RU1774410C - Кольцева антенна решетка с круговой пол ризацией - Google Patents

Abstract

Использование: в антенных СВЧ-устрой- ствах с круговой пол ризацией пол  излучени  дл  приема и передачи широкополосных СВЧ-сигналов в бортовых антенных системах летательных аппаратов, а также в качестве облучател  зеркальной или линзовой антенны. Сущность изобретени : кольцева  антенна  решетка содержит М радиально расположенных отрезков волноводов 3, содержащих продольную щель, электрическую подложку 1, провод щий материал 2. причем LO - длина продольной щели, ограниченна  провод щим материалом; Li, Ln, LN длина апертур щели, резонансные на длинах волн AI ,.. Дл ,... /lw : гп - толщина сло  провод щего материала на длине волны Дп , 2 ил.

Description

Фи&1

VI vi

Ј

Изобретение относитс  к радиотехнике , а именно к антенным СВЧ-устройствам с круговой пол ризацией пол  излучени , и может быть использовано дл  приема и передачи широкополосных СВЧ-сигналов в бортовых антенных системах летательных аппаратов, а также в качестве облучател  зеркальной или линзовой антенны.

Известна широкополосна  пеленгаци- онна  антенна  решетка (АР), состо ща  из радиально расположенных логопериодиче- ских антенн (ЛПА), выполненных в виде набора параллельных щелей, вырезанных на металлизированной поверхности, обеспечивающа  обзор в полном секторе азимутальных углов и формирующа  в плоскости АР поле излучени  линейной пол ризации. Известна также АР, содержаща  радиальные линейные щелевые антенны из спи- рально расположенных на плоском волноводе симметрично возбуждающихс  сдвоенных щелей, работающа  с круговой пол ризацией в узкой полосе частот.

Наиболее близка по принципу работы к конструктивным признакам к предлагаемой АР, представл юща  собой однокольцевую решетку из электрических диполей, расположенных по кругу с одинаковым угловым интервалом. Кругопол ризованное излучение в дальней зоне антенны в направлении нормали к плоскости АР формируетс  по принципу работы турникета из четырех диаметрально противоположных вибраторов, запитанных попарно со сдвигом по фазе на л/2.

Недостатком известного устройства  вл етс  относительно узкий рабочий диапазон вследствие узкополосности элементов решетки м несохранени  стабильности электрических рассто ний между излучател ми при изменении частоты.

Цель изобретени  - расширение диапазона рабочих частот.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что, в кольцевой антенной решетке с круговой пол ризацией, содержащей М идентичных элементов, где М кратно четырем, расположенных с одинаковым угловым интервалом относительно общей вершины, согласно изобретению, элемент выполнен в виде отрезка волновода, к одному концу которого подключена согласованна  нагрузка , а на внешней стороне выполнена продольна  щель, в апертуре которой несимметрично относительно центра щели расположен слой провод щего материала с толщиной

г -0,041

/То --ГИГ

а

где о- удельна  проводимость материала; LO длина участка продольной щели без сло  провод щего материала;

AL - длина участка щели, на котором расположен слой провод щего материала, при этом продольные оси отрезков волноводов расположены радиально.

Толщина провод щего сло  в апертуре щелей варьируетс  в соответствии с изме- 0 нением величины скин-сло  дл  заданной частоты, вследствие чего излучатель оказываетс  резгнансным в широкой полосе частот .

В отличие от прототипа, содержащего 5 узкополосные элементы АР, использование в качестве элементов радиально расположенных отрезков волноводов с широкополосными щелевыми излучател ми, имеющими измен ющийс  с частотой вдоль 0 апертуры щели геометрический и посто нный электрический фазовые центры, за счет расположенного в апертуре щели несимметрично относительно ее центра сло  провод щего материала с толщиной, заданной 5 определенной зависимостью, позвол ет расширить диапазон рабочих частот АР.

На фиг.1 представлена схема элемента АР; на фиг.2 - структурна  схема АР; на фиг.З - ее фрагмент.

0 Элемент АР содержит электрическую подложку 1, провод щий материал 2, полость волновода 3, причем - длина щели, ограниченна  провод щим материалом 2;

- длины апертуры щели, резо5 нансные на длинах волн А,1 ,..., AnAN ;

тп - толщина сло  провод щего материала 2 (скин-сло ) на длине волны Ал.

Структурна  схема предлагаемой АР содержит М радиально расположенных иден- 0 тичных элементов Vm(,2,3,..,,M), где М кратно четырем. Здесь рт 2 згт /М-угловое положение m-ro элемента, выполненного в виде отрезка волновода с продольной щелью на внешней стороне; lm вектор тан- 5 генциальной составл ющей электрического пол  на щели. Рщ - рассто ние от центра круга до начала щели; R0,...,Rn,...,RN - рассто ние от центра круга до фазового центра

излучающей апертуры щели} dodndN 0 рассто ние между фазовыми центрами соседних щелей; 2 л /М - угловое рассто ние между ос ми соседних волноводов, Запитка волноводов производитс  через широкополосный М-канальный делитель 5 мощности (на чертеже не указан).

На фиксированной частоте синфазное сложение излученных щел ми полей в дальней зоне антенны в направлении нормали к апертуре АР обеспечиваетс  синфазностью векторов I (фиг.2а) на диаметрально противопопожных щел х, что достигаетс  определенной запиткой волноводов. Например , если щели прорезаны в широких стенках пр моугольных или П-образных волноводов, диаметрально противоположные щели должны запитыватьс  синфазно, если же щели выполнены на круглых волноводах или узких стенках пр моугольных волноводов- противофазно. При таком спо- собе запитки и условии равномерного делени  мощности между каналами делител  обеспечиваетс  необходимое дл  получени  круговой пол ризации в дальней зоне антенны равенство амплитуд ортогональ- ных компонент пол , излученного парами ортогональных щелей.

При изменении рабочей частоты широ- кополосность АР обеспечиваетс  посто нством электрических длин резонансных щелей Ln/ An K (фиг,1), стабильностью электрических рассто ний между фазовыми центрами щелей и центром решетки Rn/An Q (фиг.З), а также между фазовыми центрами соседних щелей dn/An Q А (фиг. 3), что достигаетс  наличием в апертуре каждой щели сло  провод щего материала, расположенного несимметрично относительно геометрического центра щели и выполненного с измен ющейс  по предложенному закону толщиной.

На минимальной длине волны АО резонансной  вл етс  щель длиной LQ (фиг.1), Фазовый центр щели находитс  в точке 0 U/2, фазовый центр АР - в центре круга О с радиусом Ro RLH + U/2 (фиг.З). При изменении частоты до AI Ао граничной становитс  величина скин-сло  г , резонансным оказываетс  участок щели длиной LI Lo+ AL.1, а рассто ние Ri R0 +AL.1/2 Рщ + Li/2, На крайней нижней частоте, соответствующей AN , резонирует вс  апертура щели LN, а рассто ние от центра круга

до фазового центра щели RN Ro + I.N/2 Таким образом, при непрерывном измене нии частоты от АО до AN длина резонансной щели измен етс  от LO до LN, фазовый центр щели перемещаетс  от точки 0 до IN, рассто ние от центра АР до фазового центра щели измен етс  от R0 до RN, а рассто ние между фазовыми центрами соседних щелей - от do до .

Предложенна  АР плоской невыступающей конструкции формирует излучение пол  с круговой пол ризацией в направлении нормали к апертуре антенны и обеспечивает сохранение формы ДН и пол ризационных характеристик антенны во всем рабочем диапазоне волновода.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Кольцева  антенна  решетка с круговой пол ризацией, содержаща  М элементов, где М - кратно четырем, расположенных с одинаковым угловым интервалом относительно общей вершины, отличающа с   тем, что, с целью расширени  диапазона рабочих частот, элемент выполнен в виде отрезка волновода, к одному концу которого подключена согласованна  нагрузка, а на внешней стороне выполнена продольна  щель, в апертуре которой несимметрично относительно центра щели расположен слой провод щего материала, толщина ко- торого выбрана равной

   г 0,041

   V и +7SIT

   о

   где а-удельна  проводимость материала; L0- длина участка продольной щели без сло  провод щего материала;

   Д| - длина участка щели, на которой расположен слой провод щего материала, при этом продольные оси отрезков волноводов расположены радизльно

   VL г.J г - J

   Л

   Фиг 2

   A