RU1829064C - Aerial with electric scanning - Google Patents

Aerial with electric scanning

Info

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
Application number
SU904884401A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эрнст Федорович Зайцев
Юрий Алексеевич Комаров
Юрий Петрович Явон
Original Assignee
Э.Ф.Зайцев. Ю.А.Комаров и Ю.П.Явон
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Э.Ф.Зайцев. Ю.А.Комаров и Ю.П.Явон filed Critical Э.Ф.Зайцев. Ю.А.Комаров и Ю.П.Явон
Priority to SU904884401A priority Critical patent/RU1829064C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1829064C publication Critical patent/RU1829064C/en

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)

Формула изобретени  1. Антенна с электрическим сканированием , содержаща  ферритовый элемент, наSUMMARY OF THE INVENTION 1. An electric scan antenna containing a ferrite element on внешней плоской поверхности которого параллельно продольной оси расположены N строк плоской решетки вертикальных вибраторов , под каждой строкой которой воthe outer flat surface of which is parallel to the longitudinal axis N rows of a flat lattice of vertical vibrators, under each row of which 5 внутренней области ферритового элемента параллельно продольной оси на всю его длину выполнено отверстие, в котором расположены управл ющие проводники и соответствующий первый диэлектрический5 of the inner region of the ferrite element, a hole is made parallel to the longitudinal axis along its entire length, in which the control conductors and the corresponding first dielectric 0 стержень пр моугольного сечени , плотно примыкающий широкими гран ми к поверхности ферритового элемента, отличающа с  тем, что, с целью независимого сканировани  на волнах двух ортогональ5 ных пол ризаций при сохранении площади апертуры антенны, ферритовый элемент выполнен в виде N ферритовых элементов, ширина внешней поверхности каждого из которых выбрана равной А 12, при з- -м со0 ответствующий первый диэлектрический элемент.распрложен в отверстии соответствующего ферритового элемента, дополнительно ведены N-1 вторых диэлектрических стержней пр моугольного сечени , ши5 рокие боковые грани которых перпендикул рны широким гран м первых диэлектрических стержней, расположенных соответственно между соседними феррито- выми элементами на всю их длину, и плотно0 rod of rectangular cross section, tightly adjoining with wide faces to the surface of the ferrite element, characterized in that, for the purpose of independent scanning on the waves of two orthogonal polarizations while maintaining the antenna aperture area, the ferrite element is made in the form of N ferrite elements, the width of the outer the surface of each of which is chosen to be equal to A 12, with the z-th corresponding to the first dielectric element. It is spread out in the hole of the corresponding ferrite element, N-1 second dielectric their rods rectangular sectional shi5 rokie side faces which are perpendicular to the wide faces of m first dielectric rods disposed respectively between the adjacent ferrite Vym elements on their entire length, and tightly 0 примыкающие к ним своими широкими боковыми гран ми, на узких верхних гран х каждого из IM-1 вторых диэлектрических стержней расположены дополнительно введенные третьи диэлектрические стержни,0 adjoining them with their wide lateral faces, on the narrow upper faces of each of the IM-1 second dielectric rods are additionally introduced third dielectric rods, 5 на верхних гран х которых расположены до- . полнительно введенные строки плоской решетки горизонтальных вибраторов, над каждым вертикальным и горизонтальным вибратором расположен параллельный ему5 on the upper faces of which are located up to. Completely entered rows of a flat lattice of horizontal vibrators, parallel to it is located above each vertical and horizontal vibrator 0 соответствующий дополнительный дирек- торный вибратор, при этом на концах вторых диэлектрических стержней выполнены скосы,которые металлизированы.0 corresponding additional director vibrator, while at the ends of the second dielectric rods bevels are made that are metallized. 55 2. Антенна по п.1, от л и ч а ю щ а   с   тем, что ферритовые элементы и отверсти  в них выполнены пр моугольного сечени , первые и вторые диэлектрические стержни идентичны, при этом высота вторых диэлек0 трических стержней выбрана равной высоте боковой грани ферритового .элемента, третьи диэлектрические стержни расположены на верхних широких гран х ферритовых элементах без зазоров.2. The antenna according to claim 1, in that the ferrite elements and the holes in them are made of rectangular cross-section, the first and second dielectric rods are identical, while the height of the second dielectric rods is chosen equal to the height of the side face ferrite element, the third dielectric rods are located on the upper wide faces of the ferrite elements without gaps. 55 3. Антенна по п.1, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что Фероитовые элементы и отверсти  в них выполнены П-образного сечени , первые диэлектрические стержни расположены в горизонтальной части отверсти , а управл ющие проводники в вертикальных част х расположены между ферритовыми элемен- отверсти , третьи диэлектрические стержни тами.3. The antenna according to claim 1, with the fact that the Feroite elements and the holes in them are made of a U-shaped cross-section, the first dielectric rods are located in the horizontal part of the hole, and the control conductors in the vertical parts located between the ferrite elements-holes, the third dielectric rods. Р пP p ю10w10 5 Л  5 L W ДW D J.J. 2 2 ПП6PP6 .. :.if./..: .if. / FTFT cscs пп.p. сГ  SG VV csa гтгд с - г- g- csa gtgd s - g- g- 1,1, ;; ИAND zv.;zv .; 33
SU904884401A 1990-11-16 1990-11-16 Aerial with electric scanning RU1829064C (en)

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)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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