Устройство развязки апертурных излучателей Советский патент 1992 года по МПК H01Q1/52 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах, где требуется увеличить развязку в широкой полосе частот между волноводными излучателями антенной решетки.

Известно антенное усгройство. в котором увеличение развязки между волноводными излучателями антенной решетки достигается путем размещения на кромках волноводов прямолинейных или Г-образ- ных проводников высотой А/4.

Недостатком такого устройства является недостаточный уровень развязки и относительно узкий рабочий диапазон, в котором обеспечивается положительный эффект.

Известно антенное устройство, в котором увеличение развязки в расширенном Диапазоне частот достигается за счет применения диэлектрической вставки в раскры- ве рупорной антенны.

Недостатком такого устройства является применимость такого устройства для рупорных антенн, раскрывы которых имеют относительно большие электрические размеры.

Известно антенное устройство, в котором увеличение развязки в расширенном диапазоне частот достигается применением ребристых структур, глубина канавок которых вдоль структуры изменяется симметрично от максимальной (у края структуры) до минимальной (в центре структуры).

Недостатком такого устройства является то, что для обеспечения достаточно высокого уровня развязки в широкой полосе частот необходимо использовать длинные структуры, что, в свою очередь, может привести к появлению дифракционных максимумов, в случае применения их для развязки элементов антенной решетки.

Известно устройство, основанное на перераспределении электромагнитной энергии между антеннами за счет влияния ребристой структуры, размещенной между антеннами. Причем, расширение рабочего диапазона достигается вследствие того, что

при изменении рабочей длины волны, в пре- делах которой работает структура, происходит смещение рабочей области структуры, в пределах которой глубина канавок становится близкой к Ар/4, где Ар - текущая рабочая длина волны. Так как глубина канавок вдоль структуры изменяется, то вследствие этого и происходит расширение рабочего диапазона обеспечения развязки.

Недостатком такой структуры является необходимость применения длинных структур, что, в свою очередь, может привести к появлению дифракционных максимумов при применении таких структур для развязки элементов антенной решетки.

Целью изобретения является увеличение развязки между соприкасающимися элементами (например, волноводных излучателей) антенной решетки в широкой полосе частот.

Сущность изобретения заключается в том, что увеличение развязки между элементами волноводной антенной решетки достигается путем перераспределения

электромагнитной энергии на раскрыве излучателя и, следовательно, в пространстве между антеннами.

С этой целью в торце ребра Н- или П-об- разования при использовании в качестве

излучателя -антенной решетки открытых концов Н- или П-образных волноводов или рупоров небольших электрических размеров, в которых осуществлен переход от обычного прямоугольного волновода к Нили П-образному раскрыву, прорезают несколько канавок параллельно широкой стенке (перпендикулярно Е-плоскости поля) волновода (рупора), глубиной Амакс/4, где Амакс - наибольшая рабочая длина волны

рабочего диапазона, а продольный размер Н-или П-образования, в которых прорезаны канавки, выбирают так, что общая длина вновь образованной структуры равна (2п + 1) Амин/2, где п 0,1, 2определяют

из конструктивных возможностей реализации в раскрывах антенн максимально возможной длины структуры,-Амин - наименьшая длина волны рабочего диапазона.

Увеличение развязки между антеннами при относительно небольших длинах структуры объясняется тем, что так как канавки прорезаются насквозь в поперечном направлении в теле Н- или П-образования, то они образуют систему плоских вибраторов высотой Амакс/4. Известно, что эффективность вибраторной структуры существенно выше эффективности такой же длины ребристой структуры.

Расширение рабочего диапазона устройства объясняется тем, что общая длина структуры, как указывалось выше, кратна Ямин/2. Учитывая, что фазовые скорости распространения радиоволн вдоль структу- ры и вне структуры равны, а также, что структура занимает часть раскрыва антенны, то суммарное поле, прошедшее от одного излучателя к другому, будет частично скомпенсировано и, следовательно, допол- нительно увеличится развязка на наименьшей рабочей частоты диапазона, что и позволяет увеличить развязку в расширенном диапазоне частот.

Предлагаемое устройство можно использовать для широкого класса волновод- ных излучателей, например для конических рупоров, для волнозодных излучателей, формирующих круговую поляризацию.

На фиг. 1-4 приведены схематично раз- личные волноводны излучатели; на фиг. 5 - функциональная схема установки, на которой проведены измерения зависимости величины развязки антенн от частоты; на фиг. 6-7 - результаты исследований развязыва- ющих свойств известного и предлагаемого устройств.

Взаимное расположение 2 излучателей показано для раскрывов, где они расположены в общей поверхности 4, в развязывз- ющей структуре 3 канавки прорезаны в теле 1 П-образования (фиг. 1 и 2), для конических рупоров (фиг. 3) и для прямоугольных раскрывов, формирующих круговую поляризацию (фиг. 4).

Установка содержит передающую ант тенну 5, приемную антенну 6, согласующее устройство 7, аттенюатор 8, генератор СВЧ 9, НЧ-избирательный усилитель (У2-8) 10, развязывающую структуру 11.

Величину развязки между антеннами определяют по формуле у 101g(P2/Pi), где Pi - мощность, подводимая к передающей антенне; Ра - мощность на выходе приемной антенны.

С целью уменьшения зависимости результатов измерений от частных характеристик волноводного тракта и колебаний выходной мощности СВЧ генератора, значение Pi измеряют одновременно с измерением PZ в каждой точке частотного диапазона, для чего в экспериментальной установке предусмотрены волноводные переключатели П1 и П2 (при одном положении переключателей измеряют значение PI, а при другом - Р2).

Параметры установки: открытые концы волноводов сечением (28 х 17) мм2; антенны располагают вплотную друг к другу и размещают в плоскости металлического листа размерами (120 х 100) см2; рабочий диапазон, частот 6,7-10,5 ГГц, что обеспечивается при помощи генераторов Г4-82 и Г4-83.

Геометрические параметры предлагаемой структуры. Структура составлена из двух частей и каждая часть установлена в обоих волноводах на тех их внутренних стенках, которые примыкают (своей внешней стороной) друг к другу. Число ребер (включая ребро, образованное примыкающими друг к другу широкими стенками) равно 7, каждая толщиной 0,5 мм (за исключением толщины двойной стенки волновода, которая равна 1,6 мм); число канавок &, каждая шириной 1,2 мм, так что общая длина структуры 11,8 мм; глубина канавок h 12,5 мм; продольный (вдоль канавок) размер структуры S 5,6 мм.

Геометрические параметры прототипа: N 6 - число ребер, включая ребра, образованные стенками волновода, толщина каждого ребра 0,8 мм; число канавок равно 6, каждая шириной 1,5 мм; общая длина развязывающей структуры 11,5 мм; глубина канавок в структуре изменяется от 14,3 мм у волноводных излучателей до 10,7 мм в центре структуры.

На графиках I приведены зависимости величины развязки от частоты при отсутст- в ии структуры (для прототипа, участок области между антеннами, занимаемой структурой, заменялся проводящей поверхностью), а на графиках II - влияние структуры на величину развязки (фиг. 6 и 7).

Сопоставление приведенных зависимостей, несмотря на меньшее расстояние между антеннами в случае применения предлагаемого устройства, говорит в пользу предлагаемого устройства

Отличие предлагаемого устройства от известного состоит в том, что развязывающий элемент внесен в апертуру излучающего элемента и размер этого элемента выбран соответственно, что упрощает конструкцию и может быть использовано для широкого класса волноводных излучателей антенной решетки.

Формула изобретения Устройство развязки апертурных излучателей, содержащее два излучателя, размещенных в плоскости проводящего экрана, и развязывающую структуру, выполненную в виде канавок, перпендикулярных Е-плоскоСТИ ПОЛЯ, ГЛубиНОЙ Амахс/4, Где Дмакс наибольшая рабочая длина волны, отличающееся тем, что, с целью увеличения

развязки в широком диапазоне частот, излучатели размещены с соприкасающимися краями апертур, развязывающая структура размещена внутри излучателей на их смежных краях, а ее размер вдоль Е-плоскости поля излучателей равен (2п + 1} Амин/2, где п 0, 1, 2. ..., Ямин - минимальная длина волны рабочего диапазона.

4

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах, где требуется увеличить развязку в широкой полосе частот между апертурными излучателями. Цель изобретения - увеличение развязки в широком диапазоне частот. Устройство развязки апертурных излучателей содержит два излучателя 2, размещенных в плоскости проводящего экрана 4, и развязывающую структуру 3, выполненную в виде канавок,

Фиг. 3

Фиг. 2

CD

YY B-K-w щ-/чад нь

/7,

/72

CD

а 1

/

г Г

2, Г

Фиг. 4

11

А

fNk /f

YY щ

/72

-ВW-

N

0

О

7

Ч

ч

t

с. tj

и

(Л

и

ЯГ

«

О

I

О r « el

о ш

«П