РАСФАЗИРОВАННЫЙ РУПОР Российский патент 1995 года по МПК H01Q13/02 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в СВЧ-диапазоне как самостоятельно, так и в качестве облучателя зеркальных антенн.

Известен расфазированный рупор с изломом образующей, состоящий из последовательно расположенных и соединенных кромками двух рупорных секций синфазной и расфазированной с углами раствора 2 α₁ и 2 α₂соответственно, причем α₁< < α₂ В этом рупоре при соответствующем выборе размеров раскрыва синфазной и расфазированной секций α₁ и α₂соответственно достигается выравнивание диаграмм направленности по поляризациям до уровня -10.-15 дБ и уменьшение уровня бокового излучения. Однако уровень бокового излучения этого рупора с плоскости К остается весьма высоким.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является расфазированный рупор, содержащий последовательно расположенные и соединенные между собой синфазный рупор с углом раствора 2 α₁ и широкоугольный рупор с углом раствора 2 α₂ причем α₁< α₂ и насадки с четвертьволновыми канавками с углом раствора α_н. При определенном выборе размеров раскрыва α₁ и α₂ соответственно синфазного и расфазированного рупоров и угла раствора насадки достигается выравнивание диаграмм по поляризациям при низком уровне бокового излучения.

Недостаток прототипа состоит в том, что глубокое подавление бокового излучения в этом рупоре достигается в ближней зоне, а в дальней зоне уровень подавления бокового излучения значительно меньше, к тому же достигаемый эффект в сильной степени зависит от угла раствора насадки.

Целью изобретения является уменьшение уровня бокового излучения расфазированного рупора в широком диапазоне частот при сохранении хорошего согласования с питающим трактом, а также формы и ширины главного лепестка в пределах рабочего сектора углов.

Это достигается тем, что в расфазированном рупоре с изломом образующей, содержащем последовательно распо- ложенные и соединенные между собой синфазный рупор с углом раствора 2 α₁ и широкоугольный рупор с углом раствора 2α₂ причем α₁ < α₂ и насадку с криволинейной образующей и четвертьволновыми канавками (прямоугольного, треугольного или трапецеидального сечения), с целью уменьшения уровня бокового излучения в широком диапазоне частот при сохранении хорошего согласования с питающим трактом, а также формы и ширины главного лепестка в рабочем секторе углов, образующая насадки представляет собой часть окружности длиной l и радиусом R, являющимся перпендикуляром, восстановленным из точки соприкосновения насадки с кромкой рупора (т.М.) к линии, проходящей под углом γ к плоскости раскрыва рупора, причем l (t_к + t_в) n;R где t_к ширина канавки; t_в ширина выступа; n число канавок, при этом 15 ≥n≥3,
γ arctg .

На фиг. 1 изображена схема конструкции предлагаемого расфазированного рупора; на фиг. 2 диаграммы направленности предлагаемого устройства (а) в сравнении с прототипом (б) и аналогом (в)
Расфазированный рупор (фиг.1) содержит последовательно расположенные и соединенные кромками волновод, две рупорные секции синфазную 1 и расфазированную 2 с размерами раскрыва α₁ и α₂ и углами раствора 2α₁ и 2α₂ соответственно, причем α₁ < α₂ и насадку 3 с криволинейной образующей и четвертьволновыми канавками (прямоугольной, треугольной или трапецеидальной формы) радиусом R, являющимся перпендикуляром, восстановленным из точки соприкосновения насадки с кромкой рупора (т.М) к линии, проходящей под углом γ к плоскости раскрыва рупора, причем R , l (t_к+t_в) n, где t_к ширина канавки, t_в ширина выступа, n число канавок, l длина дуги образующей насадки, γ arctg
При наличии насадки с прямолинейной образующей, угол раствора которой выбран в соответствии с требованиями прототипа, уменьшение уровня бокового излучения происходит в совершенно конкретном направлении и наибольший эффект достигается в том случае, когда направление распространения дифракционной волны совпадает с направлением образующей насадки. При этом энергия может сфазироваться в других конкретных направлениях, увеличив в этих направлениях уровень бокового излучения.

Так как распространение дифракционного поля от точек N и N', формирующего боковое излучение за пределами рабочего сектора углов, происходит в направлении линий NM' и N'M, то при выполнении образующей насадки в форме окружности, сопряженной с этими линиями, поле, сформированное такой импедансной структурой, не имеет четко выраженной угловой ориентации, оно как бы "размазывается" и имеет поэтому более низкий уровень, чем при прямолинейной образующей.

Влияние импедансной структуры на форму и ширину главного лепестка в пределах рабочего сектора углов минимально вследствие того, что угол между касательной к образующей насадки и осью рупора равен или больше угла, образованного осью рупора и линиями NM' и N'M. К тому же большая часть канавок расположена вне зоны прямого излучения рупора и поэтому величина сигнала, отраженного от них обратно в рупор, мала, что позволяет сохранить присущее прототипу хорошее согласование с питающим трактом.

Использование: в антенной технике в СВЧ-диапазоне как самостоятельно, так и в качестве облучателя зеркальных антенн. Сущность изобретения: расфазированный рупор содержит последовательно соединенные рупор с углом раствора 2α₁ и широкоугольный рупор с углом раствора 2α₂, причем α₂ больше α₁ и импендансную насадку, радиус который выбран определенным образом. Расфазированный рупор позволяет улучшить осевую симметрию главного лепестка в широком диапазоне частот в заданном секторе углов при сохранении хорошего согласования с питающим трактом расфазированного рупора с изломом образующей (конического или пирамидального). 2 ил.

РАСФАЗИРОВАННЫЙ РУПОР, содержащий последовательно расположенные и соединенные между собой синфазный рупор с углом раствора 2α₁ и широкоугольный рупор с углом раствора 2α₂, причем α₁<α₂, и насадку с криволинейной образующей и четвертьволновыми канавками прямоугольного, или треугольного, или трапецеидального сечения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня бокового излучения в широком диапазоне частот при сохранении хорошего согласования с питающим трактом, а также формы и ширины главного лепестка в рабочем секторе углов, образующая насадка представляет собой часть окружности длиной l и радиусом R, являющимся перпендикуляром, восстановленным из точки соприкосновения насадки с кромкой рупора к линии, проходящей под углом γ к плоскости раскрыва рупора, причем
l (t_к + t_в)n;

где t_к ширина канавки;
t_в ширина выступа;
n число канавок;