Антенна СВЧ Советский патент 1982 года по МПК H01Q15/00 

(54) АНТЕННА СВЧ

1

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано на линиях радиорелейной связи в диапазоне сантиметровых и миллиметровых, волн.

Известна антенна, в которой для улучшения помехозащищенности в секторе углов вблизи оси тени используются экраны, устанавливаемые на кромке зеркала или на его тыльной стороне 1 .

Наиболее близкой к предлагаемому является антенна, содержащая облучатель и основное зеркало осевой симметрии, к кромке которого прикреплен цилиндрической формы экран, продолжающий поверхность основного зеркала в направлении осевого излучения 2.

Недостатком данной антенны является увеличение ее осевого размера из-за боль-щой протяженности экрана, составляющей 5-10 длин волн при требуемой эффективности подавления. При этом растет ветровая нагрузка на опору, что ужесточает требования к деформативности мачты. Кроме того, необходимость использования на внутренней поверхности экрана поглощающего материала ведет к ухудшению климатоустойчивости. Подавление уровня бокового излучения отмечается в известной антенне только в теневой области пространства.

Цель изобретения - увеличение подавления уровня побочного излучения в широком секторе углов.

Поставленная цель достигается тем, что в антенне, содержащей облучающую систему и основное зеркало, к кромке которого прикреплен экран, продолжающий поверхность основного зеркала в направлении прямого осевого излучения, экран выполнен в виде двусторонней импедансной структуры, образованной канавками, прорезанными в экране параллельно плоскости раскрыва основного зеркала, причем на внутренней стороне экрана прорезано не менее четырех канавок, из которых первая и вторая, ближайщие к зеркалу, имеют глубину Л,/2, где А - средняя длина волны, а глубина последующих канавок уменьщается до Л/4, на внешней стороне экрана глубина канавок равнд А/4.

На фиг. 1 изображена антенна, общий вид; на фиг. 2 - сечение экрана.

Антенна содержит основное зеркало 1, экран 2, облучатель 3.

Антенна может быть выполнена как осесимметричной, так и с другой формой раскрыва, например прямоугольной, секториальной и т. п.

Основное зеркало 1 соединено по линии кромки с экраном 2, продолжающим поверхность основного зеркала в направлении переднего осевого излучения О О. Поверхность зеркала 1 облучается облучателем 3 с фазовым центром в точке О. Экран 2 выполнен в виде двусторонней импедансной структуры, образованной канавками, прорезанными в экране 2 параллельно плоскости раскрыва основного зеркала 1, причем на внутренней стороне экрана 2 прорезано не менее четырех канавок, из которых первая и вторая, ближайшие к зеркалу, на глубину А,/2; а глубина последующих канавок уменьшается до А/4; на внешней стороне глубина канавок равна А/4.

Экспериментально получено, что наиболее эффективное подавление имеет место при некоторых оптимальных значениях параметров, характеризующих импедансную структуру, а именно: ширина S ступеньки между канавками должна быть больше или порядка 0,ЗА; толщина стенок t между канавками должна быть взята в пределах (0,1-0,25)А; ширина Р канавок имеет пределы изменения (0,1-0,25)А, где А.-средняя длина волны диапазона.

Антенна работает следующим образом.

На экране 2 облучателем 3 наводится система токов двух типов - первый, затекающий на экран с зеркала из области стыка его с зеркалом, второй - наведенный полем облучателя 3 непосредственно на внешнюю кромку зеркала 1. Затекающий ток встречает на своем пути импедансную структуру. Первые канавки по построению обеспечивают нулевой импеданс, т. е. согласовывают перетекающие токи без отражения. В случае отсутствия этих промежуточных канавок глубина канавок окажется равной Х/4, чему соответствует бесконечный импеданс, тогда согласование отсутствует, и на скачке импеданса возникает большая отраженная волна, снова искажающая диаграмму направленности. Далее, затекающий ток, встречая последующие канавки с бесконечным импедансом, обращается на внутренней поверхности экрана в ноль. Благодаря этому распределение амплитуд поля в плоскости раскрыва приобретает крутые скаты в области кромки, т. е. как бы «отжимается экраном 2 к центру раскрыва.. Поэтому кромка экрана 2 на его внутренней стороне практически не возбуждается током зеркала 1 и дифракционное поле, связанное с ней, оказывается весьма ослабленным. Соответственно уменьшается уровень побочного излучения в диафрагме антенны в освещенной части пространства. Кроме того, вследствие бесконечного импеданса четвертьволновых канавок, прилегающих к кромке экрана 2

с его внутренней и наружной стороны, резко уменьшается амплитуда тока, наведенного облучателем 3 непосредственно на область кромки экрана 2, поэтому излучение антенны в теневую область пространства также оказывается сильно ослабленным. При этом действие канавок с обеих сторон экрана 2 взаимно усиливается: затекающие токи зеркала 1 дополнительно ослабляются канавками на теневой стороне экрана, а токи, непосредственно наведенные облучателем 3 на освещенной стороне экрана 2 и текущие в сторону зеркала 1, не отражаются от него, т. е. не создают дополнительных дифракционных полей. Добавка последних токов к существующему на зеркале 1 распределению несущественно изменят поле в главном направлении.

Таким образом, наличие в антенне малогабаритного импедансного экрана, описанного вида, приводит к уменьшению побочного излучения как в освещенной, так и в теневой части пространства в широком секторе углов диаграммы направленности. Использование предлагаемой антенны выгодно отличает предлагаемое техническое решение от прототипа, поскольку при этом

5 обеспечивается эффект 1вное подавление (до 20 дБ и более) побочного излучения в теневой части пространства на обеих поляризациях поля; улучшается форма диаграммы в освещенной части пространства (в отдельных секторах на 5-10 дБ); уменьщаются габариты антенны, особенно осевой размер экрана (в 3-5 раз), что существенно уменьшает ветровую нагрузку на опору, это в свою очередь, дает возможность снизить требования к жесткости опоры, облегчить и удешевить ее; упрощается технология изготовления антенны, поскольку импедансные структуры допускают пониженную точность выполнения по сравнению с зеркальным отражателем; не требуется применения поглощаемых материалов, которые помимо

0 дороговизны, оказываются еще и недолговечными.

Формула изобретения

Антенна СВЧ, содержащая облучающую систему и основное зеркало, к кромке которого прикреплен экран, продолжающий поверхность основного зеркала в направлении прямого осевого излучения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения подавления уровня побочного излучения в широком секторе углов, экран выполнен в виде двусторонней импедансной структуры, образованной канавками, прорезанными в экране параллельно плоскости раскрыва основного зеркала, причем иа внутренней стороне экрана прорезано не менее четырех канавок, из которых первая и вторая, ближайшие к основному зеркалу, имеют глубину Л/2,

где Л - средняя длина волны, а глубина исследующих канавок уменьшается до Л/4, на внешней стороне экрана глубина канавок равна А./4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Koch G. F. Parabolantennen mit geringer Rausch temperatur. № TZ, H. 6, 1965 (прототип).