Антенно-фидерное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01Q13/02 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенно-фидерного устройства, например, в радиометре, при решении задач дистанционного зондирования поверхности Земли.

Известны антенно-фидерные устройства типа двухслойный пилбокс, трубки органа. В этих устройствах изменение какого-либо электрического параметра осуществляется механическим способом. Общим недостатком этих устройств является то, что они имеют ограниченный сектор сканирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому антенно-фидерному устройству (АФУ) является рупорно-парабо- лическая антенна, содержащая конический рупор и параболический отражатель с осью проходящей через фазовый центр конического рупора, волноводный возбудитель со- осно соединенный с горловиной конического рупора. Однако известное АФУ не позволяет осуществить конического сканирования поверхности Земли с аэрокосмических аппаратов одновременно на двух поляризациях и в двух частотных диапазонах.

Цель изобретения - обеспечение конического обзора поверхности Земли и двух частотных диапазонах на каждой из двух поляризаций. Положительный эффект от использования данного технического решения заключается в увеличении информативной емкости сигнала и повышении достоверности получаемой информации.

Сущность изобретения состоит в том, что в АФУ конический рупор установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, волноводный возбудитель выполнен в виде соосных отрезков круглого и коаксиального волноводов, причем круглый волноводявля- ется центральным проводником коаксиального волновода, дополнительно введены два одинаковых диплексера частотных диапазонов на прямоугольных волноводах, выход одного диплексера соединен с круглым волноводом посредством плавного перехода с Нютипа волны в прямоугольном волноводе на Ни тип волны круглого волновода, а выход другого диплексера соединен с коаксиальным волноводом посредством плавного перехода с Ню типа волны в прямоугольном волноводе на Ни тип волны коаксиального волновода, причем широкие

1

О

в

ел о

стенки прямоугольных участков плавных переходов размещены взаимно перпендикулярно. Каждый диплексер выполнен в виде Т-образного сочленения прямоугольных волноводов в Н-плоскости, к боковому плечу -которого подсоединен тракт низкочастотного диапазона, а к одному из прямых плеч - тракт высокочастотного диапазона, другое прямое плечо является выходом дип- лексера причем в боковом плече размещены две индуктивные диафрагмы, одна из которых установлена заподлицо с узкой стенкой, а в прямом плече ВЧ-диапазона размещены две идентичные Е-поляризо- ванные решетки из металлических прямоугольных брусков на расстоянии

Л ч/2+argR

где Авч - длина волны в волноводе высокочастотного диапазона;

R - коэффициент отражения каждой решетки,

причем период решеток меньше половины длины волны низкочастотного диапазона.

На фиг.1 и 2 показаны сечения антенно- фидерного устройства во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Антенно-фидерное устройство (фиг,1 и 2) содержит конический рупор 1 параболический отражатель 2 с осью проходящей через фазовый центр О конического рупора 1. Волноводный возбудитель выполнен в виде соосных отрезков круглого волновода 3 и коаксиального волновода 4, причем круглый волновод является центральным проводником коаксиального. Конический рупор 3 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси. Волноводный возбудитель соосно соединен с горловиной конического рупора. АФУ содержит два одинаковых дип- лексера 5 и 6 частотных диапазонов. Каждый из диплексеров 5 и 6 выполнен в виде Т-образного сочленения прямоугольных волноводов в Н-плоскости.

Выход диплексера 5 соединен с круглым волноводом 3 посредством плавного перехода 7 с Ню типа волны прямоугольного волновода на Ни тип волны круглого волновода. Из конструктивных соображений необходим уголковый поворот 8 (или плавный поворот) или скрутка между диплексе- ром 5 и плавным переходом 7. Выход диплексера 6 соединен с коаксиальным волноводом 4 посредством плавного перехода 9 с Ню типа волны прямоугольного на Нц тип волны коаксиального волновода 4. К боковому плечу диплексера 5 (аналогично для диплексера 6) подсоединен тракт низкочастотного диапазона, а к одному из прямых

плеч - тракт высокочастотного диапазона, другое прямое плечо является выходом диплексера, причем в боковом плече размещены две индуктивные диафрагмы 10, одна из

которых установлена заподлицо с узкой стенкой, а в прямоугольном плече высокочастотного диапазона размещены две идентичные Е-поляризованные решетки 11 из металлических прямоугольных брусков.

0 Сетки-поляризаторы 12 и 13 на входе соответственно круглого и коаксиального волноводов 3 и 4 волноводного возбудителя установлены с целью увеличения поляризационной развязки между волноводами воз5 будителя.

Устройство в режиме приема работает следующим образом.

Сигналы, излучаемые поверхностью Земли, твчг, fn4B. fs4B, fH4r, где Г и В - индексы,

0 обозначающие горизонтальную и вертикальную поляризации, попадают на вход ан- тенно-фидерного устройства, фокусируются параболическим отражателем 2 в горловине конического рупора 1. Соответственно с

5 ориентацией прямоугольных волноводов плавных переходов 7 и 9 произойдет поляризационное разделение сигналов. Для НЧ-сигналов такое разделение удовлетворительно, поскольку в этом диапазоне вол0 поводы выбираются одномодовыми. Для ВЧ-сигналов - прямоугольные волноводы многомодовые и возможно переливание поляризаций. С целью устранения этого эффекта на входе волноводного возбудителя

5 установлены сетки-поляризаторы 12 и 13 увеличивающие степень поляризационного разделения ВЧ-сигналов между круглым коаксиальным волноводами 3 и 4 соответст венно.

0 При вращении конического рупора осуществляется коническое сканирование поверхности Земли. Поскольку в горловине конического рупора 1 волноводный возбу дитель аксиально симметричен, то коэффи

5 циент усиления антенны не зависит от углг поворота, т.е. передача информации проис ходит без искажения. Плавные переходы и 9 преобразуют волны типа Ни соответст венно круглого и коаксиального волноводе

0 3 и 4 в волны типа Ню в прямоугольны; волноводах. Разделенные по поляризаци сигналы поступают на входы идентичны, диплексеров 5 и 6, а которых осуществляет ся частотное разделение сигналов. Диплек

5 сер 5 (или 6) работает следующим образом Установленная заподлицо диафрагма К рассчитана так, что коэффициент передач ВЧ-сигнала в боковое плечо отсутствует. Пе редача этого сигнала в прямое плечо обес печивается посредством двух идентичны

Е-поляризованных решеток 11, которые будут прозрачны, если расстояние между решетками h2 /Цч/2+argR, где R - коэффициент отражения каждой решетки, зависящий от ее толщины и коэффициента заполнения. Если период решетки I выбран так, что 1/Анч «1, где Анч - длина волны НЧ сигнала, то НЧ сигнал не проходит в прямое плечо. Полная передача НЧ сигнала в боковое плечо обеспечивается соответствующим подбором параметра hi и установкой второй диафрагмы 10 в боковом плече.

Формула изобретения

1. Антенно-флдернсе устройство, содержащее конический рупор и параболический отражатель с осью, проходящей через фазовый центр конического рупора, волно- водный возбудитель, соосно соединенный с горловиной конического рупора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения конического обзоре поверхности Земли в двух частотных диапазонах на каждой из двух поляризациях, конический рупор установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, ЕОЛНОБОДНЫЙ возбудитель выполнен в виде соосных отрезков круглого и коаксиального волноводов, причем круглый волновод является центральным проводником коаксиального, дополнительно введены два одинаковых диплексера частотных диапазонов на прямоугольных волноводах, вы

ход одного диплексора соединен с круглым волноводом посредством плавного перехода с Ню типа волны прямоугольного волновода на Нц тип волны круглого волновода, а выход другого диплексера соединен с коаксиальным волноводом посредством плавного перехода с Ню типа волны в прямоугольном волноводе на Ни тип волны коаксиального волновода, причем широкие стенки прямоугольных участков плавных переходов размещены взаимно перпендикулярно.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что каждый диплексер выполнен в виде Т-образного сочленения прямоугольных волноводов в Н-плоскости, к боковому плечу которого подсоединен тракт низком..- статного диапазона, а к одному из прямьи плеч - тракт высокочасточиг. диапазона, другое прямое плечо являете--, выходом плексера, причем в боковом плече размещены две индуктивные диафрагмы, одна из которых установлена заподлицо с узкой стенкой, а в прямом плече высокочастотного диапазона размещены две идентичные Е-поляризованные решетки из металлических прямоугольных брусков на расстоянии

Аеч/2+argR, где Д1ч - длина волны в волноводе высокочастотного диапазона; R - коэффициент отражения каждой решетки, причем период решеток меньше половины длины волны низкочастотного диапазона.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны радиометра. Цель изобретения - обеспечение конического обзора поверхности замка в двух частотных диапазонах на каждой из двух поляризаций - достигается введением двух диплексеров, конструкцией возбудителя и использованием индуктивных диафрагм в виде решеток из металлических прямоугольных брусков. 2 ил.

/,

нч