Зеркальная антенна Советский патент 1992 года по МПК H01Q19/00 

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в радиосвязи, радиолокации, радиоастрономии, метеорологии и т.д.

Известна зеркальная антенна, содержащая облучатель и отражающее зеркало (рефлектор), у которой с целью уменьшения побочного кроссполяризационного излучения имеется плоская поляризационная решетка из металлических элементов, затеняющих раскрыв.

В известной антенне применение отражающей поляризационной решетки (из металлических элементов) позволяет лишь перераспределить энергию кроссполяризационного излучения в пространстве без изменения интегрального уровня этого излучения. Поляризационная решетка может быть поглощающей, в этом случае коэф- фициент усиления остается как и в предыдущем случае, оез изменения.

Наиболее близкой к предлагаемой является зеркальная антенна, содержащая облучатель, основной рефлектор и отражающую поляризационную решетку.

Цель изобретения - снижение интегрального уровня кроссполяризационного излучения на 5-15 дБ и повышение коэффициента усиления ориентировочно на 1-3%.

Поставленная цель достигается тем, что в зеркальной антенне отражающая поляризационная решетка выполнена в виде параболического трансрефлектора, расположенного вогнутой стороной к основному рефлектору, и введен твистрефлектор, расположенный в области фокуса трансрефлектора, причем расстояние р 0 от края трансрефлектора до его фокуса и расстоя- ние/о о от края твистрефлектора до его фокуса связаны соотношениями РО - п Я или

РО + ро + (f - Zo) + (f Zo ) П Я,

где Я - длина волны;

п 1,2,3, . .:

f-фокусное расстояние трансрефлектора

сл С

ч со

о

X О

f - фокусное расстояние твистрефлек- тора;

ZQ и z o - глубина трансрефлектора и твистрефлектора соответственно.

На фиг. 1 и 2 схематично изображена зеркальная антенна.

Зеркальная антенна содержит облучатель 1, основной рефлектор 2 и отража- ющую поляризационную решетку, выполненную в виде параболического трансрефлектора 3, расположенного вогнутой стороной к основному рефлектору 2, и введен твистрефлектор4, расположенный в области фокуса трансрефлектора 3, причем расстояние/Эо от края трансрефлектора 3 до его фокуса и расстояние р о от края твист- рефлектора 4 до его фокуса связаны соотношениями

-1 /п /

РО- n Я илиро + РО + (f - z0) + (f - z0) - n Я ;

где Я-длина волны;

п 1,2,3 ....f - фокусное расстояние трансрефлектора 3;

f - фокусное расстояние твистрефлектора 4;

z 0 и г о - глубина трансрефлектора 3 и твистрефлектора 4 соответственно.

Антенна работает следующим образом.

При запитке облучателя 1 формируется фронт волны первичного излучения, которое, доходя до основного рефлектора 2, отражается в основном параллельно главной оптической оси, образуя вторичное излучение. Вторичное излучение разделяется параболическим трансрефлектором 3 на излучение основной поляризации, которое проходит без изменений сквозь трансрефлектор 3, и на кроссполяризационную компоненту, которая отражается в область фокуса трансрефлектора 3, Сфокусированное кроссполяризационное излучение, попадая на цилиндрический твистрефлектор 4 (фиг. 1), отражается с изменением поляризации на 90° в сторону основного рефлектора 2. Еще раз отражаясь от основного рефлектора 2 синфазно с первым излучением, излучение преобразуется в параллельный пучок лучей и проходит без изменения сквозь параболический трансрефлектор 3, так как поляризация излучения уже изменена на 90°. При этом основное и преобразованное излучения складываются в фазе за счет выполнения требования р 0 - п Я.

Часто, например, для двухзеркальных антенн (фиг. 2), содержащих кроме указанных выше элементов вспомогательное зеркало 5, удобно использовать параболический твистрефлектор 4, софокусный с трансрефлектором 3. В этом случае отраженная параболическим трансрефлектором 3 кроссполяризационная компонента в виде

сходящегося пучка лучей, проходя через фокус параболического твистрефлектора 4, попадает на его поверхность и отражается в виде параллельного пучка. При этом трансрефлектор 3 и твистрефлектор 4 имеют общий фокус. Твистрефлектор 4 расположен на теневой поверхности вспомогательного зеркала 5. За счет параболического твистрефлектора 4 кроссполяризационная компонента изменяет поляризацию на 90° и

отражается параллельным пучком в сторону трансрефлектора 3, который проходит без изменений синфазно с основным излучением. Последнее требование удовлетворяется за счет соотношения р 0 + + (f - Zo) + ( ZD ) n Я .В данном случае происходит преобразование кроссполяризационной компоненты в основную. Таким образом, формируется поле излучения с более высоким (на 3%)уровнем мощности в направлении главного максимума. При этом трансрефлектор 3 не оказывает никакого влияния на основную поляризацию. Если основная компонента, преобразованная из кроссполяризационной, отражается от твистрефлектора 4 в сторону трансрефлектора 3, то она проходит его также без изменений в силу ортогональности вектора Е элементам трансрефлектора 3. В этом случае дополнительно уменьшается эффект

затенения центра раскрыва. Для достижения такого суммарного эффекта преобразованная компонента должна быть синфазна с основной компонентой. Последнее обеспечивается за счет изменения расстояния

между основным рефлектором 2 и трансрефлектором 3. а также изменением геометрии трансрефлектора 3. Возможно использование замедляющих или ускоряющих систем, например линз, также для достижения синфазности.

В режиме приема трансрефлектор 3 не пропускает к основному рефлектору 2 кроссполяризационную компоненту, что повышает уровень помехозащищенности

антенны. Для дополнительного снижения фона излучения (рассеянного трансрефлектором 3 электромагнитного поля) желательно выполнение выпуклой поверхности трансрефлектора 3 из радиопоглощающего

материала. При этом будут поглощаться волны соответствующей поляризации, которые падают параллельно главной оптической оси из внешнего пространства. Амплитуда всех волн, падающих из внешнего пространства под углом к главной оптической оси, также будет снижаться за счет эффекта жалюзи. Все это ведет к повышению помехозащищенности и электромагнитной совместимости.

На фиг. 1 и 2 показаны две разновидности твистрефлектора 4. Одна разновидность - цилиндрический твистрефлектор, который позволяет получить рост величины амплитудного распределения вне центра зеркала (фиг. 1). Вторая разновидность - параболический твистрефлектор, который позволяет уменьшить эффект затенения центра раскрыва (фиг. 2).

Предлагаемая антенна позволяет достаточно простыми средствами снизить интегральный уровень кроссполяризаци- онного излучения на 10-15 дБ с улучшением характеристик излучения по основной поляризации. В предлагаемой конструкции возможно выполнение трансрефлектора, объединенного с антенным обтекателем.

Формула изобретения

1. Зеркальная антенна, содержащая облучатель, основной рефлектор, и отражающую поляризационную решетку, о т л и ч а0

5

0

5

ю щ а я с я тем, что, с целью снижения интегрального уровня кроссполяризацион- ного излучения и повышения коэффициента усиления, поляризационная решетка выполнена в виде параболического трансреф- лектора, расположенного вогнутой стороной к основному рефлектору, и введен твистрефлектор, расположенный в области фокуса транс рефлектора, причем расстояние fb от края трансрефлектора до его фокуса и расстояние/Эь от края твистрефлектора до его фокуса связаны соотношениями

рь bf& + {& + (f - z o) + (f - ) Ј n Я ,

где Я - длина волны;

п 1,2,3, .,.;

f - фокусное расстояние трансрефлектора;

фокусное расстояние твистрефлектора;

zi и z o - глубина трансрефлектора и твистрефлектора соответственно.

2. Антенна по п. 1,отличающаяся тем. что, с целью снижения фона излучения, выпуклая поверхность трансрефлектора выполнена из радиопоглощающего материала.

Изобретение относится к зеркальным антеннам. Цель изобретения - снижение интегрального уровня кроссполяризацион- ного излучения и повышение коэффициента усиления - достигается за счет выполнения поляризационной решетки в виде параболоида вращения, расположенного в качестве трансрефлектора с вогнутой стороной, обращенной к зеркалу, и введением твистреф- лектора с соблюдением расстояния для синфазного сложения всех волн в раскрыве и выполнением выпуклой поверхности трансрефлектора из радиопоглощающего материала. 2 ил.

-

Фиг. 2.