Антенна Советский патент 1993 года по МПК H01Q19/10 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в составе наземных радиолинейных линий связи (РРЛ) как приемно-передающее антенное устройство.

Известны двухзеркальные антенны типа АДЭ с высокой развязкой по полю кросс- полязирации, одинаковым уровнем излучения во всех плоскостях поля, малыми габаритами и массой. Эти антенны требуют горизонтального выхода питающего волновода. Для их применения с вертикальным волноводным трактом круглого сечения необходимо использовать волноводный изгиб. Такой изгиб ухудшает поляризационные характеристики антенно-волноводного тракта и ограничивает полосу рабочего диапазона.

Известна отечественная антенна РПА- 2. При высоких электрических характеристиках она имеет невысокую развязку по полю кросс-поляризации (-13...-17 дБ), высокий уровень бокового излучения в вертикальной плоскости, большие габариты и массу, высокий уровень первого бокового лепестка.

Наиболее близка к предлагаемой антенна с вынесенным облучением типа АНК-1,5. Эта антенна имеет габариты меньшие, чем РПА, хорошие электрические характеристики и вертикальный выход питающего волновода. Ее- недостатком является весьма невысокий уровень развязки по полю кросс- поляризации (-13...-15 дБ), что не позволяет применять эту антенну в системах с Цифровой модуляцией. Кроме того, из-за повышенного уровня облучения верхней кромки боковое излучение в вертикальной плоскости повышено.

Основной причиной невысокой развязки по полю кросс-поляризаций у антенн типа РПА и АНК является то, что они выполнены по схеме с вынесенным облучением, при которой рабочая полость антенны (горизонтальная)оказывается плоскостью, в которой поле кросс-поляризации максимально. Уровень этого поля в горизонтальной плоскости зависит от кривизны зеркала, т.к. соответствующее поле вызывается искривлением токов на поверхности зеркала. Различные уровни бокового излучения в

ы

00 ON СЛ СЬ 00

разных плоскостях объясняются разными уровнями облучения кромок отражателя рупором.

Цель изобретения - увеличение развязки между ортогонально поляризованными составляющими поля излучения антенны и уменьшение уровня бокового излучения в вертикальной плоскости при сохранении вертикальности питающего антенну тракта.

Сущность изобретения состоит в том,. что в антенне с вынесенным облучением поверхность зеркатшчого отражателя является вырезкой из тороидального параболоида, имеющего меньшую кривизну, чем обьГчный параболоид вращения, а угол В0 большем угла 01. Изобретательский замысел заключается в конструировании рупора и зеркала взаимно соответствующими один другому, т.е. создающими излученное и отраженное поля с фокальными кольцами одинакового диаметра. Для работы используются вырезки из этих фокальных колец, которые совмещаются путем перемещения рупора вдоль вертикальной оси.

Наличие в предложении введенных признаков: новой геометрии зеркального отражателя и новой конструктивной схемы облучающего рупора отличают его от прото типа. - ..

На фиг.1 изображены конструктивная схема в трех проекциях (а,б и в) предложенной антенны и ее вид в аксонометрии (г); на фиг.2 - конструктивная схема в трех проекциях предложенного облучающего рупора с образующей в виде линии с изломом; на фиг.З - аксонометрическое изображение предложенной антенны с боковыми стенками с прямолинейной кромкой (а и б) и криволинейной (в).

Предложенное устройство поп, 1 (фиг.1) содержит зеркальный отражатель 1 в виде несимметричной вырезки из тела вращения с параболической образующей кривой TGQ, фокальная ось которой ТО горизонтальна, и облучающего рупора 2 с питающим волноводом 3, ось которой ОА вертикальна. При .этом фокальная ось ТО параболической образующей с фокусным расстоянием ТО и фокусом в точке О смещена на расстояние ОА параллельно оси симметрии (ось у) зеркального отражателя 1. Облучающий рупор 2 на фиг.2 имеет пирамидальную Форму, пара боковых стенок которого 4 и 4 является плоскими и одинаковыми, ограниченными внешними прямолинейными кромками QR, Q R и QQ1, RR1. Передняя 5 и задняя 51 стенки представляют собой вырезки из двух встречных конусов EFP и Е р р1 с осями.

совпадающими между собой и с осью симметрии (осью у), с вершинами Р и Р1 соответственно. При этом все точки их кромок EDF и E D F равноудалены от вершин Р и Р1 .

Угол в0 взят большим угла Q. Фокальные кольца О 00 зеркального отражателя и облучающего рупора совмещены между собой в результате соответствующего перемещения рупора вдоль вертикальной

0 оси (оси X).

Таким образом, по построению видно, что передняя и задняя стенки рупора являются вырезками из тел вращения, соосных отражателю.

5 На фиг.2 детализована схема облучающего рупора для случая, когда образующие конусов DHP и HCS для передней стенки 5 и конусов D1 Н1 Р1 и Н1 С1 S1 - для задней стенки 5 являются прямыми линиями DHC

0 и D1 Н1 С1 с изломом в точках Н и Н1 соответственно. Все точки кромок EDF, QHR и Е1 D1 F1 , Q1 Н1 F1 равноудалены от вершин Р и S и соответственно Р и S1. Все обозначения на фиг.1 и фиг.2 совпадают.

5 Линии EOF (Е1 РГ F1 ) и QHR (Q1 Н1 R1 ) - окружности с центром в точке А.

На фиг.З представлено построение, предложенной системы по п.2. Антенна по п,1, состоящая из зеркального отражателя

0 1, облучающего рупора 2 и питающего волновода 3 закрыта с боков отражателя, кроме аппаратуры, стенками 6 и 6 /спереди отражателя - стенкой 7 и сзади - стенкой 7.. Они образуют защитный кожух из радионепроз5 рачного материала с днищем, на котором укреплен облучающий рупор 2 с возможностью перемещения его по вертикали. Материл кожуха - металл или радиопоглотитель. Форма кромок боковых стенок 6 и б1

0 определяется конструктором. Она может быть как прямолинейной (фиг.За, б), так и криволинейной (фиг,За), если требуется защитить раскрыв антенны радиопррзрачным укрытием, кромки а,в,с, и d должны лежать

5 в одной плоскости, как на фиг.За и 36. При этом кромки and- отрезки окружностей, а кромки в и с-отрезки прямых линий. Кожух без щелей соединен с зеркальным отражателем по линиям трех его кромок в местах

0 пересечения поверхностей 1,6 и б1.

Если раскрыв антенны можно оставить без защитного укрытия, формы кромок вис целесообразно взять криволинейными. Защищен должен быть в этом случае только

5 раскрыв рупора. ..-......

Металлические стенки кожуха могут быть частично или полностью покрыты ра- диопоглощающим материалом.

Ход лучей в антенне показан на фиг.1 тонкими линиями со стрелками, Амплитуда

поля в плоскости раскрыва определяется формой диаграммы Ф(в) облучающего рупора и пространственным затуханием расходящейся тороидальной волны на пути от фазового центра рупора до соответствующей данному лучу точки зеркального отражателя. Если выдержать условие

-ОД)

OQ

все точки нижней и верхней

кромок зеркального отражателя будут облучаться одним и тем же уровнем. Посколь- ,ку.Ф(#) имеет колоколообразный характер, ясно, что это условие для каждой данной формы Ф(в) с уче,том того, что OQ OG выполняется в случае, если 00 0. Если взять Ф(#|)-15 дБ, уровень дифракционного поля от верхней кромки будет также весьма мал. Чем больше значения главных радиусов кривизны на поверхности зеркала, тем больше добавка к равномерной составляющей тока, от кривизны отражателя не зависящая.

Для предлагаемого зеркала главные радиусы кривизны RI и R2 обычно много больше единицы,при этом

VhTH VPr-H,

где H -Ktgf-b)2.

Отсюда ясно, что отношение главных радиусов кривизны для предложенной системы и обычного параболоида (d 0) будет также много больше единицы. А это значит, что поправка на кривизну отражателя в предложенной антенне меньше, чем в прототипе. В частности, меньше и уровень поля кросс-поляризации.

Формула изобретения

1. Антенна с вынесенным облучением, содержащая отражатель в виде несиммет5 ричной вырезки из поверхности тела враще- ния с параболической образующей, фокальная ось которой горизонтальна, и облучающий рупор с питающим волноводом, ось которого вертикальна, отличающая0 с я тем, что, с целью увеличения развязки по кросс-поляризованной составляющей поля и уменьшения уровня бокового излучения в вертикальной плоскости, проекция несимметричной вырезки на плоскость,

5 перпендикулярную оси вращения, является усеченным сектором, фокальная ось параболической образующей смещена параллельно оси вращения, облучающий рупор выполнен пирамидальным, пара боковых

0 стенок которого, плоские и одинаковые, ограничены прямолинейными кромками, параллельными оси вращения, а две другие являются вырезками из двух встречных конусов с общей осью, совпадающей с осью

5 вращения и все точки их кромок равноудалены от вершин конусов, а угол. 00 в плоскости симметрии между вертикалью и кромкой отражателя, ближней к оси вращения, больше угла Q в плоскости симметрии между

0 вертикалью и кромкой отражателя, дальней от оси вращения, причем локальные фазовые центры облучающего рупора размещены на фокальном конце отражателя,

2. Антенна по п.1, отличающаяся 5 тем, что введена дополнительная пирамидная секция, размещенная между питающим волноводом и облучающим рупором.

3. Антенна по п.1,отличающаяся тем, что отражатель соединен с облучаю- 0 щим рупором посредством кожуха из радионепрозрачного материала.

Фиг. 3

Изобретение относится к зеркальным антеннам и может быть использовано в ка2. честве приемо-передающей антенны в радиорелейных линиях связи. Цель изобретения - увеличение развязки по кросс- поляризованной составляющей поля и уменьшение уровня бокового излучения в вертикальной плоскости - достигается за счет выполнения рупора, его размещения с наклоном относительно оси вращения отражателя, введением дополнительной секции рупора и конструкцией кожуха. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.