Зеркальная антенна Советский патент 1992 года по МПК H01Q19/18 

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

Известна зеркальная антенна, содержащая облучатель и отражающее зеркало (рефлектор), у которой с целью уменьшения уровня фона излучения на краях зеркала закрепляются устройства из радиопоглоща- ющего материала, который поглощает часть излучаемой энергии. С этой же целью стараются создать минимальный уровень амплитудного распределения вблизи краев зеркала за счет облучателя или вспомогательного зеркала в двухзеркальных антеннах. Последнее получить намного сложнее, так как к облучателю предъявляется и так много других требований. Кроме того, уровень определения расчетных характеристик антенн малых электрических размеров пока еще не высок, а их диаграммы направленности должны быть достаточно широкими, что значительно затрудняет на практике выполнение отсечки засветки поверхности рефлектора вблизи его краев.

Наиболее близкой к предлагаемой является зеркальная антенна, содержащая облучатель, основной рефлектор и устройство для уменьшения уровня облучения краев основного рефлектора в виде поглощающего кольца.

Недостатком антенны является поглощение части энергии, что не позволяет повысить коэффициент усиления и снизить эффект затенения центра зеркала.

Цель изобретения - повышение коэффициента усиления и снижение эффекта за- тенения центра зеркала элементами конструкции при малом уровне фона излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в зеркальной антенне устройство уменьшения уровня амплитудного распределения поля на краю вынесенного раскрыва выполнено в виде дополнительных софокусных первого и второго рефлекторов, первый из которых представляет собой кольцевую вырезку из параболоида, вогнутой стороной обращенную к основному рефлектору и затеняющую его края, а второй рефлектор выполнен параболическим и размещен за

сл

с

VJ

CJ

о VI

о сл

облучателем по отношению к основному рефлектору вершиной к облучателю, причем расстояние/ между внешним краем первого рефлектора и его фокусом, и расстояние /DO между краем второго рефлектора и его фокусом связаны соотношением

./ ,п п А -р0 + + /f2 - zz/ + /fa - гз/,

где n 1, 2, 3, ...;

А - длина волны;

f2 и fз - фокусные расстояния первого и второго дополнительных рефлекторов;

Z2 и zs - глубины первого и второго дополнительных рефлекторов.

На чертеже схематично изображена зеркальная антенна.

Зеркальная антенна содержит облучатель 1, основной рефлектор 2, дополнительный первый рефлектор в виде кольцевой вырезки из параболоида 3, вогнутой стороной обращенный к основному рефлектору 2 и затеняющих его края, второй дополнительный параболический рефлектор 4, размещенный за облучателем по отношению к основному рефлектору 2 вершиной к облучателю.

Антенна работает следующим образом.

При запитке облучателя 1 формируется фронт волны первичного излучения, которое, доходя до основного рефлектора 2, отражается параллельно его главной оптической оси, образуя вторичное излучение. Часть вторичного излучения, которое идет от переферийной области основного рефлектора 2 и формирует в основном дальние боковые и задние лепестки, перехватывается дополнительным первым рефлектором 3 в виде кольцевой вырезки из параболоида. Дополнительный первый рефлектор 3 в силу свойств параболоида преобразует параллельный пучок лучей в сходящийся в общем фокусе с дополнительным вторым параболическим рефлектором 4, размещенным за облучателем по отношению к основному рефлектору 2 вершиной к облучателю 1. После прохождения общего фокуса дополнительных рефректоров 3 и 4 пучок лучей снова расходится и попадает на дополнительный второй рефлектор 4. Параболический дополнительный второй рефлектор 4 преобразует расходящийся пучок лучей в параллельный главной оптической оси основного рефлектора 2 пучок.

Электромагнитная волна, отражающаяся от дополнительного второго рефлектора 4, должна быть синфазна с вторичным излучением, которое образуется при отражении первичного излучения от основного рефлектора 2. Это достигается геометрией дополнительных рефлекторов 3 и 4, а также использованием ускоряющих и замедляющих линз. В случае непрерывного излучения (например, при использовании доплеровских радиолокаторов) применение линз не обязательно, так как допустим сдвиг по фазе 2 п между вторичным излучением и излучением от дополнительного второго рефлектора 4, Последнее довольно просто получить за счет выбора фокусного расстояния дополнительных первого 3 и второго 4 рефлекторов, их размеров и мест установки.

Синфазность можно обеспечить, если

будет выполняться условие

п А ре + р0 + /h - 22/ + /Ь - 2з/,

где п 1, 2,3, ...;

А-длина волны;

а

ро - расстояние между ближним к основному рефлектору 2 краем дополнительного рефлектора 3 и фокусом дополнительного рефлектора 3:

р0 - расстояние между краем дополнительного рефлектора 4 и его же фокусом;

f2, f3 - фокусные расстояния дополнительных рефлекторов 3 и 4 соответственно; Z2, гз - глубина дополнительных рефлекторов 3 и 4 соответственно. Вследствие использования кольцеобразного первого рефлектора 3 происходит резкое снижение уровня амплитуды на краях вынесенного раскрыва, что в значительной степени снижает уровень боковых и задних лепестков. Использование части вторичного излучения от основного рефлектора 2 за счет преобразования его дополнительными первым 3 и вторым 4 рефлекторами в излучение синфазное с основной волной, из центра вынесенного раскрыва дает повышение коэффициента усиления и снижение эффекта затенения центра зеркала элементами конструкции.

Таким образом, предлагаемая антенна позволяет достаточно простыми средствами повысить коэффициент усиления ориентировочно на 8%, а также уменьшить эффект затенения центра зеркала элементами конструкции при малом уровне фона излучения. Предлагаемая конструкция может быть использована и в двухзеркаль- ных антеннах. Для дополнительного снижения фона излучения края основного

и дополнительного кольцеобразного рефлекторов можно соединять кольцом с внутренним и внешним покрытиями ради- опоглощающим материалом, а также покрывать теневые поверхности всех

рефлекторов этим же материалом. Еще в большей степени фон излучения можно снизить, если пространсто между теневыми поверхностями облучателя и дополнительного рефлектора по оси антенны заполнить по- глотителем электромагнитных волн.

При использовании предлагаемой конструкции антенны без обтекателя желательно раскрыв закрывать радиопрозрачным материалом для защиты антенны от накап- ливания атмосферных осадков и пыли.

Формула изобретения

1. Зеркальная антенна, содержащая ос- новной рефлектор, облучатель и устройство уменьшения уровня амплитудного распределения поля на краях вынесенного раскры- ва, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления за счет снижения затенения основного рефлектора, устройство уменьшения уровня амплитудного распределения поля на краю вынесенного раскрыва выполнено в виде дополнительных софокусных первого и вто- рого рефлекторов, первый из которых представляет собой кольцевую вырезку из параболоида, вогнутой стороной обращенной к основному рефлектору и затеняющей его края а второй дополнительный рефлектор выполнен параболическим и размещен за облучателем по отношению к основному рефлектору вершиной к облучателю, причем расстояние/Эо между внешним краем первого дополнительного рефлектора и его фокусом и расстояние/OQ между краем второго дополнительного рефлектора и его фокусом связаны соотношением it

П А ро + ро + /f2 Z2/ + /f3 - Z3/,

где n 1, 2, 3, ...;

Я-длина волны;

f2 и fa - фокусные расстояния первого и второго дополнительных рефлекторов;

Z2 и гз - глубины первого и второго дополнительных рефлекторов.

2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем что с целью снижения фона излучения, первый дополнительный рефлектор соединен с основным рефлектором посредством радиопоглощающего материала.

/5

Изобретение относится к зеркальным антеннам. Цель изобретения - повышение коэффициента усиления за счет снижения затенения основного рефлектора -достигается путем введения софокусных первого и второго рефлекторов в виде кольцевой вырезки из параболоида и параболоида, размещенных за облучателем для перераспределения .поля от краев апертуры к центру 1 ил.