Волноводный излучатель Советский патент 1992 года по МПК H01Q13/02 

Изобретение относится к антенной технике, а именно к апертурным антеннам, и предназначено для использования в качестве облучателя в зеркальных, гибридных зеркальных и в антенных решетках, а также может быть использовано в радиолокации, радиоастрономии и системах космической связи.

Известна апертурная антенна, содержащая открытый круглый волноводный излучатель и расположенный на нем экран, при этом с целью изменения амплитудно- фазового распределения на фиксированной частоте экран выполнен в виде ряда прилегающих одно к другому концентрических ко- лец, установленных с возможностью перемещения вдоль оси волнового излучателя.

Известен также волноводный облучатель параболической антенны, содержащий цилиндрический волновод с первым концом, имеющий электрический соединитель,

и со вторым излучающим концом На расстоянии Li А от излучающего (А -длина волны) смонтирован круглый электропроводный фланец, имеющий диаметр D 5 А. . Между фланцем и излучающим концом расположен кольцевой диэлектрический элемент, состоящий из двух слоев диэлектрического материала и имеющий наружный диаметр D для получения заданного полного поверхностного сопротивления со стороны волновода.

Наиболее близким к предлагаемому является волноводный излучатель в виде открытого конца круглого волновода с основной волной Ни, ширина диаграммы направпечности (ДН) которого по нулям равна в Е-плоскости

3,83 А ,

2 $DE 2arcsm( в Н-плоскости

2 тга

(Л

С

ю Ј

2&H 2arcsm(iM: ). с. JL а

где 2а - диаметр круглого волновода;

А- длина рабочей волны. Из приведенных соотношений видно, что в Е-плоскости ДН круглого волновода более узкая,чем в Н-плоскости.

Это обстоятельство является недостатком при использовании этого излучателя или решетки таких излучателей в качестве облучателя зеркальных и гибридных зеркальных антенн, а также везде, где необходимо получение равномерного распределения поля в апертуре антенны с целью получения максимального коэффициента усиления антенны и минимальной ширины главного лепестка ДН.

Цель изобретения - получение осесим- метричной ДН у облучателя апертурных антенн при минимальных размерах и весе.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкцию облучателя в виде круглого волновода, присоединенного одним концом к линии питания, введена металлическая диафрагма, установленная на расстоянии d (0.3-0,6)Дот другого конца отрезка круглого волновода, при этом в центре металлической диафрагмы выполнена крестообраз - ная щель длиной 0,5 А , где А - рабочая длина волны в свободном пространстве. Щель выполнена крестообразной для того, чтобы излучатель работал при двух линей- ных ортогональных или круговой поляризациях возбуждаемой волны. В волноводе возбуждается волна основного типа Ни Поскольку она не имеет осевой симметрии в распределении амплитуды поля, то ДН излучателя не является осесимметричной (рис. 2). При установке диафрагмы со щелью, перпендикулярной вектору Е поля, в волноводе возбуждается, кроме основного типа волны Нц. высшие типы волн (несимметричные), в первую очередь волна Е п (фиг. 3). При наложении обоих типов в рас- крыве волновода формируется амплитудное распределение, близкое к осесимметрично- му (фиг. 4). Так как волна Нц является распространяющейся крнп 3,41а), то волна Ец(АкрЕ11 1,64а) будет затухающей, если рабочая длина волны облучателя находится в интервале 1,64а А 3,41а, где а - радиус волновода. В этом случае амплитуда и фаза волны Е зависит от расстояния d - от открытого конца волновода до диафрагмы (фиг. 1), регулируя которое можно добиться суммарного распределения, близкого к симметричному, и тем самым получить осесим- метричную диаграмму направленности. Длина волноводного излучателя по сути исчисляется от диафрагмы до раскрыва, а до диафрагмы - это регулярный волновод, соединяющий излучатель с источником питания. Выбором щели вдиаграме уже или длиннее резонансной можно подобрать наилучшее согласование излучателя с питающим волноводом.

На фиг, 1 изображен волноводный излучатель с диафрагмой, имеющей крестообразную щель, общий вид; на фиг, 2-4 - силовые линии вектора Е и распределение

0 составляющих векторов поля в раскрыве излучателя; в виде открытого конца круглого волновода - волны Нц (фиг. 2), волны ЕЦ {фиг. 3) и в раскрыве излучателя суммарное голе волн Нц и Еп (фиг. 4); на фиг. 5 5 излучатель в виде круглого волновода.

В качестве примера бып изготовлен излучатель в виде круглого волновода, который с одного торца заканчивается фланцем 1 (фиг. 5), другой торец закрыт диафрагмой

0 2, в которой выполнена крестообразная щель 3. На внешней поверхности круглого волновода до половины его длины со стороны диафрагмы выполнена резьба 4. На эту резьбу навинчивается другой круглый вол5 новод 5 с открытыми концами, а также стопорная гзйка б, ограничивающая свободный ход навинчиваемого волновода 5. Таким образом можно регулировать расстояние от диафрагмы 2 до открытого конца волновода

0 5 и подобрать наилучший режим согласования устройства и наилучшее совпадение диаграмм направленности в плоскостях Е и Н. В предлагаемом излучателе при наилучшем согласовании с питающим волноводом мак5 симальное совпадение диаграммы направленности в плоскостях Е и Н может быть достигнуто при расстоянии от раскрыва до диафрагмы, равном 0,3-0,6длины распространяющейся в пространстве рабочей волны

0 облучателя. Испытания показали, что предлагаемый излучатель имеет достаточно широкую симметричную диаграмму направленности и при использовании в качестве облучателя зеркальных антенн дает

5 хорошие результаты.

Наличие металлической диафрагмы с крестообразной щелью вблизи раскрыва излучателя позволяет получить максимальный для выбранной конструкции зеркальной ан0 тенны коэффициент усиления и минимальную ширину главного лепестка диаграммы направленности.

Формула изобретения Волноводный излучатель, содержащий

5 отрезок круглого волновода, присоединенный одним концом к линии питания, отличающийся тем, что, с целью формирования осесимметричной диаграммы направленности, введена металлическая диафрагма, установленная на расстоянии dа CN

Использование: облучатель в зеркальных антеннах и антенных решетках, Сущность изобретения: в волноводный излучатель в виде открытого конца отрезка 86fc р„-г-- - - -- - ,w круглого волновода введена металлическая диафрагма с крестообразной щелью длиной 0,5 А, где А длина волны в свободном пространстве. При установке металлической диафрагмы на расстоянии (0,3-0,6) А от открытого конца круглого волновода обеспечивается формирование осесимметрич- ной диаграммы направленности и уменьшение уровня кроссполяризации. Регулируя расстояние от металлической диафрагмы до открытого конца в указанных пределах, можно изменять согласование волновсдного излучателя и ширину диаграммы направленности в Е- и Н-плоскостях. 5 ил.

Фив1

fit/a 2

ХТТТ ГХХХХХХХХХХЛ

Фс/г.З

фиг.4Фиг. 5