CS276437B6 - Axiální napaječ parabolické antény přizpůsobený dielektrikem na kompenzovaný rovinný subreflektor - Google Patents

Abstract

Axiální napaječ parabolické antény přizpůsobený dielektrikem na kompenzovaný rovinný subreflektor sestává ze subreflektoru. tvořeného rovinnou reflexní destičkou (4) a zkratovaným kompenzačním úsekem kruhového vlnovodu (3), subreflektor je připojen pomocí laděné nízkoztrátové dielektrlcké vložky (2) o nízké permitivitě k napájecímu kruhovému vlnovodu (1).

Description

Vynález se týká konstrukce axiálního napáječe se zpětným vyzařováním, vhodného pro rotačně symetrickou parabolickou anténu.

V oboru družicových spojů používá většina anténních systémů s parabolickými reflektory primárních zářičů, umístěných fázovým středem v ohnisku parabolické plochy. Nevýhodou tohoto uspořádání je uložení vstupních obvodů vnější jednotky, spojené s primárním zářičem, v klimaticky namáhaném prostoru. Řeší ji anténní systémy s napájením zezadu tvarovanou vlnovodnou trasou, nebo s vyšší účinností dvouzrcadlové anténní systémy. Starší klasické řešení axiálně symetrického napáječe s pomocnou reflexní destičkou, vytvářející plošně rozložené ohnisko ve tvaru mezikruží, je charakterizováno nízkou účinností a úzkopásmovým impedančním přizpůsobením. Modifikace tohoto uspořádání kloboukovým¹’ napáječem buzeným radiální obvodovou štěrbinou je z elektrodynamického hlediska dalším zlepšením, nevýhodou je robustní konstrukce a velmi úzkopásmové impedanční přizpůsobení.

Výše uvedený nedostatek odstraňuje axiální napaječ parabolické antény přizpůsobený dielektrikem na kompenzovaný rovinný subreflektor. Subreflektor vytváří kruhová reflexní rovinná destička, doplněná zkratovaným kompenzačním úsekem kruhového vlnovodu. Prostřednictvím laděné nízkoztrátové dielektrické vložky je subreflektor připojen k napájecímu vlnovodu kruhového průřezu. Volba materiálu a geometrie uspořádání určují vyzařovací charakteristiku a impedanční vlastnosti anténního napáječe.

Hlavní výhody axiálního napáječe v anténním systému spočívají v možnosti umístění vstupních obvodů (nízkošumového konvertoru) za reflektorem a jejich lepší ochraně vůči vlivům prostředí, připojení doplňkových elementů (polarizátoru, filtru, kabeláže aj.) nezhoršuje zastínění-ústí antény ani mechanické namáhání, úspoře materiálu a pracnosti při výrobě nosného ústrojí napáječe, jednoduché montáži a ustavení.

Axiální napaječ parabolické antény přizpůsobený dielektrikem na kompenzovaný rovinný subreflektor je znázorněn na připojeném obrázku. Axiální napaječ je rotačně symetrický, jeho osa se shoduje s osou parabolického reflektoru. Tvoří jej vlnovod 1 kruhového průřezu, umožňující optimální přenos elektromagnetické vlny v dominantním vidu je zakončen nízkoztrátovou dielektrickou vložkou 2, na kterou navazuje kompenzační úsek zkratovaného kruhového vlnovodu 3, jehož vstup je;opatřen kruhovou rovinnou reflexní destičkou 4· Nízkoztrátovou dielektrickou vložkou 2 se vytváří optimální obvodová štěrbina, která určuje podíl odražené a přímo vyzářené elektromagnetické energie. V závislosti na šířce štěrbiny, materiálových vlastnostech nízkoztrátové dielektrické vložky 2 a délce kompenzačního úseku zkratovaného kruhového vlnovodu 3 lze stanovit kmitočtový rozsah i stupeň impedančního přizpůsobení. Vyzařovací charakteristika napáječe je ovlivněna geometrií subreflektoru, tvořeného kruhovou rovinnou reflexní destičkou 4 a centrálním kompenzačním úsekem zkratováného vlnovodu 3·

Na rozdíl od klasického uspořádání, kdy rovinná reflexní destička (splashplate) s kuželovým nebo případně válcovým difrakčním prvkem leží ve vzdálenosti několika půlvlnných délek od ústí napájecího vlnovodu, umožňuje dle tohoto návrhu nízkoztrátové dielektrická vložka 2 realizovat mezi napájecím vlnovodem £ kruhového průřezu a subreflektorem štěrbinu o šířce d = 0,65 ~ Υε

Ao je vlnová délka odpovídající střednímu kmitočtu pracovního pásma (ve volném prostoru) g je relativní permitivita homogenní nízkoztrátové dielektrické vložky 2.

Hloubka zasunutí konců nízkoztrátové dielektrické vložky 2 do spojovaných vlnovodů 3 a průměr její střední části jsou určeny použitým materiálem s ohledem na optimální impedanční přizpůsobení. Rázový střed axiálního napáječe, zjištěný experimentálně, se nachází přibližně ve vzdálenosti 0,15A₀ za rovinou zkratu kompenzačního úseku kruhového vlnovodu 3. Praktická realizace byla ověřena návrhem axiálního napáječe pro pásmo přímého družicového vysílání, příjem signálu v kmitočtovém pásmu 11,7 až 12,5 GHz s kruhovou polarizací.

CS 276 437 B6 2

Konstrukce využívá nízkoztrátové dielektrické vložky, vyrobené z tuhé polyuretanové pěny s průměrnou permit!vitou € = 1,18 a ztrátovým činitelem tgcí = 0,0004. Jako napájecí vlnovod byla použita hliníková trubka, odpovídající vnitřním průměrem požadovanému kmitočtovému pásmu. Z napájecí strany vlnovodu byl připojen jednostupňový impedanční přechod na obdélníkový vlnovod. Transformace kruhové na lineární polarizaci byla zprostředkována PTFE polarizační destičkou, instalovanou v kruhovém vlnovodu.

Průběhu vyzařovací charakteristiky napáječe je podřízen výběr vhodného parabolického reflektoru. Optimální poměr ohniskové vzdálenosti P vůči průměru ústí paraboloidu D činí

F/D = 0,27 až 0,30.

Impedanční přizpůsobení anténního systému s reflektorem 0,5 m a navrženým axiálním napáječem charakterizuje vstupní PSV nižší než 1,25.

V následující tabulce je uvedena závislost maximálního zisku G na kmitočtu f;

f (GHz) 11,6 11,8 12,0 12,2

G (dBi) 32,5 32,9 32,8 32,3

Dosažitelné polarizační oddělení ortogonálních složek kruhové polarizace neklesá v elektrické ose pod 24 dB. Elektrodynamická účinnost anténního systému s axiálním napáječem, zahrnující účinnost využití plochy (průběh ozáření a zastínění apertury, náhodné fázové odchylky, systémové fázové chyby, ztráty přezářením a polarizačním nepřizpůsobením), impedanční nepřizpůsobení, útlum vlnovodu a dielektrické vložky dosahuje 50 %»

Popsaný anténní systém s navrženým axiálním napáječem (v modifikacích pro lineární nebo kruhovou polarizaci) lze využít zejména v pozemních soupravách pro individuální nebo skupinový příjem signálu TV družicového vysílání.

PATENTOVÉ NÁBORY

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁBORY

   Axiální napaječ parabolické antény přizpůsobený dielektrikem na kompenzovaný rovinný subreflektor, vyznačující se tím, že kruhová rovinná reflexní destička (4) spolu se zkratovaným kompenzačním úsekem kruhového vlnovodu (3) vytvářejí subreflektor, který je připojen k napájecímu vlnovodu (1) kruhového průřezu prostřednictvím laděné nízkoztrátové dielektrické vložky (2).