Антенна

Антенна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к антеннам, формирующим диаграммы направленности с высокой прямоугольностью. Целью изобретения является упрощение конструкции. Антенна содержит регулярные секции, разделейнь1е диафрагмой, многомодовый трансформатор со Ступенями, рупорную секцию и амплитуднофазовый корректор. Цель изобретения достигается в результате быбора" размеров всех элементов для оптимального сложения четырех мод излучения при минимизации коэффициента отражения от входа антенны. Размеры выбираются решением системы трансцендентных уравнений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) АНТЕННА (21) 4810434/09 (22) 06.04.90 (46) 15.02.92. Бюл. М6 (71) Московский научно-исследовательский институт, радиосвязи (72) В. А, Благовещенский, Б. И.. Кудрин, А,.

И. Лысов, С, Г. Семенов и Е. С. Слесарев (53) 621.396,67(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1601673 (заявка N 4456971/24 — 09, Н 01 С1 19/19, пол.решение от 89 г.) — прототип.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для антенных систем, формирующих диаграммы направленности с высокой прямоугольностью.

Цел ь изобретения — уп ращение конструкции.

На чертеже схематически изображена антенна.

Антенна содержит аксиально-симметричный амплитудно-фазовый корректор со сферической освещенной поверхностью 1, в фокусе которого размещен аксиально-симметричный облучатель 2, выполненный в виде четырехмодового полого рупора, составленнбго из последовательно соединенных первой регулярной секции 3, диафрагмы 4, второй регулярной секции 5, ступенчатого модового трансформатора 6 и рупорной секции 7.

Антенна работает следующим образом, Распределение поля на апертуре аксиально-симметричного облучателя 2 пред„„. >Ц„„1712992 Al (57) Изобретение относится к антеннам, формирующим диаграммы направленности с высокой прямоугольностью. Целью изобретения является упрощение конструкции. Антенна содержит регулярные секции, разделенные диафрагмой, многомодовый трансформатор со ступенями, рупорную секцию и амплитуднофазовый корректор. Цель изобретения достигается в результате выбора размеров всех элементов для. оптимального сложения четырех мод излучения при минимизации коэффициента отражения от входа антенны. Размеры выбираются решением системы трансцендентных уравнений. 1 ил, ставляет собой суперпозицию четырех собственных волн, возбуждаемых собственной низшей несимметричной волной Н11 первой регулярной секции 3 с помощью диафрагмы

4, второй регулярной секции 5, модового трансформатора 6 и рупорной секции 7. Геометрические параметры аксиально-симметричного облучателя таковы, что между полями волн Н 1, Е 1, Н12, Е12 обеспечиваются требуемые амплитудно-фазовые соотношения. Суперпозиция указанных типов волн такова, что на апертуре, формируется аксиально-симметричное распределение поля. Такой облучатель имеет аксиальносимметричную диаграмму. направленности, позволяющую сформировать на апертуре амплитудно-фазового корректора распределение поля, которое позволяет. в свою очЕредь, сформировать диаграмму направленности антенны с.высокой прямоугольностью. Коэффициент прямоугольности диаграммы направленности антенны (отношение значений ширины диаграммы на1712992 правленности на уровне -10 и -3 дБ),не превышает 1,3.

Положительный эффект достигается за счет того, что облучатель выполнен в виде

4-модового полого рупора, в котором отсутствуют центральный проводник, а также узлы закрепления этого проводника внутри рупора. В результате конструкция облучателя упрощается.

Геометрические параметры антенны определяются следующим образом.

Было установлено, что распределение поля на апертуре конечного размера, обеспечивающее формирование диаграммы направленности с максимальной прямоугольностью при сохранении низкого уровня бокового лепестка имеет вид

6(г)=Л1(1,19 2 тг$!п Oo,6у )(1 — R ) (1) где Л вЂ” лямбда-функция 1-го порядка;

R — радиус апертуры амплитудно-фазового корректора;

Л вЂ” длина волны в свободном пространстве;

%,6 — угловая полуширина диаграммы направленности по уровню половинной

МОЩНОСТИ;

r — текущий радиус.

Значение R выбирается из условия привязки второго нуля лямбда-функции, к краю а пертуры ам пл итуд но-фазового корректора, т.е. из уравнения

Л1 (1,19 2 zt sin Оо,бу)= 0

R (2)

В уравнении (2) аргумент обязан быть равен второму нулю лямбда-функции, т.е.

1,19 2 xsi и 90,5 т- =/12 (3)

I где jig = 7,02.

Из (3) следует выражение для вычисления радиуса апертуры амплитудно-фазового корректора (для заданного значения %,6)

2R 1,878 з й%,5 (4)

Было также установлено, что для формирования на апертуре амплитудно-фазового корректора распределения поля. в максимальной степени близкого к распределению поля G(r), описываемому выражением (1), радиус апертуры 4-модового полого рупора необходимо вычислять следующим образом:

- У- = 2,78 f/2R (5) где f — фокусное расстояние.

Значение f/2R может выбираться в пределах (0,5 — 1,2) в зависимости от требований, предъявляемых к антенне. Таким образом, для заданных 6,5 и f/2R из выражений (1) — (5) определяются параметры R u

Ra.

Радиус R< и длина 4 диафрагмы, радиус

R1 и длина оо второй регулярной секции, 5 радиусы Rz — R6 и длины I> — 16 ступеней модового трансформатора и длина I6 рупорной секции определяются из системы трансцендентных уравнений:

10 — Ак, k=2,3,4, Sfl k Ц1 при минимизации коэффициента отражения основной волны от входа) S<< (при фикси11

poB3HHblx Ri, Ва, I6, где S к — элемент многомодовой матрицы рассеяния, характеризующий амплитуду k-й собственной волны на входе в рупорную секцию;

k = 2, 3, 4 — соответствует волнам Е11, 20»z, Е1г:

Nk = Sbx(ETk,Нц,)ИЗ вЂ” норма k-й собственной волны;

S x — площадь входного сечения рупорной секции;

Ezk,ITrk — поперечные составляющие электрического и магнитного полей k-й собственной волны;

Ikopo Ä,k =1,3;

30 q,=

1Мт, k =2,4;

kck где k<> — волновое число в свободном про35 странстве: ро- волновое сопротивление свободного пространства;

kc, — критическое волновое число k-й собственной волны во входном сечении ру40 парной секции;

Д",P< — фазовые постоянные k-й собственной волны во входном и выходном сечениях рупорной секции;

45 Ч < =g @2 02- набег фазы К-й собсто венной волны на рупорной секции на длине

16

A2 = 0,36; Аз = -0,14; А4 = -0,22.

Формула изобретения

50 Антенна, содержащая аксиально-симметричный амплитудно-фазовый корректор с сферической освещенной поверхностью, е фокусе которого размещен аксиально симметричный облучатель, радиус апертуры ко55 торого выбран из соотношения 4/Л= 2,78 f/2R, где R — радиус апертуры амплитудно-фазового корректора;

2R/iL = 1,878/sin 64,6;,1712992 при минимизации коэффициента отраже111 ния основной волны от входа 311 (при фикси )ованных В1, Яа, l6, где S 1 — элемент многомодовой матрицы рассеяния, характеризующий амплитуду k-й собственной волны на входе в рупорную секцию;

Составитель А,Лысов

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 539 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5.

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

f — фокусное расстояние;

А- длина волны в свободном пространстве;

6О5 — угловая ширина диаграммы направленности антенны по половинной мощ-. ности, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, аксиально-симметричный облучатель выполнен в виде четы рехмодового полого рупора, составленного из последовательно соединенных первой регулярной секции, диафрагмы радиусом Rp и длиной Io, второй регулярной секции радиусом R1 и длиной

loo, модового трансформатора со ступенями радиусов Я2, Вз, R4, Вь, R6 и длинами!1, 12,!3, I4, 15 и рупорной секции длиной! 6 и радиусом раскрыва R, причем размеры определены из системы трансцендентных уравнений: — А 1=2 34

k = 2, 3, 4 — соответствует волнам Е11, Н12 E12

Nk = Sbx(Erk,Hrk)dS — норма k-й собственной волны;

SBx — площадь входного сечения рупорной секции;

Erk,krak- поперечные составляющие электрического и магнитного полей k-й собственной волны;

1 kð Ä,k = 1,3; к„т

l<, к =2,4;

lI ck где kp — волновое число в свободном пространстве; ро — волновое сопротивление свободного пространства;

kc, — критическое волновое число k-й собственной волны в входном сечении рупорной секции;

jg",Ä вЂ” фазовые постоянные k-й собственной волны в входном и выходном сечении рупорной секции;

Vj, = f pk(Z) dZ — набЕг фаЗы k-й СОбственной волны на рупорной секции по длине 1е, A2 = 0,36: Аз = -0,14: A4 = -0.22,