ВОЛНОВОДНЫЙ ЩЕЛЕВОЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК H01Q13/18 

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в приемных, передающих, приемо-передающих многофункциональных антенных устройствах радиотехнических систем различного назначения, в частности в активных фазированных антенных решетках (ФАР) с широкоугольным сканированием.

Известны щелевые, крестообразные излучатели волн круговой поляризации, выполненные на проводящем экране с квадратурным возбуждением крестообразных щелей коаксиальными или полосковыми устройствами (заявка Англии N 2202379, H 01 Q 13/18, заявка Японии N 63-139406, H 01 Q 21/24, патенты США N 4672386, 4958165, 4242685, кл. 343-770, заявки ЕР N 0295003, 0527417, H 01 Q 13/18). Недостатками таких излучателей являются большие активные потери, свойственные выбранному типу линии передач, используемому в квадратурно-возбуждающем устройстве, и невысокие технические параметры.

Известны крестообразные вибраторные излучатели, расположенные над экраном с различными типами квадратурных возбуждающих устройств (авт.св. N 1712995, кл. H 01 Q 21/26), но они не обладают изотропной диаграммой направленности в угломестной плоскости и не способны эффективно излучать (т.к. E_n= O_n, n-нормаль к экрану) при фазировании луча решетки на направления, близкие к касательному, ограничивая тем самым широкоугольность ФАР.

Все эти аналоги являются резонансными открытыми колебательными системами и обладают существенным недостатком. Их технические характеристики, например уровень излучаемой мощности, значительно изменяются в частотной области f₀± Δ f (где f± D f -резонансная частота крестообразного излучателя).

Известна также конструкция, выбранная за прототип, волноводного, щелевого, резонансного, двухканального, крестообразного излучателя круговой поляризации, выполненная на отрезке прямоугольного волновода, на широкой стенке которого прорезана резонансная, крестообразная щель. (Антенны эллиптической поляризации. Сб.статей под ред. А.И.Шпунтова, Иностранная литература, 1961, с.123-128). Излучатель имеет в плоскости решетки прямоугольную форму с характерными размерами (0,7х0,7 м) l и узкополосную резонансную частотную характеристику по основным электрических параметрам.

Недостатками известного излучателя являются значительные изменения электрических параметров излучателя (КСВН, развязок между каналами и излучаемой мощности) в частотном диапазоне f± D f и соответственно низкий коэффициент прямоугольности частотных характеристик.

Задачей настоящего изобретения является повышение коэффициента прямоугольности частотных характеристик излучателя в рабочем диапазоне частот.

Сущность изобретения заключается в том, что на широкой стенке волновода с крестообразной резонансной щелью выполнена вторая резонансная крестообразная щель, центр симметрии которой совпадает с центром симметрии первой щели и расположен под углом 45^o к первой.

Описанные конструктивные признаки данного изобретения позволили в несколько раз повысить коэффициент прямоугольности частотных характеристик излучателя.

На фиг.1 изображен общий излучатель; на фиг.2 зависимость КСВН излучателя с двух входов и развязок от частоты; на фиг.3 зависимость отношения излучаемой мощности к падающей от частоты.

Волноводный, щелевой, двухканальный излучатель волн круговой поляризации содержит волновод 1, на одной из широких стенок которого 2 в точке круговой поляризации выполнены две крестообразные щели 3 и 4, ориентированные под углом 45^o друг к другу. В качестве квадратурно-возбуждающего устройства может быть использован волновод с волной ТЕ₀₁ различного профиля сечения, например прямоугольного, П-образного и др.

Предлагаемый излучатель работает следующим образом.

Волновод 1 является устройством квадратурного возбуждения крестообразных щелей 3 и 4 и возбуждается основным типом волны ТЕ₀₁. Излучающие резонансные крестообразные щели 3 и 4 прорезаны в широкой передней стенке 2 с общим центром, в котором вектор магнитного поля H имеет круговую поляризацию, поскольку H_x и H_z компоненты этого поля равны по амплитуде и находятся во временной квадратуре. При запитке с одного входа излучатель излучает волны левой круговой поляризации и при запитке с другого входа излучаются волны правой круговой поляризации. Резонансные, крестообразные щели обеспечивают высокий уровень излучаемой мощности и высокий коэффициент прямоугольности частотных характеристик в рабочем диапазоне.

Излучатель, выполненный на П-образном волноводе, был изготовлен и исследован экспериментально. Определены его электрические параметры в диапазоне частот. Были измерены зависимости КСВН с двух входов и развязок между каналами (Д_б) (см. фиг.2). Исследование показало, что в рабочем диапазоне КСВН составило значение, равное 1,2, развязке между каналами меньше 22 дБ. Определена также зависимость отношения излучаемой мощности к падающей от частоты (фиг.3). Исследования показали, что данная конструкция излучателя с системой из двух крестообразных щелей позволяет в рабочем диапазоне излучать более 95% мощности. Результаты эксперимента подтвердили получение высокого коэффициента прямоугольности частотных характеристик излучателя.

Волноводный щелевой двухканальный излучатель круговой поляризации относится к антенной технике и может использоваться, в частности, для создания активных фазированных антенных решеток с широкоугольным сканированием (±90^o). Сущность изобретения заключается в том, что волноводный, щелевой, резонансный, крестообразный многофункциональный излучатель содержит отрезок волновода 1, на одной из широких стенок которого 2 выполнены две крестообразные щели 3 и 4, расположенные под углом 45^o друг к другу. 3 ил.

Волноводный щелевой двухканальный излучатель круговой поляризации, содержащий отрезок волновода с резонансной крестообразной щелью на широкой стенке, отличающийся тем, что волновод снабжен второй крестообразной щелью, центр симметриии которой совпадает с первой и развернутой по отношению к ней на 45^o.