Ортомодовый селектор облучателя зеркальной антенны Российский патент 2024 года по МПК H01Q19/00 H01P1/161 

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

Из существующего уровня техники известен СВЧ-диплексер с поляризационным разделением сигналов [патент US №3731236, МПК H01P 5/12, опубл. 01.05.1973], включающий рупорную антенну, волноводные ортомодовые преобразователи, фазовращатели и СВЧ-фильтры. Устройство имеет четыре СВЧ-порта и работает в двух диапазонах частот.

Также известен СВЧ-диплексер [патент US №3838362, МПК H01P 1/06, опубл. 24.09.1974], включающий СВЧ-волноводы, вращающиеся переходы и СВЧ-фильтры. Устройство содержит рупорную антенну, два СВЧ-порта, работающих в одном диапазоне частот, для подключения двух приемников или передатчиков и еще два СВЧ-порта, предназначенных для подключения двух других приемников или передатчиков.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является четырехпортовый двухдиапазонный СВЧ-диплексер с поляризационным разделением сигналов [патент US №4912436, МПК H01P 1/161, опубл. 27.03.1990 (прототип)], включающий СВЧ-волноводы, СВЧ-порт для соединения устройства с антенной и четыре отдельных СВЧ-порта, предназначенных для работы в двух диапазонах частот с двумя ортогональными поляризациями.

Общим недостатком известных устройств и устройства-прототипа является сложность конструкции, что может быть критично при серийном производстве устройств.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение конструкции.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в ортомодовом селекторе облучателя зеркальной антенны, включающем СВЧ-волноводы, четыре отдельных СВЧ-порта, причем два СВЧ-порта предназначены для работы в низкочастотном диапазоне частот с ортогональными поляризациями, а два других СВЧ-порта – в высокочастотном диапазоне частот с ортогональными поляризациями, новым является то, что устройство состоит из трех частей – нижней части, верхней части и вертикального перехода, при этом нижняя и верхняя части делят пополам два высокочастотных СВЧ-порта – один вдоль узкой стенки СВЧ-волновода, второй – вдоль широкой, и один низкочастотный СВЧ-порт вдоль широкой стенки СВЧ-волновода, при этом второй низкочастотный СВЧ-порт размещен в верхней части на вертикальном переходе.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что ортомодовый селектор состоит из трех частей – нижней части, верхней части и вертикального перехода. Причем нижняя и верхняя части делят пополам два высокочастотных СВЧ-порта – один вдоль узкой стенки СВЧ-волновода, второй – вдоль широкой, и один низкочастотный СВЧ-порт вдоль широкой стенки СВЧ-волновода. Второй низкочастотный СВЧ-порт размещен в верхней части на вертикальном переходе. Разделение на три части выполнено таким образом, чтобы обеспечить возможность производства деталей устройства на фрезерных обрабатывающих центрах с числовым программным управлением.

Данное изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена зеркальная антенна с заявленным ортомодовым селектором облучателя зеркальной антенны, а на фиг. 2 показан отдельно внешний вид конструкции без зеркального отражателя. На фиг. 3 приведен вид ортомодового селектора облучателя зеркальной антенны с частотным и поляризационным разделением, на фиг. 4 показан его вид с разнесенными частями, а на фиг. 5 отображен его разрез в вертикальной плоскости. На фиг. 6 приведены результаты расчетов S-параметров заявляемого ортомодового селектора.

Ортомодовый селектор облучателя зеркальной антенны (1) (фиг. 1), закреплен с задней части зеркального отражателя (2) антенны, с передней части которого расположена облучающая часть (3). Ортомодовый селектор (1) подключен (фиг. 2) к круглому волноводу крепежной секции (4) и включает (фиг. 3) нижнюю часть (5), верхнюю часть (6) и вертикальный переход (7). Ортомодовый селектор (1) имеет четыре волноводных порта (могут быть как входами, так и выходами): первый низкочастотный порт (8), второй низкочастотный порт (9), первый высокочастотный порт (10) и второй высокочастотный порт (11). Для крепления устройства предусмотрен (фиг. 4) разрезной фланец (12), в центре которого размещен переход (13) с круглого волновода на квадратный волновод (14). Внутри устройства расположены (фиг. 4 и фиг. 5) согласующие трансформаторы (15), (16), (17), (18) и (19).

Ортомодовый селектор облучателя зеркальной антенны работает следующим образом. Рассмотрим работу устройства на передачу через первый высокочастотный порт (10) (фиг. 4). Сигнал от внешнего СВЧ-генератора поступает через первый высокочастотный порт (10) и согласующий трансформатор (17) в ортомодовый селектор (1), где суммируется с сигналами, приходящими из других портов. Развязка между высокочастотным портом (11) и высокочастотным портом (10), а также низкочастотным портом (8) в частотном диапазоне высокочастотного порта достигается за счет ортогональности поляризаций, возбуждаемых этими портами в общем квадратном волноводе. Развязка между высокочастотным портом (11) и низкочастотным портом (9) достигается за счет специальной формы согласующего трансформатора (16). Рассмотрим работу устройства на передачу через первый низкочастотный порт (8) (фиг. 4, 5). Сигнал от внешнего СВЧ-генератора поступает через первый низкочастотный порт (8) и согласующий трансформатор (19) в ортомодовый селектор (1), где суммируется с сигналами, приходящими из других портов. Развязка между низкочастотным портом (8) и высокочастотным портом (11), а также низкочастотным портом (9) в частотном диапазоне низкочастотного порта достигается за счет ортогональности поляризаций, возбуждаемых этими портами в общем квадратном волноводе. Развязка между портом (8) и высокочастотным портом (10) достигается за счет явления частотной отсечки в согласующем трансформаторе (17). В обоих рассмотренных случаях суммарный сигнал распространяется по квадратному волноводу (14) и через переход (13) попадает к облучающей части (3) (фиг. 2), осуществляющей облучение зеркального отражателя (2) (фиг. 1) антенны.

Исследовательские испытания заявленного ортомодового селектора облучателя зеркальной антенны показали, что заявленный технический результат достигнут. Для иллюстрации работоспособности устройства проведен расчет в программе численного электродинамического моделирования и изготовлен действующий макет. На фиг. 6 показаны результаты численных расчетов S-параметров заявленного ортомодового селектора (1). В расчете принято, что второй низкочастотный порт (9) (фиг. 3) и первый высокочастотный порт (10) нагружены на согласованную нагрузку. На фиг. 6, а показаны коэффициент прохождения (20) сигнала из первого низкочастотного порта (8) в круглый волновод, подключенный к переходу (13), и коэффициент отражения (21) сигнала от первого низкочастотного порта (8). На фиг. 6, б показаны коэффициент прохождения (22) сигнала из второго высокочастотного порта (11) в круглый волновод, подключенный к переходу (13), и коэффициент отражения (23) сигнала от второго высокочастотного порта (8). Испытания макета заявленного облучателя зеркальной антенны с частотным и поляризационным разделением подтвердили результаты теоретических расчетов, технический результат достигнут.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к ортомодовым селекторам облучателей зеркальных антенн. Технический результат - упрощение конструкции. Результат достигается тем, что предложен ортомодовый селектор облучателя зеркальной антенны, включающий СВЧ-волноводы, четыре отдельных СВЧ-порта, причем два СВЧ-порта предназначены для работы в низкочастотном диапазоне частот с ортогональными поляризациями, а два других СВЧ-порта – в высокочастотном диапазоне частот с ортогональными поляризациями, согласно изобретению устройство состоит из трех частей – нижней части, верхней части и вертикального перехода, при этом нижняя и верхняя части делят пополам два высокочастотных СВЧ-порта – один вдоль узкой стенки СВЧ-волновода, второй – вдоль широкой, и один низкочастотный СВЧ-порт вдоль широкой стенки СВЧ-волновода, при этом второй низкочастотный СВЧ-порт размещен в верхней части на вертикальном переходе. 6 ил.

Ортомодовый селектор облучателя зеркальной антенны, включающий СВЧ-волноводы, четыре отдельных СВЧ-порта, причем два СВЧ-порта предназначены для работы в низкочастотном диапазоне частот с ортогональными поляризациями, а два других СВЧ-порта – в высокочастотном диапазоне частот с ортогональными поляризациями, отличающийся тем, что устройство состоит из трех частей – нижней части, верхней части и вертикального перехода, при этом нижняя и верхняя части делят пополам два высокочастотных СВЧ-порта – один вдоль узкой стенки СВЧ-волновода, второй – вдоль широкой, и один низкочастотный СВЧ-порт вдоль широкой стенки СВЧ-волновода, при этом второй низкочастотный СВЧ-порт размещен в верхней части на вертикальном переходе.