Облучатель зеркальной антенны с закрепленным на диэлектрической вставке ближнепольным контррефлектором Российский патент 2024 года по МПК H01Q19/00 

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для применения в зеркальных антеннах.

Известна зеркальная антенна с закрепленным на волноводной трубе облучателем [Патент US №4963878, МПК H01Q19/13, опубл. 16.10.1990], включающая волноводную трубу, установленную в центре параболического рефлектора и оканчивающуюся ближнепольным контррефлектором. Между концом волноводной трубы и контррефлектором вклеена диэлектрическая вставка.

Известна зеркальная антенна с закрепленным на волноводной трубе облучателем [Патент US №6020859, МПК H01Q1/42, опубл. 01.02.2000], включающая параболический рефлектор с размещенной в его центре волноводной трубой, напротив открытого конца которой установлен ближнепольный контррефлектор. В зазоре между концом волноводной трубы и контррефлектором может быть размещена диэлектрическая вставка.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является облучатель зеркальной антенны, закрепленный на волноводной трубе [Патент US №6137449, МПК H01Q1/42, опубл. 24.10.2000 (прототип)], включающий волноводную трубу, диэлектрическую вставку и ближнепольный контррефлектор.

Общим недостатком известных устройств и устройства-прототипа является недостаточная герметичность волноводной трубы со стороны размещения контррефлектора.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение герметичности волноводной трубы со стороны размещения контррефлектора.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в облучателе зеркальной антенны с закрепленным на диэлектрической вставке ближнепольным контррефлектором, включающим волноводную трубу, один конец которой закреплен в основании параболического рефлектора, а напротив второго конца которой размещен ближнепольный контррефлектор, при этом в зазоре между концом волноводной трубы и ближнепольным контррефлектором расположена диэлектрическая вставка, новым является то, что диэлектрическая вставка, находящаяся внутри волноводной трубы, имеет конусную и цилиндрическую части, причем диаметр внутренней цилиндрической части равен внутреннему диаметру волноводной трубы, а внешний диаметр части диэлектрической вставки, находящийся в зазоре между концом волноводной трубы и ближнепольным контррефлектором, равен внешнему диаметру волноводной трубы, при этом на конце волноводной трубы с торца сформирована кольцевая канавка, заполненная уплотнительным материалом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием ступенчатой диэлектрической вставки и кольцевой канавки в торце волноводной трубы. Канавка заполняется уплотнительным материалом, за счет чего достигается герметичность в зазоре между волноводной трубой и диэлектрической вставкой.

Данное изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена зеркальная антенна с заявленным облучателем зеркальной антенны с закрепленным на диэлектрической вставке ближнепольным контррефлектором, а на фиг. 2 показан внешний вид заявляемой конструкции облучателя; на фиг. 3 приведен его вид с разнесенными частями, а на фиг. 4 изображен разрез вдоль оси конструкции. На фиг. 5 приведены результаты измерений экспериментального образца заявляемого устройства.

Облучатель зеркальной антенны (1) с закрепленным на диэлектрической вставке ближнепольным контррефлектором установлен на параболическом рефлекторе (2) (фиг. 1) и закреплен на волноводной трубе (3) (фиг. 2). Облучатель включает диэлектрическую вставку (4) и ближнепольный контррефлектор (5). На фиг. 3 показан вид облучателя с разнесенными частями, а на фиг. 4 показан разрез устройства в сборе. Волноводная труба (3), диэлектрическая вставка (4) и ближнепольный контррефлектор (5) являются телами вращения. Внутри волноводной трубы (3) имеется конусообразный переход от большего диаметра к меньшему, равному внешнему диаметру цилиндрической части диэлектрической вставки (4), находящейся внутри волноводной трубы (3). Снаружи волноводной трубы (3) сформированы периодические неоднородности в виде равномерно распределенных колец равного диаметра. В торце волноводной трубы (3), обращенном к ближнепольному контррефлектору (5), сформирована кольцевая канавка (6). Диэлектрическая вставка (4) вставлена внутрь волноводной трубы (3) и имеет ступенчатый профиль с внешней конусообразной частью, обращенной к волноводной трубе (3), и внутренней конусообразной частью, обращенной к ближнепольному контррефлектору (5), а также имеет две цилиндрические части разного диаметра. Как указано выше, цилиндрическая часть с наименьшим диаметром вставлена внутрь волноводной трубы (3) таким образом, что ступенька между двумя цилиндрическими частями диэлектрической вставки (4) упирается в торец волноводной трубы (3). Диаметр цилиндрической части диэлектрической вставки (4), расположенной в зазоре между волноводной трубой (3) и ближнепольным контррефлектором (5), равен внешнему диаметру волноводной трубы (3). Ближнепольный контррефлектор (5) имеет по центру конусообразную часть, вставленную во внутреннюю конусную часть диэлектрической вставки (4), и ряд кольцевых проточек. Кольцевая канавка (6) заполнена уплотнительным материалом, обеспечивающим герметичность волноводной трубы (3) во всем рабочем диапазоне температур устройства. При этом ее глубина имеет электрический размер около четверти длины волны на рабочей частоте, что уменьшает затекание токов на внешнюю строну излучателя и способствует улучшению формы диаграммы направленности.

Облучатель зеркальной антенны работает следующим образом. Согласно принципу взаимности можно рассмотреть работу антенны только в одном режиме, например, в режиме передачи сигналов. Электромагнитная волна от генератора распространяется на основной моде H₁₁ по волноводной трубе (3), конец которой согласован с диэлектрической вставкой (4) и ближнепольным контррефлектором (5) (фиг. 4). Электромагнитная волна переизлучается ближнепольным контррефлектором (5) и отражается от параболического рефлектора (2 на фиг. 1).

Заявленный технический результат достигается за счет того, что при внешних циклических температурных воздействиях уплотнительный материал, заполняющий кольцевую канавку (6), сохраняет свою эластичность и препятствует попаданию влаги внутрь волноводной трубы (3).

Исследовательские испытания заявленного облучателя зеркальной антенны показали, что заявленный технический результат достигнут. Для иллюстрации работоспособности устройства проведен расчет в программе численного электродинамического моделирования и изготовлен действующий макет, который подвергался климатическим испытаниям. На фиг. 5 показаны результаты измерений диаграммы направленности экспериментального образца с диаметром параболического рефлектора 1,8 м: (7) - диаграмма направленности для правой круговой поляризации на частоте 18 ГГц, а (8) - диаграмма направленности для левой круговой поляризации на частоте 28 ГГц.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для применения в зеркальных антеннах. Облучатель зеркальной антенны с закрепленным на диэлектрической вставке ближнепольным контррефлектором включает волноводную трубу, один конец которой закреплен в основании параболического рефлектора, а напротив второго конца которой размещен ближнепольный контррефлектор, при этом в зазоре между концом волноводной трубы и ближнепольным контррефлектором расположена диэлектрическая вставка. При этом диэлектрическая вставка, находящаяся внутри волноводной трубы, имеет конусную и цилиндрическую части, причем диаметр внутренней цилиндрической части равен внутреннему диаметру волноводной трубы, а внешний диаметр части диэлектрической вставки, находящейся в зазоре между концом волноводной трубы и ближнепольным контррефлектором, равен внешнему диаметру волноводной трубы, при этом на конце волноводной трубы с торца сформирована кольцевая канавка, заполненная уплотнительным материалом. Технический результат – повышение герметичности волноводной трубы со стороны размещения контррефлектора. 5 ил.

Облучатель зеркальной антенны с закрепленным на диэлектрической вставке ближнепольным контррефлектором, включающий волноводную трубу, один конец которой закреплен в основании параболического рефлектора, а напротив второго конца которой размещен ближнепольный контррефлектор, при этом в зазоре между концом волноводной трубы и ближнепольным контррефлектором расположена диэлектрическая вставка, отличающийся тем, что диэлектрическая вставка, находящаяся внутри волноводной трубы, имеет конусную и цилиндрическую части, причем диаметр внутренней цилиндрической части равен внутреннему диаметру волноводной трубы, а внешний диаметр части диэлектрической вставки, находящейся в зазоре между концом волноводной трубы и ближнепольным контррефлектором, равен внешнему диаметру волноводной трубы, при этом на конце волноводной трубы с торца сформирована кольцевая канавка, заполненная уплотнительным материалом.