ДВУХЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА С УМЕНЬШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ РАССЕЯНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H01Q19/195 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиоизмерительной и радиолокационной технике, в системах связи.

Цель изобретения повышение радиолокационной маскировки бортовых антенн.

Известно устройство уменьшения отражений от строительных материалов, состоящее из двух слоев, причем на внешней поверхности первого слоя и на границе слоев располагаются антенны, нагруженные на сопротивления.

Недостатком данного устройства является узкая полоса пропускания.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является двухзеркальная антенна, содержащая параболическое зеркало, плоское ребристое зеркало и облучатель, являющийся излучателем сферических электромагнитных волн с вертикальной поляризацией, причем параболическое зеркало выполнено в виде набора вертикальных металлических пластин, расстояние между которыми равно λ/8, укрепленных на параболоиде вращения из прозрачного материала, а плоское ребристое зеркало в виде металлического листа с закрепленными на нем под углом 45^o к вертикали металлическими пластинами, высота которых равна λ/4, а расстояние между которыми лежит в пределах от λ/8 до λ/4.
Недостатком данного устройства является высокая эффективная поверхность рассеяния, обусловленная переотражением падающей горизонтально поляризованной волны облучателем.

Цель достигается тем, что в двухзеркальную антенну, содержащую параболическое зеркало, плоское ребристое зеркало и облучатель, являющийся излучателем сферических электромагнитных волн с вертикальной поляризацией, причем параболическое зеркало выполнено в виде набора вертикальных металлических пластин, расстояние между которыми равно λ/8, укрепленных на параболоиде вращения из радиопрозрачного материала, а плоское ребристое в виде металлического листа с закрепленными на нем под углом 45^o к вертикали металлическими пластинами, высота которых равна λ/4, а расстояние между которыми лежит в пределах от λ/8 до λ/4, в двухзеркальную антенну дополнительно введено полусферическое зеркало, выполненное в виде набора горизонтальных металлических пластин, укрепленных одна от другой на расстоянии λ/8 на полусфере из радиопрозрачного материала и установленное над облучателем так, чтобы центр полусферы совпадал с фазовым центром облучателя.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются:
полусферическое зеркало, выполненное в виде набора горизонтальных металлических пластин, укрепленных одна от другой на расстоянии λ/8 на полусфере из радиопрозрачного материала;
взаимное положение полусферического зеркала относительно составных частей двухзеркальной антенны;
ориентация металлических пластин полусферического зеркала относительно металлических пластин параболического зеркала и металлических пластин плоского ребристого зеркала.

Применение всех новых признаков позволяет повысить радиолокационную маскировку бортовых антенн за счет того, что эффективная площадь рассеяния полусферы меньше, чем эффективная площадь рассеяния облучателя, представляющего собой слабонаправленную антенну, например рупорного типа.

На фиг.1 изображена двухзеркальная антенна с уменьшенной эффективной поверхностью рассеяния, а на фиг.2 ход лучей, падающих на участок антенны, где находится закрытый под полусферическим зеркалом облучатель.

Двухзеркальная антенна с уменьшенной эффективной поверхностью рассеяния содержит параболическое зеркало 1, плоское ребристое зеркало 2, облучатель 3, причем параболическое зеркало 1 выполнено в виде набора вертикальных металлических пластин 4, укрепленных на параболоиде вращения 5 из радиопрозрачного материала, расстояние между пластинами равно λ/8, плоское ребристое зеркало 2, с прикрепленными к нему металлическими пластинами 7, высота которых равна четверти длины волны, а расстояние между соседними пластинами лежит в пределах от λ/8 до λ/4, пластины составляют с вертикалью угол 45^o, облучатель 3 является излучателем сферических волн и формирует линейно поляризованное поле вертикальной поляризации, полусферическое зеркало 8, выполненное в виде набора горизонтальных металлических пластин 9, укрепленных на полусфере 10 из радиопрозрачного материала, расстояние между пластинами равно λ/8,, установленное над облучателем 3 так, чтобы центр полусферы 10 совпадал с фазовым центром облучателя 3.

Параболическое зеркало 1, плоское ребристое зеркало 2 и облучатель 3 аналогичны прототипу.

Полусферическое зеркало 8 выполнено аналогично параболическому зеркалу - см.прототип за исключением того, что диэлектрическая основа представляет собой не параболоид вращения, а полусферу и имеет меньший размер.

Двухзеркальная антенна с уменьшенной эффективной поверхностью рассеяния работает следующим образом.

Электромагнитные волны (ЭМВ) вертикальной поляризации, падая на поверхность параболического зеркала 1, отражаются от него. Эффективная площадь рассеяния для волн вертикальной поляризации определяется радиусом параболического зеркала 1 σ_пз= πa2пз

[3], где a_пз радиус параболического зеркала. ЭМВ горизонтальной поляризации проходят через параболическое зеркало 1 и падают на поверхность плоского ребристого зеркала 2, а также на полусферическое зеркало 8. Та часть ЭМВ, которая попала на плоское ребристое зеркало 2, отражается от него с поворотом плоскости поляризации на 90^o, становясь вертикально поляризованной, падает на внутреннюю поверхность параболического зеркала 1 и отражаясь от него фокусируется в раскрыве облучателя 3, свободно проходя через полусферическое сферическое зеркало 8 и далее распространяется в волноводном тракте. Та же часть ЭМВ, которая падает на полусферическое зеркало 8, отражается от него, так как проводники этого зеркала параллельны вектору Е падающей горизонтально поляризованной ЭМВ, свободно проходит через параболическое зеркало 1 и рассеивается в пространстве.

При отсутствии полусферического зеркала 8 отражение происходило бы непосредственно от облучателя 3, несогласованного по поляризации с падающей на него ЭМВ. Эффективная площадь рассеяния такого облучателя всегда больше, чем полусферы 4. Пусть функции облучателя выполняет рупорная антенна. Тогда, если а радиус полусферического зеркала, накрывающего эту антенну, то площадь раскрыва квадратной рупорной антенны, вписанной в основание полусферического зеркала 8, равна S_об 2a². Известно, что ЭПР рупорной антенны равна . Следовательно, отношение ЭПР полусферического зеркала к ЭПР облучателя

Даже если a = λ, выигрыш в уменьшении ЭПР будет равен .

Таким образом, установка полусферического зеркала 8 над облучателем 2 уменьшает ЭПР антенны в целом, а следовательно, повышает радиолокационную маскировку бортовых антенн.

Изобретение относится к области радиотехники. Применение предлагаемого устройства позволяет повысить радиолокационную маскировку бортовой антенны. Электромагнитные волны (ЭМВ) вертикальной поляризации, падая на поверхность параболического зеркала 1, отражаются от него, так как вектор E параллелен его проводникам. Эффективная площадь рассеяния (ЭПР) для волн этой поляризации определяется радиусом параболического зеркала 1. ЭМВ горизонтальной поляризации свободно проходит через параболическое зеркало 1, так как вектор перпендикулярен его проводникам, падает на поверхность плоского ребристого зеркала 2 и на поверхность полусферического зеркала 8. Так как плоское ребристое зеркало поворачивает плоскость поляризации падающей на него ЭМВ, то уже вертикально поляризованная ЭМВ падает на внутреннюю поверхность параболического зеркала 1, отражается от него и, свободно проходя через полусферическое зеркало 8, фокусируется на раскрыве облучателя 3. Та часть ЭМВ, которая попала на полусферическое зеркало 8, отразится от него, так как вектор E параллелен его проводникам, свободно пройдет через параболическое зеркало 1 и рассеется в пространстве. Так как ЭПР полусферы всегда меньше ЭПР несогласованного по поляризации облучателя с равными размерами, то применение в двухзеркальной антенне такого полусферического поляризованного зеркала, укрывающего облучатель, уменьшает ЭПР антенны в целом и, следовательно, повышает радиолокационную маскировку антенны. 2 ил.

Двухзеркальная антенна с уменьшенной эффективной поверхностью рассеяния, содержащая параболическое зеркало, плоское ребристое зеркало и облучатель, являющийся излучателем сферических электромагнитных волн с вертикальной поляризацией, причем параболическое зеркало выполнено в виде набора вертикальных металлических пластин, расстояние между которыми равно λ/8, где λ длина электpомагнитной волны, укрепленных на параболоиде вращения из радиопрозрачного материала, а плоское ребристое в виде металлического листа с закрепленными на нем под углом 45^o к вертикали металлическими пластинами, высота которых равна l/4, а расстояние между ними лежит в пределах λ/8, отличающаяся тем, что введено полусферическое зеркало, выполненное в виде набора горизонтальных металлических пластин, укрепленных одна от другой на расстоянии λ/8 на полусфере из радиопрозрачного материала, и установленное над облучателем так, чтобы центр полусферы совпадал с фазовым центром облучателя.