ДВУХЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА Российский патент 2013 года по МПК H01Q19/18 

Данное устройство относится к антенной технике и может быть использовано в области радиолокации в качестве излучающей системы.

Известна антенна с параболической образующей основного зеркала, выполненная по схеме Грегори, вспомогательное зеркало которой выполнено в виде симметрично усеченного эллипсоида вращения (Антенны УКВ. Под ред. Г.З.Айзенберга. В 2-х ч. Ч.2, М.: Связь, 1977, стр.7).

Недостатком такой антенны является наличие реакции облучателя на переотраженный вспомогательным зеркалом СВЧ-сигнал, вследствие чего ухудшается ее согласование с питающим трактом.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является двухзеркальная антенна с эллиптической образующей вспомогательного зеркала и со смещенной параболической осью основного зеркала (АДЭ). К особенностям работы и конструктивного построения данной антенны относятся возможность приема/передачи сигналов на двух линейный поляризациях, применение облучателя в виде расфазированного рупора, наличие спиральной четвертьволновой канавки в конической части облучателя, соединение питающего волновода с конической частью облучателя плавным параболическим переходом, крепление вспомогательного зеркала на облучателе при помощи радиопрозрачного диэлектрика, установка на кромке основного зеркала цилиндрического экрана со спирально срезанной кромкой и дискового экрана на тыльной стороне антенны (Антенны УКВ. Под ред. Г.З.Айзенберга. В 2-х ч. Ч.2, М.: Связь, 1977, стр.48-52).

Недостатками такой антенны являются конструктивная и технологическая сложность антенны, невозможность работы с сигналом круговой поляризации, а использование материалов для ее узлов и деталей с различными электрическими и температурными параметрами приводит к изменению характеристик, что, в конечном счете, снижает работоспособность и надежность.

Перед авторами стояла задача создания двухзеркальной антенны, содержащей основное зеркало с параболической образующей, вспомогательное зеркало с эллиптической образующей и облучатель, лишенной перечисленных недостатков.

Задача решена за счет того, что в двухзеркальную антенну дополнительно введен преобразователь поляризации, реализованный в виде двух плит, хотя бы в одной из которых выполнены пазы прямоугольного сечения; образующие при объединении между собой волноводные каналы преобразователя поляризации с перегородкой, на боковых поверхностях которого выполнены выходной и входные волноводные фланцы, причем преобразователь поляризации закреплен со стороны входных фланцев на основном зеркале, а облучатель, выполненный в виде конического рупора, установлен на выходном фланце преобразователя поляризации.

Облучатель выполнен в виде конического рупора с изломом образующей.

К одному из входов преобразователя поляризации присоединена согласованная нагрузка.

Эллиптический участок образующей вспомогательного зеркала снабжен прямолинейным участком, касательным к эллиптическому в крайней его точке.

Между преобразователем поляризации и облучателем установлена радиопрозрачная прокладка.

Вспомогательное зеркало установлено на кронштейне, закрепленном на преобразователе поляризации со стороны выходного фланца.

Вспомогательное зеркало установлено на кронштейне, закрепленном на облучателе.

Заявляемая двухзеркальная антенна обладает совокупностью признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемая двухзеркальная антенна по мнению заявителя и авторов соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов она явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известна из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого решения поясняется с помощью чертежей, где: - на фиг.1 представлена конструкция антенны;

- на фиг.2 - образующая вспомогательного зеркала.

Антенна состоит из основного зеркала 1, к которому со стороны входных фланцев присоединен преобразователь поляризации, реализованный в виде двух плит 2 и 3, образующих при объединении между собой волноводные каналы преобразователя поляризации с перегородкой. Представленное конструктивное решение преобразователя поляризации в виде двух соединенных между собой плит обеспечивает простоту изготовления, минимизацию его поперечных габаритных размеров при соосном расположении входов и позволяет вывести входные фланцы преобразователя поляризации за раскрыв антенны. Кроме того, использование преобразователя поляризации данного типа позволяет минимизировать длину участка волноводного тракта антенны, в котором происходит передача сигнала с круговой поляризацией, что позволяет уменьшить вносимое искажение коэффициента поляризации при распространении СВЧ-сигнала вдоль волноводного тракта.

К преобразователю поляризации со стороны выходного фланца через радиопрозрачную прокладку 4 присоединен облучатель 5, выполненный в виде конического рупора с изломом образующей.

Вспомогательное зеркало 6 при помощи кронштейна 7 закреплено со стороны выходного фланца преобразователя поляризации или на облучателе.

Образующая вспомогательного зеркала 6 на ряду с эллиптическим участком А имеет прямолинейный участок В, касательный к эллиптическому участку А в крайней его точке. Прямолинейный участок В образующей позволяет существенно уменьшить влияние дифракционных эффектов на краю вспомогательного зеркала 6 на характеристики излучения антенны.

При работе антенны на одной круговой поляризации к незадействованному входу преобразователя поляризации присоединена согласованная нагрузка 8,

Радиопрозрачная прокладка 4, установленная между преобразователем поляризации и облучателем 5, необходима для обеспечения электрохимической совместимости металлов и пылебрызгозащиты волноводного тракта.

Антенна работает следующим образом.

СВЧ-сигнал с линейной поляризацией подается на один из входов преобразователя поляризации, на выходе которого приобретает круговую поляризацию. Проходя через радиопрозрачную прокладку 4, СВЧ-сигнал подается на вход облучателя 5. Далее СВЧ-сигнал, отразившийся от вспомогательного зеркала 6, попадает на основное зеркало 1, отразившись от которого излучается в пространство. Облучатель 5 обеспечивает оптимальное амплитудное распределение СВЧ-сигнала на поверхности основного зеркала 1, позволяя таким образом увеличить КИП антенны. Соответственно СВЧ-сигнал с линейной поляризацией, поступаемый на другой вход преобразователя поляризации, приобретает круговую поляризацию противоположного направления вращения и аналогично излучается в пространство.

Принимаемый СВЧ-сигнал, отражаясь поочередно от основного зеркала 1, а потом от вспомогательного зеркала 6, попадает в облучатель 5 и затем, проходя через радиопрозрачную прокладку 4, подается на выход преобразователя поляризации, в котором, разделившись на составляющие с круговой поляризацией разного направления вращения, поступает на соответствующий вход.

Для подтверждения правильности заявленного решения были изготовлены образцы, которые позволили получить следующие характеристики:

- Диапазон рабочих частот "Ка" с полосой 10%;

- УБЛ в двух плоскостях в диапазоне рабочих частот не хуже 17 дБ;

- Коэффициент поляризации в диапазоне рабочих частот не хуже 1,5 дБ;

- КСВН антенны в диапазоне рабочих частот не хуже 1,10. Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой двухзеркальной антенны критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Устройство относится к антенной технике и может быть использовано в области радиолокации в качестве излучающей системы. Техническим результатом является конструктивное и технологическое упрощение, а также расширение функциональных возможностей при одновременном повышении надежности. Двухзеркальная антенна содержит основное зеркало (1) с параболической образующей, вспомогательное зеркало (6) с эллиптической образующей и облучатель (5). В двухзеркальную антенну введен преобразователь поляризации в виде двух плит (2) и (3), хотя бы в одной из которых выполнены пазы прямоугольного сечения, образующие при объединении между собой волноводные каналы преобразователя поляризации с перегородкой, на боковых поверхностях которого выполнены выходной и входные волноводные фланцы, причем преобразователь поляризации закреплен со стороны входных фланцев на основном зеркале (1), а облучатель (5), выполненный в виде конического рупора, установлен на выходном фланце преобразователя поляризации. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухзеркальная антенна, содержащая основное зеркало с параболической образующей, вспомогательное зеркало с эллиптической образующей и облучатель, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен преобразователь поляризации, реализованный в виде двух плит, хотя бы в одной из которых выполнены пазы прямоугольного сечения, образующие при объединении между собой волноводные каналы преобразователя поляризации с перегородкой, на боковых поверхностях которого выполнены выходной и входные волноводные фланцы, причем преобразователь поляризации закреплен со стороны входных фланцев на основном зеркале, а облучатель, выполненный в виде конического рупора, установлен на выходном фланце преобразователя поляризации.

2. Двухзеркальная антенна по п.1, отличающаяся тем, что облучатель выполнен в виде конического рупора с изломом образующей.

3. Двухзеркальная антенна по п.1, отличающаяся тем, что к одному из входов преобразователя поляризации присоединена согласованная нагрузка.

4. Двухзеркальная антенна по п.2, отличающаяся тем, что эллиптический участок образующей вспомогательного зеркала снабжен прямолинейным участком, касательным к эллиптическому в крайней его точке.

5. Двухзеркальная антенна по п.2, отличающаяся тем, что между преобразователем поляризации и облучателем установлена радиопрозрачная прокладка.

6. Двухзеркальная антенна по п.5, отличающаяся тем, что вспомогательное зеркало установлено на кронштейне, закрепленном на преобразователе поляризации со стороны выходного фланца.

7. Двухзеркальная антенна по п.5, отличающаяся тем, что вспомогательное зеркало установлено на кронштейне, закрепленном на облучателе.