Реализация диаграммообразующего устройства на основе апланатической линзы для реализации сканирующей антенной системы радиолокатора

В статье рассматривается диаграммообразующее устройство на основе апланатической линзы,   которая   формируется   на   основе   полистиролового    заполнения,   которое   заключается в волноводную систему. Разработанная система обладает возможностью реализации амплитуднофазового распределения в широком диапазоне рабочих частот путем запитывания входной группы из двадцати пяти портов, которые обеспечивают реализацию диаграммообразование на выходных тринадцати портах. Для повышения эффективности работы разработанного устройства в конструкцию диаграммообразующего устройства были интегрированы двенадцать балластных портов, которые обеспечивают гашение побочных излучений, а также траекторий распространения электромагнитных волн. Приведенные в работе результаты показывают, что предлагаемая система диаграммообразования позволяет обеспечить управление характеристиками амплитудно-фазового распределения в широком диапазон частот, при этом обеспечить минимальные потери и высокую эффективность передачи электромагнитных волн. Для подтверждения работоспособности разработанного диаграммообразующего устройства выполнялось моделирование как системы отдельно, так и в виде системы диаграммообразования для антенной системы радиолокатора. Полученные результаты показали, что применение системы диаграммообразования позволяет обеспечить сканирование лучом антенны в широком диапазоне рабочих частот, что особенно востребовано в системах радиолокации, а также при реализации одновременного частотного и амплитудно-фазового сканирования антенной системой.

1. Numan A. B., Frigon J.-F., Laurin J.-J. Printed W-band multibeam antenna with Luneburg lens-based beamforming network // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018. 66 (10). 5614–5619. DOI: 10.1109/TAP.2018.2860119

2. Turalchuk P., Munina I., Shitvov A. Analog beamforming based on Fourier Rotman lens for multibeam applications // 48th European Microwave Conference (EuMC). Spain, Madrid, 2018. New York: IEEE, 2018. 1573–1576. DOI: 10.23919/EuMC.2018.8541739

3. Vo Dai T. K., Nguyen T., Kilic O. A compact microstrip Rotman lens design // 2017 United States National Committee of URSI National Radio Science Meeting (USNCURSI NRSM). USA, Boulder, 2017. New York: IEEE, 2017. 1–2. DOI: 10.1109/USNC-URSINRSM.2017.7878311

4. Tudosie G., Vahldieck R. An LTCC-Based folded Rotman lens for phased array applications. 2006 Asia-Pacific Microwave Conference. Japan, Yokohama, 2006. Tokyo: IEEE, 2006. 2106–2109. DOI: 10.1109/APMC.2006.4429828

5. Крюков Д. Ю., Курьян Ю. С., Пастернак Ю. Г. Исследование диаграммообразующих устройств многолучевых антенных решёток на основе плоской линзы Ротмана // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014. 10 (3–1). 63–65.

6. Tolin E., Vipiana F., Litschke O., Bruni S. phase shifters design for scan range extension of Rotman lens beamforming based antenna arrays // 2018 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting. USA, Boston, 2018. New York: IEEE, 2018. 2129–2130. DOI: 10.1109/APUSNCURSINRSM.2018.8609130

7. Belostotsky A. L., Leonov A. S. Design of aplanatic waveguide Fresnel lenses and aberration-free planar optical systems // Journal of Lightwave Technology. 1993. 11 (8). 1314–1319. DOI: 10.1109/50.254089

8. Cloutier G., Bekefi G. Scanning characteristics of microwave aplanatic lenses // IRE Transactions on Antennas and Propagation. 1957. 5 (4). 391–396. DOI: 10.1109/TAP.1957.1144527

9. Зелкин Е. Г., Петрова Р. А. Линзовые антенны. Москва: Советское радио, 1974. 282 с.