АНТЕННАЯ СИСТЕМА Российский патент 1996 года по МПК H01Q19/06 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для приема микроволновых сигналов.

Известны антенные системы, содержащие линзу Люнеберга и соответствующие излучатели (патент США 4531129). Такие системы могут использоваться как часть приемной системы спутникового радиовещания для приема микроволновых сигналов, так и как часть передающей системы.

Известно использование в антенных системах параболического отражателя с облучающим рупором, размещенным в фокусе параболического рефлектора для приема микроволновых сигналов.

Известно, что рупорный облучатель может быть заменен винтовой спиральной антенной с двумя концами, причем первый конец соединяется с фидерной линией (патент США 4742359). Фидерная линия расположена вдоль оси этой винтовой антенны. Такая винтовая спиральная антенна может быть построена в виде так называемой винтовой антенны с прямым продольным излучением, в которой в условиях максимально принимаемой мощности направление потока мощности сигнала на этом первом конце такое же по направлению, что и принимаемого излучения. Такая винтовая спиральная антенна может быть построена и в виде так называемой винтовой антенны с обратным продольным излучением, где в условиях максимальной принимаемой мощности направление потока мощности сигнала на этом первом конце противоположно направлению принимаемого излучения.

В указанном патенте США представлена антенная система, которая содержит рефлектор, первичную винтовую спиральную антенну, имеющую катушку с парой концов, причем указанная катушка расположена в фокусе этого рефлектора, так что ось винтовой антенны практически совпадает с осью этого рефлектора. Фидерная линия соединяет антенную систему с внешней схемой так, что эта первичная винтовая антенна представляет собой антенну с обратным излучением, соединенную с этой фидерной линией на ближнем к этому рефлектору конце, а другой конец винтовой антенны свободен, а эта фидерная линия является коаксиальным кабелем.

Наиболее близким аналогом является антенная система, содержащая линзу Люненберга и средства запитки в виде спирально-винтовых антенн прямого и/или обратного излучения для приема и/или передачи электромагнитных волн (патент США 3487413).

Задача изобретения создать компактную антенную систему для приема нескольких электромагнитных, предпочтительных микроволновых сигналов с различных направлений.

Эта задача решается тем, что согласно изобретению устройства запитки предусмотрены по меньшей мере частично внутри поверхности линзы.

Желательно, чтобы антенная система по изобретению содержала линзу типа линзы Люненберга со средствами запитки, имеющими форму винтовой спирали.

Преимуществом изобретения является то, что получается естественная механическая поддержка для облучающих средств и фидерных кабелей, соединенных с этими облучателями.

Если используется полусферическая линза, можно снизить стоимость изготовления, и антенная система получается менее объемной. Особенно в этом случае антенная система по изобретению повышает эффективность приема за счет уменьшения затенения апертуры и длина фидерных кабелей может быть уменьшена.

Следует упомянуть, что эти фидерные средства облучатели, которые можно также назвать средствами запитки, могут быть использованы как для приема, так и для передачи электромагнитных волн. В последнем случае антенна может также использоваться в качестве передающей антенной системы.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты конструктивного выполнения антенной системы.

Антенная система содержит линзу 1 и средства запитки, выполненные в виде спирально-винтовых антенн 2, соединенные коаксиальными кабелями 3 с приемником 4. В качестве линзы 1 может быть использована сферическая линза Люнеберга (фиг. 1), полусферическая линза Люнеберга с плоским рефлектором 5 (фиг. 2), а также линзы других форм. Спирально-винтовые антенны 2 по крайней мере частично размещены внутри линзы 1.

Антенная система работает следующим образом.

Волны 6 преломляются в сферической линзе 1 Люнеберга так, что они фокусируются в одном фокусе 7. Сфокусированная волна воспринимается спирально-винтовой антенной 2 с прямым излучением и через коаксиальные кабели 3 подается в приемник 4. Непоказанные волны могут фокусироваться в других фокусах 7, восприниматься остальными спирально-винтовыми антеннами 2 и отводятся соответствующими коаксиальными кабелями 3 в приемник 4.

При использовании линзы 1 Люнеберга по фиг.2, являющейся виртуальным источником, волна 6 фокусируется конструкцией полусферической линзы 1 Люнеберга с плоским рефлектором 5 в фокусе 7.

Непоказанные волны могут фокусироваться в точках остальных фокусов 7 и соответствующие сигналы ведутся к приемнику 4. В этом случае в качестве средств запитки использованы спирально-винтовые антенны 2 обратного излучения. В рассматриваемых вариантах выполнение антенной системы спирально-винтовые антенны 2 и коаксиальные кабели 3 интегрально выполнены в соответствующих линзах 1 Люнеберга. Это может быть реализовано в процессе изготовления, где могут быть выполнены отверстия для прохода коаксиальных кабелей 3 и/или спирально-винтовых антенн 2.

Другой возможностью является по меньшей мере частичное размещение спирально-винтовых антенн 2 и/или кабелей 3 внутри материала линз 1.

В обоих случаях коэффициент преломления этих линз 1 может быть соответственно скорректирован, что может быть достигнуто в процессе изготовления, где диэлектрический материал, например, имеющий форму нити, может наматываться с получением переменного коэффициента преломления. Соответствующая корректировка коэффициента преломления также возможна, если диэлектрический материал имеет вид ряда полусферических скорлуп или других подходящих форм.

Еще одной возможностью является создание каналов для коаксиальных кабелей 3 после изготовления этих линз посредством сверления.

Следует сказать, что варианты предпочтительных воплощений могут содержать по меньшей мере, одно из последующих изменений:
коаксиальные кабели 3 могут быть заменены любыми другими подходящими фидерными линиями, которые можно выполнить интегрально с используемыми линзами,
могут быть предусмотрены меньше или больше трех показанных кабелей 3,
коэффициент преломления используемых линз 1 может изменяться так, чтобы точки фокуса 7 находились или внутри, или снаружи линзы 1, за счет чего может изменяться положение соответствующих фидеров,
кроме показанных кабелей 3, интегрально выполненных вместе с соответствующими линзами 1 дополнительными фидеры могут быть расположены снаружи этих линз 1,
вместо сферических или полусферических линз типа Люнеберга могут использоваться другие линзы, например, цилиндрические линзы типа Люнеберга, за счет чего будет легче разместить фидеры и/или получить другую форму диаграммы излучения,
также возможно использовать линзу типа Люнеберга конической формы, в форме пирамиды и т.п. В этом случае предпочтительно, чтобы форма рефлектора 5, который может быть металлическими, была изменена так, чтобы он показывал по меньшей мере одну из сторон линзы 1, через которую не проходят волны 6 для приема,
коэффициент преломления используемой линзы может меняться таким образом, чтобы оптимизировать прием нескольких волн с различными частотами,
может использоваться линза однородного типа, это значит, что коэффициент преломления постоянный по всей линзе,
антенная система по изобретению может также использоваться в качестве передающей антенной системы, если фидерные линии (коаксиальные кабели 3) соединены с подходящими передающими средствами.

Антенная система по изобретению осуществляет механическое крепление для средства запитки и фидерных линий.

При использовании полусферической линзы антенная система имеет уменьшенный объем и особенно в этом случае длина потребных фидерных линий может быть уменьшена и эффективность приема может быть увеличена по сравнению с известными системами.

Система по изобретению предпочтительно используется как часть системы для приема сигналов прямого вещания от различных спутников.

Использование: антенная техника для приема микроволновых сигналов. Сущность изобретения: антенная система содержит линзу и средства запитки в виде спирально-винтовых антенн, размещенные вблизи фокусов линзы и выполненные заодно с линзой. Спирально-винтовые антенны фидерными линиями соединены с приемником. В качестве линзы могут быть использованы линзы Люнеберга сферической, полусферической или конической формы. Антенная система обеспечивает механическое крепление для фидерных линий и средств запитки. При использовании полусферической линзы антенная система имеет меньший объем и уменьшенную длину фидерных линий. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Антенная система, содержащая линзу и средства запитки, выполненные в виде спирально-винтовых антенн прямого или обратного излучения для приема и/или передачи электромагнитных волн, отличающаяся тем, что средства запитки размещены по меньшей мере частично внутри линзы. 2. Антенная система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве линзы использована линза типа Люнеберга или линза из однородного диэлектрика. 3. Антенная система по п.п.1 или 2, отличающаяся тем, что линза является сферической или конической. 4. Антенная система по пп.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве линзы использована полусферическая линза, а в качестве средств запитки использованы спирально-винтовые антенны обратного излучения.