Линзовая антенна Советский патент 1983 года по МПК H01Q15/02 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антеннам СВЧ диапазона.

Известна антенная система, состоящая из неподвижной цилиндрической антенной решетки, и вращающейся вокруг нее антенной решетки проходного тила с внутренним цилиндрическим и внешним треугольным раскрывами Cl. Излучатели неподвижной решетки возбуждаются синфазно. Электрическая толщина вращающейся антенной решетки постоянна по раскрыву. В результате треугольный раскрыв вращающейся антенной решетки формирует jwarpaMMy направленности с тремя глаэньми лепестками. Сканирование в секторе 2 радиан осуществляется вращением внешней решетки Cl Недостатком известной антенны является ограниченная скорость сканирования, обусловленная большой массой вращающейся антенной решетки

Известна также линзовая антенна, состоящая из осесимметричной металловоздушной линзы и излучателя, расположенных на окружности у основания линзы. Сканирование в секторе 2 7Г радиан осуществляется путем перемещения излучателя по окружности, на которой он расположен 23«

Недостатком этой антенны является малая скорость сканирования, обусловленная механическим принципом перемещения излучателя, и уровень излучаемой мощности.

Наиболее близкой к предлагаемой является, антенна с широкоугольным электрическим сканированием, содержащая осесимметричную замедляющую линзу с переменным коэффициентом преломления и осесимметричную решетку излучателей с фазовым управлением, расположенную концентрично внутри линзы. Сканирование в пределах полного телесного угла 43Т радиан осуществляется путем перемещения электрическим методом фазового распределения в раскрыве решетки излучателей 3 .

Недостатками этой антенны являются ограниченная полоса рабочих частот, определяемая отношением диаметров линзы и решетки излучателей, изменение которого конструктивно ограничено, а также сложность выполнени линзы с заданным законом распределения диэлектрической проницаемости материала линзы по радиусу и низкий уровень мощности, излучаемой антенной, обусловленный трудностью отвода тепла от диэлектрика.

Цель изобретения - увеличение широкополосности и повышение уровня излучаемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в линзовой антенне, содержащей осесиь метричную линзу и кольцевую фазированную решетку излучателей, расположенную концентрично внут« ри линзы, линза выполнена металловоздушной в виде двух концентрично 5 расположенных цилиндров.

На фиг. 1 изображена линзовая антенна в аксонсжетрической проекции, общий вид; на фиг. 2 - развертка линзы по средней поверхности.

0 Устройство содержит кольцевую фазированную антенную решетку излучателей 1 и металловоздушную линзу 2.

Устройство работает следующим образом.

5 Мощность, подводимая к антенне, делится пропорционально количеству излучателей 1, содержащихся в решетке, и излучается всеми ими одновре менно.. Лучи выходят из решетки под

л разными углами и распространяются между поверхностями линзы 2 по винтовым траекториям (на плоской раз- . - по прямым линиям) . Парал- лельность лучей на выходе линзы 2 в задание направлении достигается фаэяроваиием излучателей 1 решетки и гесичетрией линзы 2 и имеет место тогда, когда направление в.ыхода каждого луча из линзы параллельно образующей линзы, т.е. при ot /5 (фиг. 2).

Луч, пересек.акадий раскрыв линзы 2 в точке с координатой VR, под углом оС пересекает линию расположения излучателей решетки в точке

if + .if

(Я

угловая координата излучателя

антенной решетки; Н .высота металловоздушной лин, зы;

и - радиус линзы, равный радиусу антенной решетки (частный случай) J

5 ({i|- угловая координата выхода из линзы, соответствующая угловой координате /3 входа луча в линзу ( - направление фазирования).

0 Если принять фазу излучателя с угловой координатой fi 0 за нуль,

излучателя с угловой координатой равна /3

.n,,,,.,,(Jl,,,.

xC -Costf) ,(.2,

где (/5) - функция обратная (1)

Л - длина волны.

Для использования полного раскрыва антенной решетки (jf6 fi 7i ) при формировании направленного излучения с раскрыва необходимо, чтобы лучи от элементов антенной решетки с углевыми координатами л пересекали излучающий, раскрыв линзы в точках А и В (± У макс) . С учетом выражения (1) связь размеров антенны определяв ся соотношением

|-Ч - /и«кс).кс (3)

Разность хода лучей от элементов решетки с координатами /1 0 и р J7 до эквивалентного плоского раскрыва линзы определяет диапазонные своЙ5 ства антенны и связана с ее геометрией следующим образом;

(Л-( . (4)

(. Vcos

лг

Чем меньше эта равность, тем больше допустимая полоса рабочих частей. Задавая допустимую разность хода лучей дК , можно с учетом выражения (3) найти угловой раскрыв аппаратуры излучения и отношение H/R.

Так, например, при л Е 1, 3R получаем f и Н 3,3ft.

Использование металловоздушной линзы простой формы выгодно отличает предлагаемую антенну от нйвестной , позволяя достичь более высокий

0 уровень излучаемой мощности и улучшить диапазонные свойства антенны, определяющиеся высотой линзы, кото- i рая принципиально может быть выбрана как угодно большей по отношению к ее диаметру. При этом трудоемкость

5 изготовления ее также значительно меньше, чем у известной, что позво-. ляет снизить затраты производства и за этого расширить сферу использования подобных антенн.

0

ЛИНЗОВАЯ АНТЕННА, содержащая осесимметричную линзу и кольцевую фазированную решетку излучателей, расположенную концентрично внутри линзы, отличающая с я тем, что, с целью увеличения широкополосности и повышения уровня излучаемой мощности, линза выполнена металловоздушной в виде двух концентрично расположенных цилиндров. § (Л CZ ел 0 ю фие i