АНТЕННАЯ СИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК H01Q13/20 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, в том числе для приема сигналов спутникового телевидения (ТВ).

Известны антенны для приема ТВ сигналов со спутников, содержащие как одну антенну (зеркальные и линзовые системы), так и несколько антенн (линейные и плоские антенны бегущей волны, в том числе волноводно-щелевые, директорные, полосковые антенны, многослойные плоские микрополосковые решетки.

Недостатки известных антенн сложность конструкции и технологии изготовления, недостаточная надежность.

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности является антенна, содержащая несколько диэлектрических антенн, расположенных параллельно друг другу и запитанных синфазно с помощью рупора. Однако известная антенна не обеспечивает требуемую чувствительность при приеме из-за низкой эффективности возбуждения отдельных антенн (неравномерности возбуждения по амплитуде и фазе), что ограничивает достижимые К_у и КПД.

Цель изобретения повышение К_у и КПД антенной системы.

Для достижения поставленной цели пространственная система возбуждения заменена фидерной (волноводной) системой возбуждения диэлектрических излучателей (ДИ), причем предусмотрены технические средства, обеспечивающие точное распределение мощности и фазирование ДИ, а также их эффективное возбуждение и согласование со свободным пространством и питающим фидером.

На фиг. 1 изображена предлагаемая антенная система; на фиг. 2 различные варианты выполнения вибраторного возбудителя.

Антенная система содержит ДИ 1 с вибраторным возбудителем 2 и параболическим отражателем 3 и фидерный блок, состоящий из отрезков волновода 4, в одних концах которых установлены подвижные короткозамыкатели 5, а их другие концы присоединены посредством блока распределения мощности (направленный ответвитель или щелевой мост, согласованный тройник) к общему фидеру (на чертеже не показаны).

При выборе размеров отрезков волновода 4 и взаимного положения ДИ 1 были решены задачи оптимального распределения мощности и фазирования каждого ДИ и равенства входных сопротивлений в точке питания. С учетом известных условий получения максимального К_у, расстояние l между последовательно включенными ДИ 1 в каждом отрезке волновода 4 выбрано из соотношения l n λ_в где λ_в- длина волны в волноводе, а расстояние L между осями соседних отрезков водновода 4 из соотношения L N ˙ λ где λ рабочая длина волны, N целое положительное число. Дополнительное улучшение согласования и повышение точности фазирования осуществляется с помощью короткозамыкателей 5, установленных с возможностью продольного перемещения.

ДИ 1 может быть выполнен в виде сплошного или трубчатого диэлектрического стержня, размеры, форма и диэлектрическая проницаемость которого могут быть рассчитаны по известной методике.

Повышение К_у каждого ДИ 1 достигается путем оптимизации конструкции узла волновод вибраторный возбудитель диэлектрический стержень (см. фиг. 2) и благодаря введению параболического отражателя 3, фокус которого находится в фазовом центре вибраторного возбудителя 2. Фидерный блок может быть выполнен на отрезках волновода 4 с различной формой сечения (круглого, прямоугольного, квазиквадратного и др. ) при соответствующей модификации других узлов (ДИ, вибраторного возбудителя 2, блока распределения мощности).

Антенная система работает следующим образом.

При соответствующей ориентации ДИ 1 относительно направления приема в ДИ 1 электромагнитным полем падающей волны наводится поверхностная волна, которая распространяется вдоль оси ДИ и возбуждает вибраторный возбудитель 2 (симметричный или несимметричный вибратор, встроенный в диэлектрический стержень перпендикулярно его продольной оси см. фиг. 2). При этом внутри отрезка волновода 4 возбуждается электромагнитная волна соответствующего типа. Благодаря соответствующему выбору конфигурации и размеров ДИ, конструкции вибраторного возбудителя и местоположения параболического отражателя достигается оптимальное возбуждение каждого ДИ (формируется однонаправленная ДН с повышенным К_у). При выбранных размерах фидерного блока (при возможности дополнительной подстройки фазы короткозамыкателями) обеспечивается синфазное сложение сигналов, принятых соединенными последовательно параллельно ДИ, суммарный сигнал по общему фидеру поступает в приемник для дальнейшей обработки.

Таким образом, достигается повышение К_у и КПД антенной системы при простоте и надежности конструкции.

Использование: система непосредственного ТВ вещания. Сущность изобретения: антенная система содержит несколько диэлектрических излучателей, возбужденных последовательно-параллельно и сфазированных соответствующим образом посредством волноводной распределительной системы. В каждом ее плече включено по крайней мере два диэлектрических излучателя с вибраторным возбудителем, установленным внутри отрезка волновода, и параболическим отражателем, размещенным позади диэлектрического излучателя, так что его фокус совмещен с фазовым центром вибраторного возбудителя. Достигнуто повышение K_у и КПД антенной системы при простоте и надежности конструкции. 2 ил.

АНТЕННАЯ СИСТЕМА, содержащая диэлектрические излучатели и фидерный блок, отличающаяся тем, что фидерный блок выполнен в виде отрезков волновода, размещенных параллельно один другому на расстоянии
L = Nλ,
где λ рабочая длина волны в свободном пространстве,
N целое положительное число,
при этом в одних концах отрезков волноводов установлены подвижные короткозамыкатели, а их другие концы посредством блока распределения мощности присоединены к общему фидеру, при этом в каждый отрезок волновода включены по крайней мере два диэлектрических излучателя, оси которых перпендикулярны продольным осям отрезков волновода и лежат в соответствующей плоскости симметрии отрезков волновода, причем расстояние между осями соседних диэлектрических излучателей
l = nλ_в,
где λ_в длина волны в волноводе,
n 1, 2,
при этом диэлектрические излучатели присоединены к отрезку волновода посредством вибраторного возбудителя, размещенного внутри отрезка волновода вдоль оси симметрии его поперечного сечения и проходящего в диэлектрическом излучателе перпендикулярно его продольной оси, и введены параболические отражатели, расположенные за каждым диэлектрическим излучателем, причем фокус параболического отражателя совмещен с фазовым центром вибраторного возбудителя.