КОМПЕНСАТОРНАЯ АНТЕННА Российский патент 2000 года по МПК H01Q19/12 

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств, используемых для компенсации помех в СВЧ диапазоне при приеме телевидения, радиовещания, в радиорелейных и спутниковых системах связи, когда требуется кардиоидная форма диаграммы направленности с минимальным уровнем приема со стороны полезного сигнала и высоким коэффициентом направленного действия (КНД) в других направлениях.

Известна всенаправленная антенна СВЧ диапазона в виде отражателя, полученного вращением параболы, проводящего конуса и облучателя [1], расположенных на общей оси, в которой электромагнитная волна излучается облучателем в сторону отражателя, а проводящий конус образует плоский фронт волны, расходящейся в виде цилиндрической волны в плоскости, перпендикулярной оси симметрии антенны.

Недостатком такой антенны является ее одинаковая направленность в одной из плоскостей.

Известна также антенна в виде рефлектора и активного вибратора, а также в виде активного вибратора и директора, имеющие кардиоидную форму диаграммы направленности [2].

Недостатком такой антенны является ее малая эффективность в СВЧ диапазоне, не позволяющая получить высокий КНД со стороны максимума диаграммы направленности и минимума КНД с одного из направлений.

Целью изобретения является получение кардиоидной формы диаграммы направленности антенны с высоким КНД в СВЧ диапазоне.

Для этого всенаправленная антенна в виде параболоидного отражателя, проводящего конуса и облучателя, расположенных на общей оси, снабжена дополнительным параболоидным отражателем, проводящим конусом и облучателем, ось аксиальной симметрии которых смещена относительно аксиальной оси всенаправленной антенны на расстояние, равное четверти длины волны, а длины линий питания облучателей отличаются на четверть длины волны.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:
- фиг. 1 - компенсаторная антенна;
- фиг. 2 - диаграмма направленности компенсаторной антенны.

Компенсаторная антенна содержит (фиг.1) всенаправленную антенну в виде параболоидного отражателя 1, проводящего конуса 2 и облучателя 3, которая снабжена дополнительными параболоидным отражателем 4, проводящим конусом 5 и облучателем 6, ось аксиальной симметрии которых O₁ O₁ смещена относительно оси OO всенаправленной антенны на четверть длины волны. Линия электропитания содержит отрезки круглого волновода 7 и 8, причем в каждом отрезке содержится по одному поляризатору с дифференциальным фазовым сдвигом π/2. К отрезкам круглого волновода 7 и 8 подключены поляризационные селекторы 9 и 10 с боковыми выходами на волноводах прямоугольного поперечного сечения, подключенные к разветвителю 11.

Длины отрезков l₁ и l₂, прямоугольного поперечного сечения, подключенных к разветвителю 11, отличаются на четверть длины волны.

Компенсаторная антенна работает следующим образом: при подключении генератора (на чертеже не показан) ко входу разветвителя 11 сигнал на его выходе через отрезки прямоугольного волновода с волной H₁₀ двумя равными частями поступает в виде волны H₁₁ в круглые волноводы поляризационных селекторов 9 и 10 и далее на вход поляризаторов с дифференциальным фазовым сдвигом π/2. При этом плоскости пластин, поляризаторов ориентированы под углом 45^o к плоскости, в которой лежит вектор напряженности электрического поля волны H₁₁ в круглом волноводе. В соответствии с этим на входы облучателей 3 и 6 поступает поле волны H₁₁ с вращающейся поляризацией. Далее это поле излучается облучателями 3 и 6 в сторону параболоидных зеркал 1 и 4 соответственно, формируя плоский фронт волны с круговой поляризацией, распространяющийся вдоль оси облучателей. На пути распространения плоского фронта от зеркал 1 и 4 установлены отражающие конусы 2 и 5, преобразующие плоский фронт волны, расходящийся в виде цилиндрической волны в плоскости, перпендикулярной осям облучателей 3 и 6. В плоскости, проходящей через оси облучателей 3 и 6, всенаправленные антенны в виде систем 1, 2, 3 и 4, 5, 6 имеют направленное излучение, определяемое высотой конусов 2 и 5 в длинах волн используемого диапазона. Два источника излучения в виде систем 1, 2, 3 и 4, 5, 6 с круговыми диаграммами направленности в плоскости, перпендикулярной OO при сдвиге фазовых центров излучения на четверть длины волны и при фазовой задержке возбуждения на 90^o формируют в названной плоскости кардиоидную по форме диаграмму направленности системы двух излучателей (фиг. 2) 1, 2, 3 и 4, 5, 6, описываемую выражением
F(ϕ) = cos(π/4(cosϕ-1)).
Поле излучения при этом имеет круговую поляризацию.

При необходимости использования вертикальной поляризации поляризационные селекторы 9 и 10 заменяются на возбудители волны E₀₁, а поляризаторы в отрезках волновода 7 и 8 из тракта исключаются.

Для обеспечения работы на линейных поляризациях (горизонтальной, вертикальной или наклонной) вместо поляризаторов 7 и 8 с дифференциальным фазовым сдвигом π/2 устанавливаются поляризаторы с дифференциальным фазовым сдвигом π. В зависимости от требуемой ориентации линейной поляризации должен быть установлен угол наклона плоскости пластин поляризаторов относительно плоскости ориентации вектора напряженности электрического поля волны H₁₁ в селекторах 9 и 10.

Изменением взаимного расположения осей OO и O₁ O₁ можно ориентировать кардиоидную диаграмму в пространстве таким образом, чтобы ее нулевой уровень был направлен в сторону источника полезного сигнала. Сигнал же помехи, принимаемый с других направлений, равно как и сигнал с защищаемой от помех антенны (на чертеже не показана) передается на схему компенсации, где и компенсируется.

Литература
1. Авторское свидетельство EP N 131512, МПК H 01 Q 19/10, опубл. 16.01.85.

2. Г.З. Айзенберг. Антенны ультракоротких волн. - М.: Связьиздат, 1957, с. 274.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств защиты от помех в радиорелейных и спутниковых системах связи СВЧ диапазона. Техническим результатом является создание кардиоидной диаграммы направленности с уменьшением КНД в одном из направлений и повышенным КНД в других направлениях. Для этого предлагается компенсаторная антенна, содержащая всенаправленную антенну в виде параболоидного отражателя, проводящего конуса и облучателя, расположенных на общей оси, снабженная дополнительными параболоидным отражателем, проводящим конусом и облучателем, ось аксиальной симметрии которых смещена относительно аксиальной оси всенаправленной антенны на расстояние, равное четверти длины волны, а длины линий питания облучателей отличаются на четверть длины волны. 2 ил.

Компенсаторная антенна, содержащая всенаправленную антенну в виде параболоидного зеркала, проводящего конуса и облучателя, в которой электромагнитная волна излучается в сторону параболоидного зеркала, а проводящий конус образует плоский фронт волны, расходящийся в виде цилиндрической волны в плоскости, перпендикулярной оси симметрии, отличающаяся тем, что снабжена вторым параболоидным зеркалом, проводящим конусом и облучателем, ось аксиальной симметрии которых смещена относительно аксиальной оси всенаправленной антенны на расстояние, равное четверти длины волны, а длины линий питания облучателей отличаются на четверть длины волны.