УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ В ПЛОСКОСТИ РАСКРЫВА КОНИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ СИСТЕМЫ РАДИОВИДЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА Российский патент 2020 года по МПК H01Q3/26 

Изобретение относится к устройствам для изменения формы диаграммы направленности волн, излучаемых антенной, в частности - к устройствам, изменяющим распределение энергии в растворе антенны.

Известен способ повышения коэффициента усиления для миллиметрового диапазона длин волн (Array of Dielectric Rod Waveguide antennas for millimeter-wave power generation / IEEE. - 2015. - С 917), заключающийся в использование антенной решетки, состоящей из диэлектрических элементов клиновидной формы. Каждый элемент располагается в своем волноводном выходе (излучателе). Посредством взаимной электромагнитной связи между элементами повышается коэффициент усиления антенны, в сравнение с системой, содержащий один излучатель и один диэлектрический элемент, кроме того, излучаемая волна характеризуется плоским фронтом.

Недостатком данного способа является сложность конструкции, обусловленная необходимостью не только изготовления некоторого множества излучателей обладающих идентичными параметрам, но и требующая обеспечения синфазности подводимой к ним энергии по разветвляющимся волноводам с различной длиной.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для формирования волны с плоским фронтом на основе гексагональной решетки из диэлектрических стержней, описанное в патенте США (US 7167139 В2, 23.01.2007), обеспечивающее излучение в пространство подводимой по коаксиальному кабелю электромагнитной энергии в виде электромагнитной волны с плоским фронтом. Центральным элементом устройства является поляризатор, запитываемый от коаксиального кабеля, относительно которого на определенных расстояниях в гексагональном порядке размещены шесть диэлектрических стержней первого кольца и двенадцать диэлектрических стержней второго кольца, все элементы объединены в один узел помощью специальной обоймы.

В качестве недостатков данного устройства можно отметить:

- невозможность использовать его для преобразования пространственного распределения электромагнитной энергии передающего устройства с коническим излучателем;

- нерациональное распределение излучаемой электромагнитной энергии в плоскости анализа изображения, в случае использования его в составе системы радиовидения с матричным приемником излучения прямоугольной формы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка устройства, свободного от указанных недостатков.

Техническим результатом, который достигается при решении данной задачи, является увеличение коэффициента полезного использования излученной электромагнитной энергии за счет согласования геометрических параметров диаграммы направленности передающего устройства и поля зрения приемного устройства с матричным приемником излучения прямоугольной формы системы радиовидения миллиметрового диапазона.

Указанная задача решается за счет того, что используемые в прототипе поляризатор, запитываемый от коаксиального кабеля, и гексагональная решетка, состоящая из диэлектрических стержней, заменяются, соответственно, на (фиг. 1) конический излучатель 1 и размещенное в плоскости его раскрыва устройство для изменения распределения энергии 2, состоящее из (фиг. 2):

- радиопрозрачного каркаса 3;

- девяти диэлектрических параллелепипедов 4 с геометрическими размерами 30λ×2λ×2λ, (где λ - длина излучаемой волны);

- радиопрозрачных растяжек 5, обеспечивающих целостность конструкции и расположение диэлектрических параллелепипедов 4 на взаимных расстояниях равных λ в виде тетрагональной матрицы.

Принцип работы изобретения.

В раскрыв конического излучателя 1, характеризующегося видом диаграммы направленности излучения 6, показанным на фиг. 3, помещают устройство для изменения распределения энергии 2, вследствие чего создаются условия для взаимодействия электромагнитной волны, выходящей из раскрыва конического излучателя 1, с тетрагональной матрицей, образованной диэлектрическими параллелепипедами 4, в результате которого формируется диаграмма направленности излучения 7, показанная на фиг. 4, характеризующаяся поперечным сечением близком к прямоугольной форме.

Таким образом, устройство для изменения распределения энергии, позволяет:

- использовать его для преобразования пространственного распределения электромагнитной энергии передающего устройства с коническим излучателем;

- обеспечить рациональное распределение излучаемой электромагнитной энергии в плоскости анализа изображения системы радиовидения с матричным приемником излучения прямоугольной формы.

Устройство для изменения распределения энергии в плоскости раскрыва конического излучателя системы радиовидения миллиметрового диапазона относится к антенной технике и может быть использовано для изменения распределения энергии в растворах антенн, в частности конических излучателей систем радиовидения миллиметрового диапазона. Основу предлагаемого устройства составляют девять диэлектрических параллелепипедов с геометрическими размерами 30λ×2λ×2λ (где λ - длина излучаемой волны), которые с помощью радиопрозрачных растяжек, обеспечивающих их нахождение на взаимных расстояниях, равных λ, и диэлектрического радиопрозрачного каркаса образуют тетрагональную матрицу. Техническим результатом, который достигается при использовании предлагаемого устройства, является увеличение коэффициента полезного использования излученной электромагнитной энергии за счет согласования геометрических параметров диаграммы направленности передающего устройства и поля зрения приемного устройства с матричным приемником излучения прямоугольной формы системы радиовидения миллиметрового диапазона. 4 ил.

Устройство для изменения распределения энергии в плоскости раскрыва конического излучателя системы радиовидения миллиметрового диапазона, состоящее из дискретных диэлектрических элементов, отличающееся тем, что содержит радиопрозрачный каркас, радиопрозрачные растяжки, обеспечивающие формирование тетрагональной матрицы из девяти диэлектрических параллелепипедов с геометрическими размерами 30λ×2λ×2λ, находящихся на взаимных удалениях λ (где λ - длина излучаемой волны).