RU1829064C - Aerial with electric scanning - Google Patents
Aerial with electric scanningInfo
- Publication number
- RU1829064C RU1829064C SU904884401A SU4884401A RU1829064C RU 1829064 C RU1829064 C RU 1829064C SU 904884401 A SU904884401 A SU 904884401A SU 4884401 A SU4884401 A SU 4884401A RU 1829064 C RU1829064 C RU 1829064C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dielectric
- ferrite
- dielectric rods
- rods
- faces
- Prior art date
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Использование: в антенной технике миллиметровых волн дл создани плоских сканирующих приемопередающих антенн с горизонтальной и вертикальной пол ризаци ми . Сущность изобретени : устройство содержит N ферритовых элементов, N первых диэлектрических стержней и управл ющих проводников внутри ферритовых элементов, N-1 вторых диэлектрических стержней, N-1 третьих диэлектрических стержней. На ферритовых элементах расположены вертикальные вибраторы, а на третьих диэлектрических стержн х - горизонтальные вибраторы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.Usage: in the millimeter wave antenna technique for creating flat scanning transceiver antennas with horizontal and vertical polarizations. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises N ferrite elements, N first dielectric rods and control wires inside the ferrite elements, N-1 second dielectric rods, N-1 third dielectric rods. Vertical vibrators are located on the ferrite elements, and horizontal vibrators on the third dielectric rods x. 2 s.p. f-ly, 2 ill.
Description
Изобретение относитс к антенной технике миллиметровых волн и может быть использовано при создании плоских сканирующих, приемопередающих антенн, позвол ющих одновременно работать с горизонтальной и вертикальной пол ризаци ми излучени .The invention relates to antenna technology of millimeter waves and can be used to create flat scanning, transceiver antennas that allow simultaneous operation with horizontal and vertical polarizations of radiation.
Целью изобретени вл етс устранение основного из отмеченных недостатков, а именно реализаци электрического сканировани на волнах двух ортогональных пол ризаций без увеличени площади апертуры антенны, то есть без ее удвоени .The aim of the invention is to eliminate the main of the above drawbacks, namely, the implementation of electrical scanning on the waves of two orthogonal polarizations without increasing the area of the antenna aperture, i.e. without doubling it.
Эта цель достигаетс тем, что в антенне с электрическим сканированием, содержащей тороидальный ферритовый элемент, на внешней поверхности которого вдоль продольной оси размещены N строк плоской решетки вертикальных электрических вибраторов , а во внутренней его области параллельно оси на всю длину размещены . управл ющие проводники и N диэлектрических стержней пр моугольного сечени . плотно примыкающих широкими гран ми к внутренней поверхности тороидального элемента. Тороидальный ферритовый элемент выполнен в виде N идентичных торои- дов. Внутри каждого тороида размещеныThis goal is achieved in that in an electric scanning antenna containing a toroidal ferrite element, on the outer surface of which along the longitudinal axis there are N rows of flat lattices of vertical electric vibrators, and in its inner region parallel to the entire axis are placed. control conductors and N dielectric rods of rectangular cross section. tightly adjoining wide faces to the inner surface of the toroidal element. The toroidal ferrite element is made in the form of N identical toroids. Inside each toroid placed
один из N первых диэлектрических стержней и управл ющие проводники, Количество проводников внутри всех тороидов одинаково. Между тороидами на всю их длину вдоль продольной оси размещены N-1 вторых диэлектрических стержней пр моугольного сечени . Широкие боковые грани этих стержней перпендикул рны широким гран м первых диэлектрических стержней и плотно примыкают к ферритовымдороидам. На узкие верхние грани вторых диэлектрических стержней вдоль оси тороидов установлены N-1 третьих диэлектрических стержней. Концы вторых диэлектрических стержней снабжены скосами, покрытыми слоем металлизации. На верхних гран х третьих стержней размещены N-1 строк плоской решетки горизонтальных электрических вибраторов. Над каждым вертикальным и горизонтальным вибратором размещен параллельный ему третий дирек- торный вибратор. Ферритовые тороиды и отверсти в них могут иметь пр моугольное или П-образное сечение. Если тороиды и отверсти имеют пр моугольное сечение, первые и вторые диэлектрические стержни идентичны, высота вторых стержней равна высоте тороидов, а третьи диэлектрическиеone of the N first dielectric rods and control conductors. The number of conductors inside all toroids is the same. Between the toroids, along their entire length along the longitudinal axis, N-1 second dielectric rods of rectangular cross section are placed. The wide lateral faces of these rods are perpendicular to the wide faces of the first dielectric rods and are closely adjacent to ferrite doroids. On the narrow upper faces of the second dielectric rods along the axis of the toroids N-1 of the third dielectric rods are installed. The ends of the second dielectric rods are provided with bevels coated with a metallization layer. On the upper faces of the third rods are N-1 rows of a flat lattice of horizontal electric vibrators. A third director vibrator parallel to it is placed above each vertical and horizontal vibrator. Ferrite toroids and holes in them can have a rectangular or U-shaped cross section. If the toroids and holes have a rectangular cross section, the first and second dielectric rods are identical, the height of the second rods is equal to the height of the toroids, and the third dielectric
0000
ю ю о оu o o o
44
стержни плотно примыкают к верхним широким стенкам тороидов. Если ферритовые тороиды и отверсти в них имеют П-образ- ное сечение. Первые диэлектрические стержни размещены в части отверстий, а управл ющие проводники размещены.в част х полостей, третьи диэлектрические стержни размещены между тороидами. the rods are tightly adjacent to the upper wide walls of the toroids. If ferrite toroids and holes in them have a U-shaped cross section. The first dielectric rods are placed in the part of the holes, and the control conductors are placed. In parts of the cavities, the third dielectric rods are placed between the toroids.
Предложенное техническое решение обладает существенными отличи ми от уже известных. В частности, оригинальны конфигураци ферритодиэлектрической волноведущей структуры и взаимное расположение ее элементов. Ортогональность широких граней чередующихс первых и вторых диэлектрических стержней, плотно примыкающих к внутренним и внешним поверхност м ферритовых тороидов шириной около A /U, приводит к новым свойствам не- извесной ранее открытой многомодовой Волноведущей структуры, состо щей из двух вложенных одна в другую{также много- модовых).структур, содержащих плоские решетки первых и вторых диэлектрических стержней, одинаково периодичных с периодом около Я /2. Благодар ортогональности соседних стержней взаимодействие рабо- чих.мод вложенных открытых волноведущих структур практически отсутствует, что делает возможным независимое возбуждение этих структур. Вместе с тем ферритовые тороиды с управл ющими проводниками вл ютс общими дл обеих структур, что делает зависимым управление фазовыми посто нными их рабочих мод. Совокупность указанных новых свойств волноведущей ферритодиэлектрической структуры способствует достижению цели изобретени и определ ет особенности .сканировани лучей антенны с ортогональными пол ризаци ми . Кроме того, неизвестным ранее техническим решением вл етс использование ферритовых тороидов шириной А/2 П-образного сечени , с оригинальным взаимным расположением, диэлектрических стержней и управл ющих проводников внутри П-образной-полости, которое позвол т независимо вли ть на фазовые посто нные рабочих мод обеих волноведущих многомодовых структур и пределы управлени .ими. Также новым элементом технического решени вл етс система излучателей, содержаща ортогональные директорные пары электрических вибраторов . Комбинаци активного вибратора, расположенного на поверхности ферритового тороида или диэлектрического стержн в поле возбуждающей рабочей моды, и пассивного вибратора, расположенного на некотором удалении от поверхности волноведущей структуры, то есть наход щегос практически вне возбуждающего пол , образуют директорную излучающую пару надThe proposed technical solution has significant differences from those already known. In particular, the configuration of the ferrite-dielectric waveguide structure and the relative position of its elements are original. The orthogonality of the wide faces of alternating first and second dielectric rods closely adjacent to the inner and outer surfaces of ferrite toroids with a width of about A / U leads to new properties of a previously unknown multimode waveguide structure consisting of two nested one into another {there are also many - mode) structures containing flat lattices of the first and second dielectric rods equally periodic with a period of about II / 2. Due to the orthogonality of neighboring rods, the interaction of working modes of embedded open waveguiding structures is practically absent, which makes it possible to independently excite these structures. At the same time, ferrite toroids with control conductors are common to both structures, which makes the control of the phase constants of their working modes dependent. The combination of these new properties of the waveguide ferritodielectric structure contributes to the achievement of the object of the invention and determines the features of scanning the rays of an orthogonal polarized antenna. In addition, a previously unknown technical solution is the use of ferrite toroids with an A / 2 width of a U-shaped cross-section, with an original mutual arrangement, of dielectric rods and control conductors inside a U-shaped cavity, which allow independent influence on the phase constants of the working modes of both waveguide multimode structures and control limits. Also a new element of the technical solution is an emitter system containing orthogonal director pairs of electric vibrators. The combination of an active vibrator located on the surface of a ferrite toroid or dielectric rod in the field of the exciting working mode and a passive vibrator located at some distance from the surface of the waveguide structure, that is, located practically outside the exciting field, form a director radiating pair above
ферритодиэлектрической волноведущей структурой, котора обладает в достаточной степени направленным по одну сторону от структуры излучением, что позвол ет отказатьс от металлического экрана, служащего дл этой же цели. Ортогональность соседних активных и пассивных пар электрических вибраторов практически исключает их взаимосв зь через внешнее пространство, что в совокупности с отсутствием взаимосв зи рабочих мод позвол ет решить новую техническую задачу-обеспечить независимое излучение или прием на одной рабочей частоте волн двух ортогональных пол ризаций одной антенной, содержащей фактически две разные вложенные одна в другую сканирующие антенны .a ferrite-dielectric waveguide structure, which has a sufficiently directed radiation on one side of the structure, which makes it possible to abandon a metal screen serving for the same purpose. The orthogonality of neighboring active and passive pairs of electric vibrators virtually eliminates their interconnection through external space, which, combined with the lack of interconnection of working modes, allows us to solve a new technical problem — to provide independent radiation or reception of two orthogonal polarizations by one antenna on the same working frequency containing actually two different scanning antennas embedded in one another.
На фиг.1 и 2 показан общий вид различных вариантов реализации предложеннойFigure 1 and 2 shows a General view of various embodiments of the proposed
антенны.antennas.
Антенна содержит тороидальный фер- ритовый элемент 1 в виде N идентичных ферритовых тороидов. Внутри тороидов размещены управл ющие проводники 2, состо щие из двух секций, и диэлектрические стержни 3 пр моугольного сечени . Между тороидами размещены вторые диэлектрические стержни 4 также пр моугольного сечени . Вдоль оси тороида на узкие граниThe antenna contains a toroidal ferrite element 1 in the form of N identical ferrite toroids. Inside the toroids are placed control conductors 2, consisting of two sections, and dielectric rods 3 of rectangular cross section. Between the toroids, second dielectric rods 4 are also arranged of rectangular cross section. Along the toroid axis to narrow faces
диэлектричерких стержней 4 установлены третьи диэлектрические стержни 5. На фер- ритовом тороиде 1 размещены поперечные„ электрические вибраторы 6, а на диэлектрическом стержне 5 - продольные вибраторыdielectric rods 4 are installed third dielectric rods 5. On the ferrite toroid 1 are placed transverse electric vibrators 6, and on the dielectric rod 5 - longitudinal vibrators
7, Над вибраторами 6 и 7 размещены дирек- торные вибраторы 10. Ферритовый тороид 1 может иметь как пр моугольноё(фиг.1),так и П-об разное сечение (фиг,2). В случае П-образного тороида диэлектрические стержни 37, Director vibrators 10 are located above the vibrators 6 and 7. The ferrite toroid 1 can have either a rectangular (Fig. 1) or a U-shaped cross-section (Fig. 2). In the case of a U-shaped toroid, dielectric rods 3
располагаютс внутри тороида в горизонтальной части отверсти , а управл ющие провода 2 - в вертикальных част х отверсти . Диэлектрический стержень 5 при этом размещаетс между соседними тороидамиlocated inside the toroid in the horizontal part of the hole, and the control wires 2 in the vertical parts of the hole. The dielectric rod 5 is thus located between adjacent toroids
1. к кра м антенны подсоедин ютс дополнительные возбуждающие элементы: диэлектрические стержни 8 с диэлектрическим трансформатором 9 (фиг.2), установленные на нижнюю узкую грань диэлектрических1. additional exciting elements are connected to the edges of the antenna: dielectric rods 8 with a dielectric transformer 9 (Fig. 2) mounted on the lower narrow facet of the dielectric
стержней 4,либо только диэлектрический трансформатор 9, установленный в том же месте. Элементы 8 и 9 возбуждают подре- шетку продольных вибраторов, дл возбуждени подрешетки поперечных вибраторовrods 4, or only a dielectric transformer 9 installed in the same place. Elements 8 and 9 excite the sublattice of the longitudinal vibrators to excite the sublattice of the transverse vibrators
используютс диэлектрические трансферматоры 11, установленные на торцы диэлектрических стержней 3. Таким образом, антенна имеет два независимых ортогональных входа, соответствующих каждой подрешетке.dielectric transformers 11 are used, mounted on the ends of the dielectric rods 3. Thus, the antenna has two independent orthogonal inputs corresponding to each sublattice.
Принцип действи антенны рассмотрим на примере устройства, изображенного на фиг. 1. Ко входам подрешеток (элементы 11, 9) подсоедин ютс возбуждающий рупор или пр моугольный волновод с отводами (не показаны). Согласование рупора или волновода осуществл етс с помощью четвертьволновых диэлектрических трансформаторов 9 или 11. В феррит-диэлектрической структуре, образованной диэлектрическими стержн ми 3, 4 . и прилегающими к ним участками тороида 1, возбуждаютс две слабосв занные электромагнитные волны. Распростран сь по этой структуре в продольном направлении, одна волна возбуждает вибраторы 6, друга волна - вибратору 7, которые излучают (принимают) электромагнитную энергию двух взаимно ортогональных пол ризаций по закону диаграммы направленности антенны . Диэлектрические стержни 5 служат дл реализации требуемого коэффициента св зи вибраторов 7 с феррит-диэлектрическим волноводом. Однонаправленность излучени обеспечиваетс директорными вибраторами 8. Дл исключени отражени электромагнитной энергии от конца антенны может быть установлена поглощающа нагрузка (не показана). Фазовое распределение и положение главного луча ДН в продольной плоскости устанавливаетс изменением тока в управл ющих проводниках 2, секции которых расположены внутри ферритового тороида -1, под апертурой с излучател ми 6 и 7. Фазовое распределение и положение луча в поперечной плоскости устанавливаетс изменением тока в секци х управл ющих проводников 12, расположенных на крайних участках тороидов, которые выполн ют роль трактовых вазовращате- лей.We will consider the principle of operation of the antenna using the example of the device shown in FIG. 1. An exciting horn or a rectangular waveguide with taps (not shown) is connected to the inputs of the sublattices (elements 11, 9). The matching of the horn or waveguide is carried out using quarter-wave dielectric transformers 9 or 11. In a ferrite-dielectric structure formed by dielectric rods 3, 4. and adjacent portions of toroid 1, two weakly coupled electromagnetic waves are excited. Propagating along this structure in the longitudinal direction, one wave excites the vibrators 6, the other wave excites the vibrator 7, which emit (receive) the electromagnetic energy of two mutually orthogonal polarizations according to the law of the antenna pattern. The dielectric rods 5 are used to realize the desired coupling coefficient of the vibrators 7 with the ferrite-dielectric waveguide. Unidirectional radiation is provided by director vibrators 8. To prevent reflection of electromagnetic energy from the end of the antenna, an absorbing load (not shown) can be installed. The phase distribution and the position of the main beam in the longitudinal plane is established by changing the current in the control conductors 2, the sections of which are located inside the ferrite toroid -1, under the aperture with emitters 6 and 7. The phase distribution and the position of the beam in the transverse plane is established by changing the current in the section x control conductors 12 located on the extreme sections of the toroids, which serve as pathway vaso-rotators.
В 8 мм-диапазоне волн может быть реализован сектор сканировани , равный + 40 град, в обеих плоскост х, уровень боковых лепестков 20 дБ, ширина диаграммы направленности 1-2 град. Антенна имеет малую толщину и вл етс маловыступающей. Антенна может работать с пам тью и высоким быстродействием, так как выполнена на основе тороидальных феррит-диэлектрических структур.In the 8 mm wavelength range, a scanning sector of + 40 degrees can be realized in both planes, side lobe level of 20 dB, radiation pattern width of 1-2 degrees. The antenna has a small thickness and is barely protruding. The antenna can work with memory and high speed, as it is based on toroidal ferrite-dielectric structures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904884401A RU1829064C (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Aerial with electric scanning |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904884401A RU1829064C (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Aerial with electric scanning |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1829064C true RU1829064C (en) | 1993-07-23 |
Family
ID=21546305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904884401A RU1829064C (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Aerial with electric scanning |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1829064C (en) |
-
1990
- 1990-11-16 RU SU904884401A patent/RU1829064C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Nt 1596413, кл. Н 01 Q3/26,13/10. 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100592422B1 (en) | Device for receiving / transmitting electromagnetic waves | |
Josefsson | A waveguide transverse slot for array applications | |
US4777459A (en) | Microwave multiplexer with multimode filter | |
KR100270212B1 (en) | Planar antenna array and associated microstrip radiating element | |
US3771077A (en) | Waveguide and circuit using the waveguide to interconnect the parts | |
AU623820B2 (en) | Array antenna with slot radiators offset by inclination | |
RU2258285C1 (en) | Planar antenna | |
EP2077603A2 (en) | Dielectric leaky wave antenna | |
KR100326958B1 (en) | Non Radiative Dielectric Waveguide Having A Portion For Line Converstion Between Different Types Of Non Radiative Dielectric Waveguides | |
US4382261A (en) | Phase shifter and line scanner for phased array applications | |
JPS6230409A (en) | Slot array antenna unit | |
GB2222489A (en) | Waveguide apparatus | |
US4114162A (en) | Geodesic lens | |
RU1829064C (en) | Aerial with electric scanning | |
RU2083035C1 (en) | High-frequency planar-array antenna | |
US3848256A (en) | Waveguide antenna | |
Fong et al. | A microstrip multiple beam forming lens | |
Basu et al. | Dielectric waveguide-based leaky-wave antenna at 212 GHz | |
JP2526393B2 (en) | Parallel plate slot antenna | |
US5087921A (en) | Array beam position control using compound slots | |
EP0288497B1 (en) | Array beam position control using compound slots | |
JP2573768B2 (en) | Leaky wave dielectric line | |
KR20050054856A (en) | Radiating aperture waveguide feed antenna | |
Baccin-Smith et al. | Bi-directional leaky-wave antennas with independent beam-scanning laws | |
RU2161848C1 (en) | Flat antenna array and driving element for flat antenna array |