя: Урличич Юрий Матэвич (RU); Гришмановский Виктор Александрович (RU) 
Имя патентообладателя: Закрытое акционерное общество "НПО Космического Приборостроения" (RU) 
Адрес для переписки: 111250, Москва, ул. Авиамоторная, 53, ЗАО "Патентный поверенный", пат.пов. Г.Н.Андрущак, рег. № 189 
Дата начала действия патента: 2005.03.18

    Изобретение относится к антенной технике, в  частности к активным пространственным фазированным антенным решеткам (ФАР), и может быть использовано при  создании антенн с немеханическим качанием луча антенны. Технический результат  способа и устройств заключается  в создании активной антенной решетки  с минимальным числом управляемых  фазовращателей. Для достижения указанного технического результата предлагается способ получения требуемого фазового распределения на элементах пространственной фазированной антенной решетки, заключающийся в том что, что осуществляют управление фазами сигналов на когерентных служебных частотах столбцов и строк, получающихся на задающем смесителе из двух задающих частот, причем сигналы служебных частот, несущие информацию о требуемой фазе сигнала для каждого столбца и строки суммируются на смесителях излучателей фазированной антенной решетки, а суммарные сигналы, несущие информацию о фазе каждого элемента решетки, требуемой для качания луча антенны, подают на выходной усилитель решетки или используют как носители требуемой фазы в формировании других сигналов элемента фазированной антенной решетки, а также пространственная фазированная антенная решетка, выполненная в виде матрицы и содержащая задающий смеситель, на который подаются сигналы служебных частот f и D f, выходные сигналы f₁=f+D f и f₂=f-D f которого через соответствующие фазовращатели подаются соответственно на строки и столбцы матрицы, в точках пресечения строк и столбцов матрицы расположены смесители, выходы которых соединены с входами соответствующих усилителей, и пространственная фазированная антенная решетка, выполненная в виде матрицы и содержащая задающий смеситель на который подаются сигналы служебных частот f и D f, выходные сигналы f₁=f+D f и f₂=f-D f которого через соответствующие фазовращатели подаются соответственно на строки и столбцы матрицы, в точках пересечения строк и столбцов матрицы расположены смесители, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих приемных смесителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих усилителей.

    Способ  пеленгации радиосигналов. Патент РФ №2262119.

    Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения  и пеленгования сигналов источников радиоизлучения.

    Разработана конструкторская документация, изготовлены  и испытаны опытные образцы радиопеленгатора (изделия МРП-3), в котором используется патент на изобретение №2262119. Изделие  представляет собой малогабаритный 3-канальный пеленгатор с двухлитерной 3-элементной кольцевой антенной решеткой из вертикальных симметричных вибраторов с рабочими поддиапазонами частот 25…110 МГц и 110…400 МГц. Благодаря использованию способа пеленгования, защищенного патентом №2262119, в изделии практически исключены систематические ошибки пеленгования, обусловленные переизлучением пеленгуемого сигнала антенными элементами и мачтовой опорой антенного устройства. Изделие состоит из блока приема и обработки сигналов, выполненного на БНК «База-3» типоразмера III-1, и антенного устройства с комплектом фидеров. 

    Среди зарубежных патентов есть аналогичные Российским изобретениям, направление в изобретениях так же направлены на космическую и радиоэлектронную промышленность.

    Суть изобретения: Изобретение относится к антенным системам, работающим в диапазоне СВЧ. Передающая антенная система с фазированной решеткой содержит множество излучающих элементов, каждый из которых способен передавать электромагнитное излучение. По меньшей мере один усилитель с постоянной амплитудой и фазой присоединен к излучающему элементу антенной решетки, причем каждый излучающий элемент способен передавать электромагнитное излучение, фаза которого совпадает с фазой излучения от других излучающих элементов решетки, а амплитуда отличается от амплитуды излучения других элементов согласно шаблонам, которые облегчают реализацию изобретения. Техническим результатом является создание антенной решетки, в которой все усилители обладают одинаковыми характеристиками, что позволяет избежать фазовых искажений. 3 с. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

    Номер патента: 2134924 Класс(ы) патента: H01Q21/22, H01Q3/22 Номер заявки: 94034122/09 Дата подачи заявки: 26.09.1994 Дата публикации: 20.08.1999 Заявитель(и): Лорал Колкомм Сэтеллайт Севисез, Инк. (US) Автор(ы): Хиршфилд Эдвард (US) Патентообладатель(и): Лорал Колкомм Сэтеллайт Севисез, Инк. (US) Описание изобретения: Настоящее изобретение относится к антенным системам, работающим в диапазоне СВЧ, и, более конкретно, к системам фазированных антенных решеток, в которых генерируется одновременно несколько лучей путем управления относительной фазой сигналов во множестве излучающих элементов и в которых амплитудой управляют путем подключения различного числа сфазированных усилителей к каждому из излучающих элементов. 
Антенные решетки для систем радиолокации известны в течение многих лет и успешно применяются для формирования узких направленных лучей. Характеристики антенных решеток определяются геометрическим расположением излучающих элементов, а также амплитудой и фазой сигналов возбуждения на этих элементах. 
Дальнейшие разработки в области радиолокации, такие как создание магнетрона и других передатчиков большой мощности для диапазона СВЧ, привели к повышению рабочих частот, обычно используемых в радиолокации. На этих более высоких частотах целесообразными стали более простые антенны, которые обычно содержат профилированные (параболические) отражатели, облучаемые посредством рупорной или какой-либо другой простой первичной антенны. 
В дальнейшем по многим причинам важное значение приобрело электронное (безынерционное) сканирование, в том числе из-за скорости сканирования и возможности нацеливания луча произвольным или запрограммированным образом. С разработкой электронных фазовращателей и переключателей большее внимание при проектировании антенн стали уделять антенным решеткам, в которых каждый излучающий элемент может управляться индивидуально с помощью электроники. Управляемые фазовращатели в технике фазированных антенных решеток обеспечивают возможность быстрого и точного переключения лучей и, таким образом, позволяют радиолокационной станции осуществлять несколько функций, разделенных во времени или даже одновременно. Электронно управляемая радиолокационная станция с антенной решеткой способна отслеживать большое количество целей, облучать и/или маркировать несколько целей, осуществлять поиск в широком секторе с автоматической селекцией целей, чтобы иметь возможность отслеживать выбранную цель, и функционировать в качестве системы связи, направляя мощные лучи на отдаленные приемники и/или передатчики. Соответственно, важность антенных решеток с фазовым сканированием велика. 

    КАЛИБРОВКА  АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ.

    Способ  калибровки антенной решетки, используемой в мобильной системе радиосвязи на передачу, и способ калибровки антенной решетки, используемой в мобильной  системе радиосвязи на прием, причем антенная решетка содержит несколько  антенных секций, включают этапы поочередной  подачи входного сигнала в каждую антенную секцию, измерения сигнала, передаваемого каждой антенной секцией, формирования корректирующих коэффициентов  для каждой антенной секции на основе вышеупомянутых измеренных сигналов, регулировки выходных сигналов вышеупомянутых антенных секций в соответствии с вышеупомянутыми корректирующими коэффициентами, причем выходной сигнал антенны регулируют путем добавления I- и Q-корректирующих коэффициентов цифровым способом. Корректирующие коэффициенты могут быть использованы для регулировки фаз и/или амплитуд сигналов антенных секций. Корректирующие коэффициенты могут быть применены к сигналам между диаграмообразующими приспособлениями и антенными секциями. Технический результат заключается в повышении точности формирования диаграммы направленности и наведения антенных лучей.

    Так же в Росси пишутся диссертации  по антенным решеткам. Название:   Антенные решетки, синтезированные по широкополосному сигналу, для средств связи беспилотных авиационных комплексов 
Основное описание:   Цель диссертации: улучшение тактико-технических характеристик аппаратуры радиосвязи с беспилотными летательными аппаратами (БЛА). 
Получены следующие результаты, обладающие научной новизной: 
- сформулированы требования к электрическим характеристикам бортовых и наземных антенн для средств связи с БЛА. Предложены и обоснованы критерии качества антенн; 
- предложено использование в качестве бортовых антенн малоэлементных антенных решеток с диаграммами направленности, синтезированными по широкополосному сигналу. Предложены методы расчета и оптимизации их характеристик и параметров в соответствии с выработанными критериями; 
- предложено использование антенных решеток с диаграммами направленности, синтезированными по широкополосному сигналу, в качестве наземных антенн. Разработаны методы расчета и оптимизации их характеристик и параметров в соответствии с выработанными критериями; 
- показано, что использование предложенных подходов и приемов при создании бортовой аппаратуры позволяет существенно повысить потенциал связи и улучшить помехозащищенность канала связи; 
- предложена методика пространственно-частотной фильтрации сигналов в многоканальной приемной системе, осуществляемая путем совместного выбора спектрального состава сигналов и параметров весовой обработки, позволяющая осуществлять эффективную селекцию сигнала от выбранного корреспондента при существенном ослаблении приема сигналов в общей полосе частот от других корреспондентов. Представлены результаты расчетов, подтверждающие эффективность предлагаемого подхода, даже для систем с умеренным расширением полосы частот. 
Использование разработанных в результате исследований подходов позволяет улучшить тактико-технические показатели беспилотных авиационных комплексов воздушного мониторинга окружающей среды и технических объектов. Конкретный результат, достигаемый в результате использования содержащихся в материалах диссертации методик и рекомендаций, способствует: 
- увеличению энергетического потенциала линии радиосвязи, что позволяет снизить мощность бортовых радиопередатчиков; 
- улучшению показателей помехозащищенности бортовой и наземной составляющих аппаратуры радиосвязи, достигаемому путем осуществления эффективной пространственной селекции, в том числе сигналов разных корреспондентов в общей полосе частот. Результаты диссертации в виде методик, рекомендаций, а также количественных оценок нашли практическое использование в работах ОАО "ОКБ "Сокол", а также в учебном процессе ИРЭТ КГТУ им. А.Н.Туполева. Пути дальнейшей реализации связаны с разработкой приемо-передающих систем связи нового поколения, использующих широкополосные и сверхширокополосные сигналы, в которых антенна и приемник участвуют как единая система. Разработанные подходы и приемы позволят улучшить направленные свойства антенных систем в целях улучшения энергетических параметров радиолиний и повышения помехозащищенности. 
Шифр специальности:   05.12.07 Антенны, СВЧ устройства и их технологии 
          Авторы (ФИО):   Сагадеев Гумер Ильдарович                                                                                

      Степень соискателя:   канд. техн. наук   

      Год защиты:   2009

    УДК:   621.396.67, 656.7:654.9 

    ГРНТИ:   47.45.29 Антенны

    73.37.86 Связь и сигнализация на воздушном  транспорте

    Информация  о источнике:   Российская государственная библиотека, отдел диссертаций.

    Сурков  Виктор Иванович. Расчет вибраторных фазированных антенных решеток  с расширенным  углом сканирования : ил РГБ ОД 61:85-5/4962.

    В данной работе для вибраторных ФАР (с учетом опорных стоек) показана, невозможность компенсации ослепления, (имевшегося в решетке без укрытия) с помощью изменения параметров диэлектрического укрытия. Из полученных результатов следует, что слой диэлектрика  может эффективно улучшать согласование ФАР только при небольших углах  отклонения луча ( & 4 30 - 35°) / 58 /. При больших же углах сканирования достигнуть существенного уменьшения имеющегося рассогласования не удается. В данной работе также используется комбинированный подход к достижению широкоугольного согласования вибраторных Ш / 58 /. В качестве согласующих элементов применяются многослойный диэлектрик и согласующие штыри. Кроме этого приводятся результаты применения ступенчатых трансформаторов и реактивных шлейфов, включаемых в каждый излучатель. В результате удается согласовать решетку в необходимом секторе сканирования в полосе частот 40$.

    Основные  положения, которые выносятся на защиту, сформулированы ниже:

    1. Математические модели для анализа  вибраторных антенных решеток  с учетом вертикальных металлических  штырей и многослойного укрытия.  Излучатели располагаются как  в узлах прямоугольной, так  и в узлах треугольной сетки.

    2. Аналитические формулы для расчета  взаимных сопротивлений мевду вибраторами различной ориентации с разработкой алгоритмов улучшения сходимости.

    3. Быстродействующие программы, которые  реализованы на языке ФОРТРАН,  позволяющие рассчитывать основные  характеристики для проектирования  вибраторных ФАР (о линейной  и круговой поляризацией излучателей): входное сопротивление, коэффициент  отражения, диаграмму направленности  ( Q и Ел ) элемента в составе решетки.