EA040252B1

EA040252B1 - DOUBLE ANTENNA

Info

Publication number: EA040252B1
Application number: EA201792472
Authority: EA
Inventors: Оксана Александровна Емельянова; Петр Александрович Корницкий; Анатолий Васильевич Сибиряткин; Маргарита Владимировна Захарова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Межгосударственная Корпорация Развития"
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2022-05-13

Description

Изобретение относится к антенной технике, а именно к двухзеркальным антеннам, и может быть использовано в качестве приемопередающей антенны в системах радиорелейной связи.The invention relates to antenna technology, namely to two-mirror antennas, and can be used as a transceiver antenna in radio relay communication systems.

Известна двухзеркальная антенна (DE 4223138, МПК H01Q 19/06, H01Q 19/18, опубл. 24.06.1993г.), состоящая из основного отражателя (параболического рефлектора) и вторичного отражателя (контррефлектора). При этом основной отражатель состоит из диэлектрического материала-носителя, внутренняя область которого металлизирована или покрыта металлом.A two-mirror antenna is known (DE 4223138, IPC H01Q 19/06, H01Q 19/18, publ. 06/24/1993), consisting of a main reflector (parabolic reflector) and a secondary reflector (counter-reflector). In this case, the main reflector consists of a dielectric carrier material, the inner region of which is metallized or coated with metal.

Известна антенна (EP 84420, МПК h01Q 15/14, H01Q 19/19, опубл. 27.07.1983г.), принятая за прототип, состоящая из основного параболического рефлектора и гиперболического контррефлектора, выполненных из вспененного синтетического полимерного материала с металлическим покрытием, например путем напыления.An antenna is known (EP 84420, IPC h01Q 15/14, H01Q 19/19, publ. 07/27/1983), adopted as a prototype, consisting of a main parabolic reflector and a hyperbolic counter-reflector made of foamed synthetic polymer material with a metal coating, for example, by spraying.

Недостаток обеих антенн заключается в том, что отражающий слой выполнен в виде металлизации диэлектрического материала тонким слоем металла, который подвержен внешним повреждениям. Кроме того, для исключения отслаивания металла от диэлектрического материала необходимо обеспечить высокую адгезию его поверхности со слоем металла, то есть необходимо провести активацию поверхности, как правило с использованием агрессивных, высокотоксичных, пожароопасных веществ, а сам процесс обработки, как правило, является сложным и многостадийным.The disadvantage of both antennas is that the reflective layer is made in the form of a metallization of the dielectric material with a thin layer of metal, which is subject to external damage. In addition, to prevent peeling of the metal from the dielectric material, it is necessary to ensure high adhesion of its surface with the metal layer, that is, it is necessary to activate the surface, as a rule, using aggressive, highly toxic, flammable substances, and the processing process itself, as a rule, is complex and multi-stage .

Изобретение решает задачу облегчения и упрощения конструкции антенны, при этом технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении прочной, надежной, жесткой конструкции антенны, обеспечивающей работоспособность и постоянство геометрических размеров антенны в процессе эксплуатации.The invention solves the problem of facilitating and simplifying the design of the antenna, while the technical result to which the invention is directed is to provide a strong, reliable, rigid antenna structure that ensures the operability and constancy of the geometric dimensions of the antenna during operation.

Для решения поставленной задачи предлагается двухзеркальная антенна Кассегрена, в которой параболический рефлектор выполнен из двух слоев полимерного композитного материала, один из которых является несущим, а другой отражающим. Гиперболический контррефлектор, установленный на радиопрозрачном крепежном элементе, выполнен из металлической сетки с армирующим покрытием из композитного материала.To solve this problem, a two-mirror Cassegrain antenna is proposed, in which the parabolic reflector is made of two layers of a polymer composite material, one of which is carrier and the other is reflective. The hyperbolic counter-reflector, mounted on a radio-transparent fastener, is made of a metal mesh with a reinforcing coating of a composite material.

На чертеже схематично показана двухзеркальная антенна (ДА).The drawing schematically shows a two-mirror antenna (YES).

ДА состоит из параболического рефлектора (зеркала) 1, рупора 2, облучателя 3 и гиперболического контррефлектора (отражателя) 4, установленного на радиопрозрачном крепежном элементе 5. Для защиты от дождя и снега на антенну может быть установлен радом 6 из радиопрозрачного материала.YES consists of a parabolic reflector (mirror) 1, a horn 2, a feed 3 and a hyperbolic counter-reflector (reflector) 4 mounted on a radio-transparent fastener 5. To protect against rain and snow, a row 6 of radio-transparent material can be installed on the antenna.

Известен полимерный композитный материал - углепластик, широко применяемый в космической технике, обладающий высокой жесткостью, низкой массой. Также известен полимерный композитный материал стеклопластик, при своем небольшом удельном весе обладающий высокими физикомеханическими характеристиками, стойкостью к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению, широким диапазоном рабочих температур. При использовании некоторых смол и определенных видов армирующих материалов может быть получен стеклопластик, по своим прочностным свойствам превосходящий некоторые сплавы цветных металлов и сталь.Known polymer composite material - carbon fiber, widely used in space technology, with high rigidity, low weight. Also known polymer composite material fiberglass, with its low specific gravity, has high physical and mechanical characteristics, resistance to weathering and ultraviolet radiation, a wide range of operating temperatures. When using certain resins and certain types of reinforcing materials, fiberglass can be obtained, which in its strength properties surpasses some non-ferrous metal alloys and steel.

Параболический рефлектор 1 выполнен из полимерного композитного материала, при этом содержит два слоя: несущий и отражающий. Отражающий слой может быть выполнен из углепластика, несущий слой может быть выполнен из стеклопластика. Толщина углепластика выбирается исходя из рабочего диапазона частот. Так как стеклопластик выполняет несущую роль, то его толщина выбирается исходя из диаметра рефлектора таким образом, чтобы обеспечить максимальную прочность при минимальном весе всей антенны. Гиперболический контррефлектор 4 выполнен из металлической сетки, расположенной между слоями радиопрозрачного композитного материала, выполняющего армирующую роль. В качестве материала металлической сетки могут использоваться сетки из латуни, меди и др. В качестве композитного материала может быть использована, например, стеклоткань, вносящая минимальные потери сигнала. Количество слоев стеклоткани выбирается исходя из диаметра гиперболического контррефлектора 4 таким образом, чтобы обеспечить жесткость конструкции, то есть чтобы контррефлектор не деформировался, но вместе с тем чтобы количество слоев было минимальным. Выбор материала, толщины и шага металлической сетки осуществляется в зависимости от диапазона частот, на которых работает двухзеркальная антенна.Parabolic reflector 1 is made of a polymer composite material, while it contains two layers: carrier and reflective. The reflective layer can be made of carbon fiber, the carrier layer can be made of fiberglass. The thickness of carbon fiber is selected based on the operating frequency range. Since fiberglass plays a load-bearing role, its thickness is chosen based on the diameter of the reflector in such a way as to ensure maximum strength with a minimum weight of the entire antenna. The hyperbolic counter-reflector 4 is made of a metal mesh located between the layers of a radio-transparent composite material that performs a reinforcing role. Grids made of brass, copper, etc. can be used as a metal mesh material. For example, fiberglass can be used as a composite material, which introduces minimal signal losses. The number of layers of fiberglass is selected based on the diameter of the hyperbolic counter-reflector 4 in such a way as to ensure the rigidity of the structure, that is, so that the counter-reflector does not deform, but at the same time, the number of layers is minimal. The choice of material, thickness and pitch of the metal mesh is carried out depending on the frequency range on which the two-mirror antenna operates.

Принцип работы двухзеркальной антенны в режиме передачи.The principle of operation of a two-mirror antenna in transmission mode.

Сферическая волна, излучаемая источником (рупором 2) с фазовым центром, совпадающим с одним из фокусов гиперболического контррефлектора 4, в результате переотражения от него преобразуется снова в сферическую волну, но с фазовым центром, совпадающим с другим фокусом гиперболического контррефлектора 4. Но поскольку этот центр совмещен с фокусом параболического рефлектора 1, то дальнейший ход лучей в антенне оказывается таким же, как и в обычной однозеркальной антенне с параболическим зеркалом, облучаемым из фокуса. Следовательно, в плоскости раскрыва рассматриваемой двухзеркальной антенны образуется плоский волновой фронт. Параллельный пучок, отраженный от параболического рефлектора, 1 формирует остронаправленную диаграмму направленности. Антенна работает на прием в обратной последовательности.A spherical wave emitted by a source (horn 2) with a phase center coinciding with one of the foci of the hyperbolic counterreflector 4, as a result of reflection from it, is again converted into a spherical wave, but with a phase center coinciding with another focus of the hyperbolic counterreflector 4. But since this center is aligned with the focus of the parabolic reflector 1, then the further path of the rays in the antenna is the same as in a conventional single-mirror antenna with a parabolic mirror irradiated from the focus. Consequently, a flat wave front is formed in the opening plane of the considered two-mirror antenna. A parallel beam reflected from a parabolic reflector 1 forms a highly directional pattern. The antenna works for reception in reverse order.

- 1 040252- 1 040252

Claims

CLAIM

1. A two-mirror antenna consisting of a parabolic reflector and a hyperbolic counter-reflector, characterized in that the parabolic reflector is made of two layers of polymer composite material, one of which is carrier and the second is reflective, the hyperbolic counter-reflector is made of a metal mesh located between the layers of a radio-transparent composite material, performing a reinforcing role, and mounted on a radio-transparent fastener.

2. A two-mirror antenna according to claim 1, characterized in that the carrier layer of the polymer composite material of the parabolic reflector is made of fiberglass, and the reflective layer is made of carbon fiber.

Eurasian Patent Organization, EAPO

Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2