АНТЕННА Российский патент 2008 года по МПК H01Q19/06 

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для использования в радиолокационных станциях (РЛС), входящих в полигонные радиоизмерительные комплексы для экспериментальной оценки эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов.

При создании полигонных радиоизмерительных комплексов для экспериментальной оценки ЭПР объектов используют РЛС военного и гражданского назначения. При этом в миллиметровом диапазоне длин волн возникает несоответствие между предъявляемыми требованиями к равномерности амплитуды поля, облучающего исследуемый объект, и полем, создаваемым антенной используемой РЛС. От выполнения этого требования главным образом зависит точность измерения ЭПР объектов.

Устранение этого несоответствия можно осуществить различными путями: либо заменой штатной антенны другой с более широкой диаграммой направленности, что связано со значительными материальными затратами и техническими трудностями, либо путем использования предлагаемого изобретения, основанном на расширении главного лепестка антенны с помощью специальных диэлектрических вставок.

Известна (аналог) антенна эллиптической поляризации (Россия, АС 1233229, Н01Q 19/06, 1986 г.), содержащая диэлектрическую линзу, расположенную на проводящем экране, и первичный излучатель волны с эллиптической поляризацией, при этом диэлектрическая линза изготовлена в виде шарового сегмента высотой 0,25λ<h<0,3λ и диаметром 1,4λ<Д<3λ из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью 2<ε<3, причем вдоль оси симметрии диэлектрической линзы выполнен цилиндрический канал диаметром 0,5λ<d<0,77λ, где λ - рабочая длина волны в свободном пространстве.

Недостатком этой антенны является то, что она не может применяться на РЛС военного и гражданского назначения, потому что в СВЧ-диапазоне размеры и коэффициент усиления антенны получаются очень малыми.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой антенне является антенна с зеркалом в виде параболического цилиндра с облучателем в виде линейного источника, расположенного вдоль фокальной оси этого цилиндра (Справочник по радиолокации. Под редакцией М.Сколника, Нью-Йорк, 1970, с.109).

Недостатком этой антенны является то, что ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны в миллиметровом диапазоне не может быть расширена, в результате чего эта антенна не может быть применена для измерения ЭПР объектов в миллиметровом диапазоне длин волн.

Технической задачей изобретения является расширение главного лепестка диаграммы направленности антенны в миллиметровом диапазоне длин волн и как следствие повышение точности измерения ЭПР объектов в этом диапазоне.

Техническая задача решается за счет того, что в антенну, содержащую отражатель в виде параболического цилиндра и облучатель в виде линейного источника, расположенного вдоль фокальной оси этого цилиндра, дополнительно введены две клинообразные вставки из диэлектрика, расположенные симметрично по концам параболического цилиндра, при этом поверхности клинообразных вставок, прилегающие к параболическому цилиндру, повторяют его форму, две другие поверхности плоские, а длина клинообразных вставок равна 1/3 длины параболического цилиндра.

Проведенный анализ уровня антенной техники позволяет установить, что заявляемая антенна, характеризующаяся совокупностью признаков, идентичных всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, отсутствует, что указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемой антенны, показали, что в общедоступных источниках информации не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, а именно дополнительное введение двух клинообразных диэлектрических вставок, установленных по концам параболического цилиндра, длиной, равной 1/3 длины параболического цилиндра.

Из уровня техники также не подтверждена известность влияния этих отличительных признаков на поставленную техническую задачу, следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Изобретение «Антенна» промышленно применимо, так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его осуществления, работоспособность и воспроизводимость в РЛС миллиметрового диапазона для экспериментальной оценки ЭПР объектов на радиоизмерительных полигонах, так как для реализации заявляемой антенны могут быть использованы известные материалы и оборудование.

На фиг.1 показано схематическое изображение предлагаемой антенны. На фиг.2. показан ход лучей в клинообразной диэлектрической вставке. На фиг.3. показаны парциальные диаграммы 1.1, 1.2, 1.3, из которых формируется результирующий главный лепесток диаграммы направленности антенны 2.

Антенна состоит (фиг.1) из отражателя в виде параболического цилиндра 1, облучателя в виде линейного источника 2 и двух клинообразных диэлектрических вставок 3.1 и 3.2.

Клинообразные диэлектрические вставки 3.1 и 3.2 установлены в параболический цилиндр 1 симметрично по концам, для чего их форма, прилегающая к внутренней поверхности параболического цилиндра 1, повторяет его форму, а две другие поверхности клинообразных вставок 3.1 и 3.2 плоские. Облучатель в виде линейного источника 2 установлен в фокусе параболического цилиндра 1, причем длина вставок 3.1 и 3.2 равна 1/3 длины параболического цилиндра 1.

Параболическая антенна работает следующим образом. Облучатель 2 излучает электромагнитную энергию параллельно вертикальной оси параболического цилиндра 1. При этом часть лучей попадают на клинообразные вставки 3.1 и 3.2. Ход лучей во вставках показан на фиг.2. Лучи, падающие из среды с диэлектрической проницаемостью ε₂ в более плотную среду с диэлектрической проницаемостью ε₁, отклоняются в сторону перпендикуляра к поверхности раздела. Затем, отражаясь от металлической поверхности параболического цилиндра 1, попадают снова на поверхность раздела, где происходит снова отклонение, но уже в сторону от перпендикуляра к поверхности раздела. В результате такого хода лучей образуются три парциальные диаграммы 1.1, 1.2, 1.3, две из которых формируются параболическим цилиндром с диэлектрическими вставками 1.1 и 1.3, и одна парциальная диаграмма 1.2 формируется поверхностью параболического цилиндра без диэлектрических вставок. Суммарный главный лепесток диаграммы направленности антенны 2 в дальней зоне расширяется, тем самым достигается положительный эффект.

Размеры клинообразных вставок (фиг.2) вычисляют по эмпирической формуле ,

где L - длина диэлектрической клинообразной вставки, равная 1/3 длины параболического цилиндра; Н - высота диэлектрической клинообразной вставки, равная глубине параболического цилиндра; θ - угол отклонения луча, выходящего из диэлектрика; ε₁ - диэлектрическая проницаемость материала, из которого изготовлена вставка.

Практическое исполнение, например, для измерительной РЛС с центральной рабочей длиной волны восемь миллиметров, имеющей отражатель в виде параболического цилиндра длиной 1500 миллиметров, получилось следующим. Длина вставок L равна 500 миллиметров, высота Н равна 142 миллиметра, θ равен 0,8 градусов, диэлектрическая проницаемость вставки ε₁ равна 1,1 (пенопласт).

В результате применения антенны в измерительной РЛС, которая входит в состав радиолокационного измерительного комплекса «Звено земля-земля» удалось получить ширину главного лепестка диаграммы направленности 1,3 градуса. Таким образом, в три раза был расширен главный лепесток диаграммы направленности для измерительной РЛС с центральной рабочей длиной волны восемь миллиметров. Это позволяет снизить неравномерность облучающего поля с 4 до 1,2 дБ, что существенно повышает точность измерения ЭПР объектов в миллиметровом диапазоне длин волн.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано на открытых радиоизмерительных полигонах в измерительных радиолокационных станциях для экспериментальной оценки эффективной площади рассеяния объектов. Техническим результатом является повышение точности измерения эффективной площади рассеяния объектов в миллиметровом диапазоне. Антенна содержит отражатель в виде параболического цилиндра, облучатель в виде линейного источника, две клинообразные вставки из диэлектрика, расположенные симметрично по концам параболического цилиндра, при этом поверхности клинообразных вставок из диэлектрика, прилегающие к параболическому цилиндру, повторяют его форму, две другие поверхности плоские, а длина клинообразных вставок равна 1/3 длины параболического цилиндра. В результате применения антенны с диэлектрическими вставками удалось получить ширину главного лепестка диаграммы направленности 1,3 градуса. Таким образом, в три раза был расширен главный лепесток диаграммы направленности для измерительной радиолокационной станции с центральной рабочей длиной волны восемь миллиметров. 3 ил.

Антенна, содержащая отражатель в виде параболического цилиндра и облучатель в виде линейного источника, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены две клинообразные вставки из диэлектрика, расположенные симметрично по концам параболического цилиндра, при этом поверхности клинообразных диэлектрических вставок, прилегающие к параболическому цилиндру, повторяют его форму, причем две другие поверхности плоские, а длина клинообразных вставок равна 1/3 длины параболического цилиндра.