Облучатель Советский патент 1992 года по МПК H01Q13/00 

Изобретение относится к антенной технике СВЧ и может быть использовано в качестве облучателя зеркальных антенн стационарных и подвижных радиотехнических комплексов, в частности антенно-фи- дерных устройств станций радиорелейной и спутниковой связи.

В современных радиотехнических комплексах различного назначения широкое распространение получили двухзеркальные антенны. В качестве облучателя таких ан- тенно-фидерных устройств выступает комбинация первичного излучателя и вспомогательного зеркала, форма которого может быть плоской, гиперболической, эллиптической, конусообразной и т.д. При этом среди двухзеркальных антенн наиболее широко распространены антенны, выполненные по схеме Кассегрена, вспомогательное зеркало у которых выполнено гиперболическим. При всех достоинствах двухзеркальных антенн, выполненных по схеме Кассегрена, необходимо отметить и ряд их недостатков. Во-первых, ограниченный диапазон рабочих частот - фактически полоса частот облучающей системы определяется диапазонными свойствами первичного излучателя; во-вторых, сложность изготовления гиперболических профилей с заданным классом точности, что особенно важно при работе в диапазоне миллиметровых волн.

Наиболее близким к изобретению является облучатель зеркальной антенны с отношением фокусного расстояния к диаметру, равным примерно 0,25, и размером апертуры не более (30-40)Я, состоящий из рупора или отрезка волновода и вспомогательного отражателя, выполненного в виде конуса Для повышения эффективности облучения зеркала угол при вершине конуса выбран 140-150°, а к его основанию примыкает плоское кольцо, внутренний диаметр которого равен (3-5) А, а внешний - (6-8)Я

Конструкция облучающей системы отличается простотой изготовления, может быть выполнена с достаточной степенью точности отражающей конусообразной поверхности.

Недостатком облучателя является ограниченный диапазон рабочих частот.

Цель изобретения - обеспечение работы антенны в двух диапазонах частот

И

IV-

Цель достигается тем, что в облучателе зеркальной антенны с отношением фокусного расстояния к диаметру, равным примерно 0,25, и размером апертуры не более (30-40)1, содержащим рупор и контррефлектор, выполненный в виде конуса с углом при вершине 140-150° и диаметром основания (3-5)Я, где А-длина волны, плоское кольцо у основания отражателя диаметром (6-8) А, введен плоский диск диаметром (6-8)А , установленный соосно с конусом на расстоянии d ЈА/18 от основания конуса вдоль оси зеркальной антенны, а в пространство между основанием конуса и плоским диском введена система возбуждающих штырей второго диапазона.

Предлагаемое изобретение отличается от известного тем, что плоское кольцо, находящееся у основания конического контррефлектора зеркальной антенны-прототипа, преобразовано в диск того же диаметра, сдвинутый вдоль оси антенны на расстояние от основания конического контррефлектора, а в объеме между основанием конического отражателя и диском расположен узел возбуждения. При этом, если рассматривать размещение узла возбуждения дополнительного излучателя между двумя дисками с диаметрами, равными диаметру кольца в отрыве от конического контррефлектора, и соответственно эффективности работы зеркальной антенны при заданных ее параметрах F/D, диска-контррефлектора и т.д., то вследствие известности размещения узла возбуждения в объеме между дву- мя дисками для обеспечения работы зеркальной антенны во втором диапазоне и выбора размеров диаметра диска, равного (6-8) А, признак, касающийся выбора расстояния между диском и основанием контррефлектора , может быть определен как несущественный.

Однако это справедливо только в том случае, когда ближний диск совместно с первичным излучателем обеспечивает работу в первом диапазоне, являясь контррефлектором, а совместно первый и второй диски с расположенным между ними узлом возбуждения составляют дополнительный излучатель. Диапазон рабочих частот дополнительного излучателя при этом определяется размерами дисков и расстоянием между ними. Изменяя расстояние между дисками,имеется возможность вариации диапазона частот.

В предложенном же техническом решении диск, полученный преобразованием плоского кольца у основания конического контррефлектора и отнесенный от него на d4А/8, выполняет двоякую функцию: для первого диапазона при заданных F/D и параметрах элементов зеркальной антенны он выступает в качестве бленды у основания конического

контррефлектора, обеспечивая выравнивание-распределение поля в раскрыве и высокую эффективность зеркальной антенны; во втором диапазоне является составной частью дисковой антенны - основание конического контррефлектора - диск.

Исходя из соображения эффективной работы в первом диапазоне, определяющем положение диска на расстоянии , a также выбранного с этой же позиции диаметра диска, равного (6-8)А и, соответственно, накладываемых этим ограничений, определяется диапазон рабочих частот дополнительного излучателя, связанный с длиной волны первичного соотношением

АН (5-8,5) А.

На чертеже показан предлагаемый облучатель, установленный в параболическом рефлекторе.

Устройство состоит из излучающего рупора 1, имеющего диаметр раскрыва (1,5-1) А ,

отрезка волновода 2, подводящего энергию

к рупору, и вспомогательного отражателя 3,

отстоящего от рупора на расстоянии (1-1,5)

А, выполненного в виде конуса, угол при

вершине которого равен 140-150°, а диаметр основания равен (3-5) А. За конусным отражателем на расстоянии d А/8 от его основания установлен диск 4 диаметром (6- 8) А. Расстояние между основанием отражателя 3 и диском 4 выбрано из условия допустимых фазовых искажений поля на раскрыве параболоида. В образованном объеме между основанием отражателя и диском расположены возбуждающие штыри 7,

питание к которым подведено через распределительно-фазовое устройство 6, вход которого соединен с питающим фидером 8. В зависимости оттребований, предъявляемых к дополнительному излучателю, узел возбуждения может быть выполнен в виде штырей (одного, двух, трех, четырех или пяти), либо в виде щелей, прорезанных в диске, либо в виде комбинации штырей и щелей. Не задаваясь особыми требованиями к дополнительному облучателю, приведен пример конкретного выполнения узла возбуждения в виде двух штырей.

Штыри устанавливаются диаметрально противоположно на расстоянии 0,235Ан от центра. Один конец каждого штыря электрически соединен с основанием отражателя, другой - через отверстие в диске с РФУ. В качестве РФУ может быть использован суммарно-противофазный мост, где АН - длина волны второго диапазона.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

В одном из диапазонов антенна работает по двухзеркальной схеме, облучающая система которой состоит из рупора 1 и вспомогательного зеркала 3 в виде конуса и кольца; роль которого выполняет часть диска 4, выступающая за основание конуса. В другом диапазоне антенна 5 работает по однозеркальной схеме, облучателем которой является излучающая апертура в виде кольцевой щели, образованной основанием отражателя и диска. При необходимости этот объем может быть заполнен диэлектриком, что в свою очередь позволяет расширить его диапазон применения. Длина волны дополнительного излучателя АН при заданных соотношениях связана с длиной волны первичного излучателя А соотношением

АН , (5-8,5) А. При диэлектрическом заполнении

0

Аи Ј(5-8,5) A-VeT,

где ег - относительная диэлектрическая постоянная заполняющего материала.

Предлагаемая конструкция облучателя позволяет обеспечить эффективную работу в двух диапазонах, если каждый из облучателей функционирует в нескольких диапазонах, расширить его практическое применение.

Формула изобретения

Облучатель зеркальной антенны, содержащий рупор и контррефлектор, выполненный в виде конуса с углом при вершине 140-150° и диаметром основания (3-5) А, где 5 А-длина волны, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения работы в двух диапазонах частот, введен плоский диск диаметром (6-8) А, установленный соосно с конусом на расстоянии от основания конуса вдоль оси зеркальной антенны, а в пространство между основанием конуса и плоским диском введена система возбуждающих штырей второго диапазона частот.

0

Изобретение относится к зеркальным антеннам. Цель изобретения -обеспечение работы в двух диапазонах частот - достигается введением перед контррефлектором плоского диска и размещением между ним и основанием конического контррефлектора системы возбуждающих штырей второго диапазона частот, 1 ил.

Редактор А.Долинич

Техред М.Моргентал

Заказ 2089ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор Т.Палий