Элемент фазированной антенной решетки Советский патент 1991 года по МПК H01Q21/00 H01P1/19 

Ј

Изобретение относится к антенной технике. Цель изобретения - снижение уровня СВЧ-потерь за счет уменьшения рассеивания электромагнитной волны. Элемент фазированной антенной решетки (ФАР) содержит диэлектрические излучатели, цилиндрический ферритовый стержень 2, про дольные полоски 3, две перемычки, диэлек трическую втулку 6, электромагнитную обмотку 7. Цель достигается выполнением перемычек в виде совокупности цилиндрических башмаков, расположенных на порер- хности цилиндрического ферритового стержня в направлении его продольной оси на расстоянии I 0,25 Ас и площади поперечного сечения каждого башмака равной 0,90 Я /г, что позволило снизить СВЧ поте ри, вносимые элементами ФАР Кроме того выполнение полосок 3 из непроводящего материала обеспечивает уменьшение энер гии управления и повышение быстродействия элемента ФАР 3 ил

Изобретение относится к антенной технике, в частности к конструкциям элементов фазированных антенных решеток (ФАР), и может быть использовано в антенных системах с электрическим сканированием луча.

Цель изобретения - снижение уровня СВЧ-потерь за счет уменьшения рассеяния электромагнитной волны.

На фиг. 1 представлен общий вид элемента фазированной антенной решетки; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Элемент фазированной антенной решетки содержит диэлектрические излучатели 1, цилиндрический ферритовый стержень 2, продольные полоски 3, первый и вторые перемычки 4 и 5, выполненные в виде цилиндрических башмаков, диэлектрическую втулку 6, электромагнитную обмотку 7.

На каждом конце 8 продольных полосок 3 выполнены симметрично продольной оси прямоугольные вырезы

Концы продольных полосок 3 соединены с боковой поверхностью ферритового стержня 2 посредством первых и вторых перемычек 4 и 5.

Полоски 3 и башмаки 4 и 5 выполнены из магнитного непроводящего материала, например феррита с малыми потерями на СВЧ. В частности, каждая полоска 3 и примыкающие к ней башмаки 4 и 5 могут быть выполнены в виде одной ферритовой скобы. Система, например, четырех ферритовых скоб вместе с ферритовым стержнем 2 образует замкнутый магнитопровод, намагничиваемый электромагнитной обмоткой 7, размещенной ма диэлектрической втулке 6. Если стержень 2 и скобы выполнены из одного и того же материала, то их поперечные

О 00 00 Сл)

со

СП

СРЧРНИЧ должны выбираться из условий Sci 4Sn. Sn - NS6. , где SCT. Sn и Ss аб-be площади поперечного сечения стержня, полоски и башмака соответственно. N число башмаков в одной перемычке.

Элемент фазированной антенной решетки работает следующим образом.

При протекании по электромагнитной обмотке 7 управляющего тока в ферритовом стержне 2 создается продольное магнитное поле, под действием которого изменяется магнитная проницаемость материала стержня 2, а следовательно, и скорость распространения в нем электромагнитной волны.

Электромагнитная волна с круговой поляризацией СВЧ-поля при падении ее на элемент фазированной антенной решетки со стороны одного из его излучателей 1, принимается им и возбуждает в цилиндрической части излучателя 1 и в ферритовом стержне 2 низшую несимметричную повер- хностную волну типа к-НЕц. При распространении вдоль ферритового стержня 2 поверхностная волна приобретает дифференциальный фазовый сдвиг, величи на которого зависит от длины волны, тока, протекающего по электромагнитной обмотке 7, и параметров элемента ФАР, На противоположном конце ферритового стержня 2 поверхностная волна возбуждается в диэлектрическом цилиндре излучателя и излучается им с требуемым фазовым сдвигом.

Уровень СВЧ-потерь, вносимых элементом ФАР, определяется рабочей длиной волны, размерами и параметрами материалов излучателей 1, стержня 2 и втулки 6. Кроме того, в элементе ФАР имеют место СВЧ-потери на отражение и рассеяние электромагнитных волн от башмаков 4 и 5 и возбуждения волн, направляемых ими. При выборе площади поперечного сечения башмаков 4 и 5 порядка 5бо 0,09 А2/г. и расстоянии между ними вдоль продольной оси порядка I 0,25 Ас обеспечивается снижение СВЧ-потерь, обусловленных наличием в элементе ФАР полосок 3 и перемычек 4 и 5. При площади поперечного сечения каждого из башмаков 4 и 5 превышающей 5бо, СВЧ- потери, вносимые башмаками 4 и 5 и полосками 3. увеличиваются. Если же площадь поперечного сечения каждого из башмаков 4 и 5 выбирается меньше 5бо, то увеличивается число башмаков 4 и 5, разнесенных вдоль продольной оси ферритового стержня 2, что приводит к уменьшению его эффек-

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

тивной длины. В этом случае для создания требуемого фазового сдвига требуется увеличивать общую длину ферритового стержня 2, что, в свою очередь, приводит к росту уровня СВЧ-потерь.

Таким образом, выполнение перемычки в виде совокупности цилиндрических башмаков 4 и 5, расположенных на поверхности цилиндрического ферритового стержня в направлении его продольной оси на расстоянии I 0,25 АС и площади поперечного сечения каждого башмака равной 0,09

Я /е позволило снизить СВЧ-потери, вносимые элементом ФАР.

Кроме того, выполнение продольных полосок 3 из непроводящего материала по сравнению с прототипом обеспечивает уменьшение энергии управления и повышение быстродействия элемента ФАР. Формула изобретения Элемент фазированной антенной решетки, содержащий диэлектрические излучатели, примыкающие к торцам цилиндрического ферритового стержня, аксиально которому расположены идентичные продольные полоски, концы каждой г которых соединены с боковой поверхностью цилиндрического ферритового стержня посредством первых перемычек, при этом продольные полоски и первые перемычки выполнены из магнитного непроводящего материала, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня СВЧ-потерь за счет уменьшения рассеяния электромагнитной волны, на каждом конце продольных полосок выполнены симметрично продольной оси прямоугольные вырезы, которыесо- единены с боковой поверхностью цилиндрического ферритового стержня посредством вторых перемычек, идентичных первым, при этом первые и вторые перемычки выполнены в виде цилиндрических башмаков, площадь поперечного сечения каждого из которых выбрана равной

0.09 А /с , а расстояние между их идентичными боковыми поверхностями в направлении продольной оси цилиндрического ферритового стержня выбрано равным 0,25 Ас , где Ас - средняя длина поверхностной волны, распростоаняюшейся вдоль ферритового стержня, Я - средняя длина волны в свободном пространстве, Ј относительная диэлектрическая проницаемость материала башмака.

ЛП Фиг

Фиг. 2

6-6

о

LJ

а

as

Фиг.З