ОБЛУЧАТЕЛЬ С ДИСКРЕТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ НАПРАВЛЕННОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H01Q3/24 

Предлагаемое устройство относится к антенной технике и может быть использовано в качестве первичного источника зеркальных антенн.

Известен облучатель (а. с. СССР N 212341, Н 01 Q 19/00, 10.11.72 "Слабонаправленная антенна", авторы Буйвол-Кот и др.), выполненный в виде вибратора, возбуждаемого волноводом, и расположенного вокруг вибратора цилиндрического стакана, в качестве отражателя.

Известны антенны (пат. США N 369800, H 01 Q 13/02, 1972; пат. ФРГ N 1591092, H 01 Q 13/08, 1973 и а.с. СССР N 208014, H 01 Q 3/24, 1966).

Антенна по пат. США представляет единую электродинамическую систему, в частности, рупор возбуждаемый коаксиальным волноводом, переходящим в двухплоскостной волновод, замкнутый на конце.

Антенна по пат. ФРГ также представляет единую импедансную структуру, образованную из диэлектрических и проводящих цилиндрических элементов.

Антенна по а. с. СССР предназначена для обеспечения сканирования. Представляет собой целевой мост, переходящий в рупорный раскрыв. В плечах щелевого моста помещены диоды, которые служат для формирования фазового распределения электромагнитного поля в раскрыве рупора, чем и достигается сканирование.

Все указанные выше электродинамические системы формируют поле излучения с определенной шириной амплитудной диаграммы направленности (АДН).

Цель предлагаемого изобретения осуществить дискретное управление АДН антенны.

Управление направленностью излучения достигается с помощью совмещения в одной антенне двух электродинамических систем: коаксиального раскрыва, возбуждаемого вибратором, и еще второго вибратора, возбуждаемого самостоятельно. Излучение коаксиальной структуры и вибратора осуществляется последовательно во времени при необходимости изменения ширины диаграммы направленности. Возбуждение каждой из электродинамических структур управляется переключателем, в частности, выполненным на p-i-n диоде.

На фиг. 1 показана структурная схема конструкции модели облучателя.

Облучатель содержит два цилиндрических вибратора 1 и 2, которые возбуждаются прямоугольным волноводом 3, замкнутым на конце проводящей стенкой 4, причем вибраторы 1 и 2 удерживаются в волноводе 3 с помощью диэлектрических шайб 5 и 6; цилиндрический стакан 7, который совместно с прямоугольным волноводом образует коаксиальный раскрыв; переключающее устройство на p-i-n диоде 8. Диаметр (d) цилиндрического стакана выбирается из условия распространения в нем парциальной волны H₁₁, а вибратор 2 расположен от проводящей стенки цилиндрического стакана на расстоянии четверти длины парциальной волны H₁₁.

Вибраторы, p-i-n диод, проводящая стенка расположены в прямоугольном волноводе последовательно относительно друг друга на расстоянии равном четверти длины (λ_в/4) парциальной волны H₁₀, распространяющейся в нем.

Рассмотрим работу этой системы.

При разомкнутом p-i-n диоде активно возбуждается вибратор 2, будучи на расстоянии 3/4 λ_в от проводящей стенки прямоугольного волновода 4, т.е. в пучности напряженности электрического поля. В свою очередь вибратор 2 возбуждает коаксиальный раскрыв. Вибратор 1 в этом случае, находясь от проводящей стенки 4 на расстоянии λ_в/2, т.е. в узле напряженности электрического поля, не возбуждается. В результате АДН системы определяется излучением коаксиального раскрыва.

При замкнутом диоде (при достаточно большой проводимости диода) в этом случае вибратор 1 находится в пучности напряженности электрического поля и активно возбуждается, а вибратор 2, находясь в узле, не возбуждается. В результате АДН определяется излучением вибратора.

Таким образом, поле изучения облучателя определяется в основном полем излучения каждой из электродинамических структур в зависимости от состояния p-i-n диода, т.е. от его управления.

На фиг. 2 показаны экспериментально снятые АДН облучателя в плоскости "Н". Кривой 1 соответствует АДН облучателя в случае короткозамкнутого p-i-n диода, т.е. при активном возбуждении вибратора 1. АДН в этом случае в основном обусловлена полем излучения вибратора.

Кривой 2 соответствует АДН при разомкнутом диоде, т.е. АДН обусловлена в основном полем излучения коаксиальной структуры.

Предлагаемое устройство относится к антенной технике и может быть использовано в качестве первичного источника зеркальных антенн. Цель изобретения создать облучатель с управляемой направленностью излучения. Облучатель строится в виде комбинации вибратора, питаемого прямоугольным волноводом, и коаксиального раскрыва, образованного прямоугольным волноводом и цилиндрическим стаканом, расположенным соосно с ним. Коаксиальный раскрыв возбуждается самостоятельно вторым вибратором. Амплитудная диаграмма направленности зависит от степени возбуждения каждой из электродинамических структур. Возбуждения каждой структуры управляется переключателем на основе p-i-n диода. 2 ил.

Облучатель с дискретным управлением направленности излучения, содержащий вибратор, возбуждаемый линией питания, рефлектор, отличающийся тем, что в него введены прямоугольный волновод в качестве линии питания, замкнутый на конце с помощью проводящей стенки, второй вибратор, возбуждаемый самостоятельно прямоугольным волноводом, цилиндрический стакан в качестве рефлектора, расположенный вокруг прямоугольного волновода и возбуждаемый первым вибратором, p-i-n-диод в качестве переключателя, причем p-i-n-диод, вибраторы, проводящая стенка расположены в прямоугольном волноводе последовательно относительно друг друга на расстоянии четверти длины парциальной волны H₁₀, распространяющейся в нем.