Антенна Советский патент 1990 года по МПК H01Q19/19 

05

со

Изобретение относится к области антенных устройств, в частности к. антеннам с секторной диаграммой направленности.

Цель изобретения - увеличение пря- моугольности диаграммы направленности при сохранении низкого уровня боко- вых лепестков.

На чертеже представлена антенна, общий вид.

Антенна содержит аксиально-симметричную волноводную линзу 1, фокус которой совпадает с центром сферы освещенной поверхности, облучатель, СОСТОЯЩИЙ из последовательно соединенных коаксиальной регулярной секции 2, коаксиального модового трансформатора 3 и коаксиальной рупорной секции 4. Радиус апертуры облучателя Rq и радиус центрального проводника RQI определяются выражениями

Ra/- 2,78 f/D , 0,12 Rq,

D/ 1,878/sin6o,5, где f - фокусное расстояние в длинах волн

D - диаметр фокусирующего элемента в длинах волн , 8лб - угловая ширина диаграммы направленности антенны по

уровню половинной мощности.

УО,Б

Радиусы цилиндрических секций коаксиального модового трансформатора 3 lljt, R и R3 и их длины Lj , Ig и 1-5 определяются из системы трансцендентных уравнений:

sV.fN.

- i Ак, (К 2,

к 84

,й

де Ьц,

элемент многомодовои матрицы рассеяния, ха-45 растеризующий комплексную амплитуду К-й собственной волны на входе коаксиальной рупорной секции 4; 50 индекс, соответствующий собственным волнам Е(Ь Hia,

NK fJdS - норма К-й

Вх

собственной волны ,

Sg - площадь входного сечения коаксиальной рупорной секции 4,

К 2, 3 55

E(J , поперечные составляющие электрического и магнитного полей К-й собственной волны.

К 1,3,

0

5

0

5

30

35

40

45 50

8х К 2,

К,

f,

к

ск

Рк.

г

55

волновое число свободного пространства, волновое сопротивление свободного пространства;

критическое волновое число Х-й собственной волны во входном сечении коаксиальной рупорной секции 4, фазовые постоянные К-й собственной волны соответственно во входном и выходном сечениях коаксиальной рупорной секции 4 длиной i;

Ч к )dZ - набег фазы К-й

° собственной волны на коаксиальной рупорной секции 4 А/) -1,3008, А,, 0,5971.

Длина коаксиальной рупорной секции 4 1 выбирается из условий фазовых искажений в апертуре, не превышающих Т/б - Т/4 относительно равномерного распределения. Длина коаксиальной регулярной секции 2 1о подбирается экспериментально для обеспечения плавного перехода между питающим полым волноводом и коаксималь- ным круглым волноводом.

Антенна работает следующим образом.

Распределение поля на апертуре облучателя представляет собой суперпозицию трех собственных волн, каждая из которых возбуждается собственной низшей несимметричной волной коаксиальной регулярной секции 2 - с помощью трансформатора 3,.геометрические параметры которого обеспечивают требуемые амплитудно-Фазовые соотношения между полями волн Н((, , Н(е . Суперпозиция указанных типов волн в сечении апертуры облучателя формирует аксиально-симметричное распределение поля с низкиь уровнем кроссполяризации. Диаграмма направленности облучателя такова, что на апертуре аксиально-симметричной волноводной линзы 1 формируется аксиально-симметричное распределение поля с низким уровнем кроссполяризации. Диаграмма направленности, формируемая антенной, характеризуется коэффициентом прямоугольности Кр 1,3.

Формула изобретения Антенна, содержащая фокусирующий элемент, в фокусе которого установлен облучатель, отличающая- с я тем, что, с целью увеличения прямоугольности диаграммы направленности при сохранении низкого уровня боковых лепестков, фокусирующий элемент выполнен в виде аксиально- симметричной волноводной линзы, фокус которой совпадает с центром сферы освещенной поверхности, облучатель выполнен в виде последовательно соединенных коаксиальных регулярной секции, медового трансформатора и рупорной секции, при этом радиус Rg апертуры облучателя и радиус Rg, центрального проводника выбраны из соотношений

Rq/ 2,78 f/D;

RO,/ 0,12 R;

D /{1 ,87 8/sin 6 0,5 j

фокусное расстояние диаметр фокусирующего элемента в длинах волн| угловая ширина диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности; радиусы R, RU и Rj цилиндрисекций коаксиально модового

трансформатора и их длины 1, l и Ig определены из системы трансцендентных уравнений:

И

ёк

-Ч к

где S

sf

It

84 е

- Ч-к

АК, (К 2,3)

х

N,

Sey

Чк

5

Ч -элемент многомодовой матрицы рассеяния;

Jg JEf, - норма К-й

собственной волны

-площадь входного сечения коаксиальной ру порной секции;

поперечные составляющие полей К-й собственной вoлныj

20

К 1,3,

К 2,

где К о

С

PS pt

-волновое число свободного пространства

Ро - волновое сопротивление свободного пространстваi

-критическое волновое чис- число К-й собственной волны во входном сече НИИ коаксиальной рупорной секцииJ

фазовые постоянные К-й собственной волны во входном и выходном сечениях коаксиальной рупорной секции длиной 1j

)dZ - набег фазы К-й о

собственной волны на

коаксиальной руйорной секции,

As -1,3008; А 0,5971.

Изобретение относится к антенным устройствам. Цель изобретения - увеличение прямоугольности диаграммы направленности при сохранении низкого уровня боковых лепестков. Антенна содержит аксиально-симметричную волноводную линзу 1, облучатель выполнен из последовательно соединенных коаксальной регулярной секции 2, коаксиального модового трансформатора 3 и коаксиальной рупорной секции 4. Размеры облучателя определяются путем решения системы трансцендентных уравнений. Распределение поля на апертуре облучателя представляет собой суперпозицию трех собственных волн и позволяет сформировать диаграмму направленности с коэффициентом прямоугольности К_п≤1,3. 1 ил.