RU2006998C1 - Антенна - Google Patents
Антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006998C1 RU2006998C1 SU4845425A RU2006998C1 RU 2006998 C1 RU2006998 C1 RU 2006998C1 SU 4845425 A SU4845425 A SU 4845425A RU 2006998 C1 RU2006998 C1 RU 2006998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- horn
- protective casing
- reflector
- symmetry
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к зеркальным антеннам. Цель изобретения - повышение коэффициента усиления, симметрирования диаграммы направленности по плоскостям поля, увеличение эксплуатационной надежности и уменьшение высоты и массы при сохранении площади излучающего раскрыва - достигается геометрией рупора и его размещением и ориентацией. 4 ил.
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано на линиях радиорелейной связи СВЧ-диапазона.
Современное состояние техники в указанной области и тенденции ее развития отражены в литературе.
Изобретение направлено на частное решение задачи повышения в рупорно-параболической антенне коэффициента усиления, симметрирования диаграммы направленности по плоскостям поля, увеличения эксплуатационной надежности и уменьшения высоты и массы при сохранении площади излучающего раскрыва.
Известна антенна с вынесенным облучением и вертикально питаемым рупорным излучателем. В этой антенне - АНК - 1,5 уменьшен вертикальный размер и симметрирована ДН. Однако вследствие открытого рупора его непосредственное излучение за края отражающего зеркала вызывает повышенный уровень дальних боковых лепестков, для уменьшения которых приходится устанавливать боковые стенки в антенне. Открытость рупора также снижает эксплуатационную надежность. Последнее объясняется тем, что от осадков в антенне защищен радиопрозрачной крышкой только раскрыв рупора. Попадание на эту крышку пыли, грязи или снега приводит к ухудшению параметров антенны. Кроме того, необходимость повысить жесткость конструкции по отношению к ветровым нагрузкам до уровня РПА приводит к ее существенному утяжелению.
Известна также антенна типа РПА, выпускаемая фирмой Anrew, с круглым излучающим раскрывом, конической рупорной частью и цилиндрическим экраном, описанным вокруг излучающего раскрыва, соединенных между собой в единую конструкцию. При этом плоскость раскрыва закрыта радиопрозрачным укрытием, а внутренний объем антенны герметизирован. В варианте антенны внутренняя поверхность конуса и цилиндра покрыты радиопоглощающим материалом. Недостатками антенны (при диаметре раскрыва 3 м) являются большая высота - 7,3 м, масса - 0,838 т, относительно невысокий КУ (соответственно КИП = 0,54 на средней частоте диапазона). При этом в горизонтальной плоскости для Е-поляризации уровень I-го бокового лепестка равен - 13 дБ, для Н-поляризации - 16 дБ.
Известна антенна типа РПА, в которой питающий конический рупор продлен до пересечения его стенок с параболическим отражателем, а в его передней стенке сделан вырез, повторяющийся в проекции на плоскости раскрыва круг диаметром, равным диаметру излучающего раскрыва. Вырез защищен радиопрозрачным материалом, продолжающим поверхность конуса. В варианте конструкции стенки конуса покрыты радиопоглощающим материалом.
Недостатки антенны такие же, как и предыдущей антенны.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является антенна РПА-2П-2, которая имеет высокое согласование, КСВ < 1,02, низкий уровень бокового излучения, удобство питания при установке на мачтах с вертикально подвешенным круглым волноводом. Рупорная часть антенны выполнена в виде четырехгранной усеченной пирамиды, раскрыв имеет форму сектора, усеченного сверху и снизу по линиям стыковки граней пирамиды с параболическим отражателем.
В этой антенне питающий рупор выполняет современно функции излучателя и защитного кожуха. Поэтому его габариты соизмеримы с размерами антенны. Собственная расфасовка такого рупоpа весьма велика и может составлять (6-10) π и более, а с учетом разных расстояний до точек зеркала 1 она к тому же быстро меняется. При этом претерпевает заметные изменения распределение амплитуд и фаз на поверхности зеркала. Эти изменения искажают синфазность поля в раскрыве РПА и придают осциллирующий характер распределению амплитуд. В результате падает КУ и растет фон дальнего бокового излучения. Кроме того, положение фазового центра такого рупора не совпадает с его вершиной 0, что также ведет к уменьшению КУ.
Недостатками также являются большая высота - 6,8 м при эквивалентном диаметре излучающего раскрыва 3 м, большая масса - 1390 кг, недостаточная симметрия как главного лепестка, так и уровня первых боковых лепестков (-11 дБ в пл. Е и -23 дБ в пл. Н), а также низкая эксплуатационная надежность. Последнее связано с тем, что в процессе эксплуатации в устье рупора, соединенного с питающим волноводом, на радиопрозрачной пленке герметизирующей вставки скапливаются пыль, грязь и конденсат влаги, образующийся на стенках рупора, а это в ряде случае ведет к перерывам связи, необходимо время для очистки пленки или выпуска скопившейся воды в антенне.
Целью изобретения является повышение коэффициента усиления для антенны типа РПА, симметрирование диаграммы по плоскостям поля, увеличение эксплуатационной надежности и уменьшение высоты и массы при сохранении площади излучающего раскрыва.
Поставленная цель достигается тем, что рупор помещен внутрь защитного кожуха, собственная расфазировка рупора не превышает (2-3) π , его плоскость раскрыва перпендикулярна или наклонена к плоскости раскрыва антенны, а фазовый центр совмещен с фокусом параболоида, кроме того, рупор крепится к днищу, например горизонтальному, ограничивающему снизу защитный кожух. Для совмещения фазового центра рупора с фокусом параболоида рупор может перемещаться вдоль вертикали.
На фиг. 1 показано сечение предлагаемой антенны в плоскости симметрии, где 1 - параболический отражатель; 2 - рупор; 3 - днище; 4 - защитный кожух; 5 и 6 - поглотитель; на фиг. 2 - распределение поля в раскрыве антенны при той же диаграмме рупора и разных углах облучения ближней и дальней кромок зеркала; на фиг. 3 - геометрия и сечение предлагаемой антенны с коническим кожухом (7 - вырезка из цилиндра) на фиг. 4 - геометрия и сечение предлагаемой антенны с пирамидальным кожухом (8 - защитная крышка).
Антенна содержит отражатель 1 - несимметричную вырезку из параболоида вращения с фокусом 0 и фокальной осью А-А, рупорный излучатель 2, установленный на днище 3, и защитный кожух 4. Днище 3 имеет бесщелевой электрический контакт с кожухом 4. Рупорный излучатель выполнен в виде малогабаритного расфазированного рупора с собственной расфазировкой не более (2-3)π. Он может перемещаться вдоль вертикали ВО, проходящей через фокус параболоида. Рупор 2 размещен внутри защитного кожуха 4, его плоскость раскрыва СС перпендикулярна или наклонена к плоскости излучающего раскрыва антенны, а фазовый центр рупора совмещен с фокусом параболоида 0, кроме того, рупор крепится к днищу 3, ограничивающему снизу защитный кожух, и имеет возможность перемещения вдоль вертикали ВО1. Угол β1 из фокуса 0 на дальнюю точку Q кромки отражателя 1 больше, чем угол β2 - угол из того же фокуса на ближнюю точку Р кромки.
Описанная часть устройства антенны одинакова для устройства с коническим или пирамидальным кожухом, одинаковы и их сечения в плоскости симметрии (см. фиг. 1 и 4).
Антенна с круглым излучающим раскрывом имеет защитный кожух 4, который может быть выполнен в виде вырезки из конуса или пирамиды с вершиной в точке O1. Вершина O1 конуса (пирамиды) 4 смещена вниз и вправо от фокуса параболоида, а ось симметрии конуса 4 (пирамиды) O1R наклонена под углом RОB к вертикали ВО влево, при этом углы γ1 и γ2(в плоскости симметрии), составленные образующими конуса (пирамиды) О1Р и О1Q с фокальной осью А-А различны, причем угол γ2 , составленный образующей О1Р к нижней точке Р параболы 1 меньше, чем угол γ1 к верхней точке Q параболы 1, коническая поверхность 4 стыкуется с зеркальным отражателем 1 по линии их взаимного пересечения РК (см. фиг. 3), кроме того, защитный кожух 4 выполнен вырезкой 7 из цилиндра с диаметром излучающего раскрыва QD и осью GH, параллельной фокальной оси параболоида. Значения углов γ1 и γ2 выбирают из конструктивных соображений.
Малогабаритный рупор 2 (см. фиг. 1) облучает поверхность параболического отражателя 1. После отражения поля от последней в раскрыве антенны OD образуется плоский волновой фронт. Ход лучей в антенне показан тонкими линиями со стрелками. Следовательно, предложенная антенна работает так же, как прототип, но имеет меньшие габариты и лучшие характеристики.
Поясним способ выбора геометрии предложенной антенны при заданной форме диаграммы направленности F(β), β= -θ малогабаритного рупорного излучателя , β отсчитывается от оси А-А, θ - от точки ОВ, а также проиллюстрируем изобретение соответствующим примером.
На пути лучей от рупора к плоскости раскрыва проявляется действие двух факторов: спад поля при удалении от оси симметрии ОВ рупора в обе стороны, т. е. фактически изменение уровня в диаграмме рупора F( β ); пространственное затухание, определяемое расстоянием от фазового центра 0 до точек отражения на поверхности параболоида. Чем больше это расстояние, тем больше и величина затухания. На пути лучей от параболы до плоскости раскрыва распространяется неоднородная плоская волна, которая с большой степенью точности не имеет пространственного затухания. Поэтому всегда можно уравнять поле в точках Q и Р, используя соотношение
=
или F(β2)Cos2 = F(β1)Cos2 = q
Задав уровень q на краю раскрыва и какой-либо из углов β1 или β2 из этого соотношения, а также зная форму F(β) диаграммы рупора, найдем значение второго искомого угла β2 или β1соответственно. Еще одно соотношение имеем для горизонтальной плоскости
F(α*)Cos2 = q
где
Указанные соотношения, использованные совместно, позволяют решить задачу определения геометрии вырезки из параболоида в предложенной антенне, т. е. найти значения углов α* и β2 при заданных значениях поля F(α*) и β1 .
=
или F(β2)Cos2 = F(β1)Cos2 = q
Задав уровень q на краю раскрыва и какой-либо из углов β1 или β2 из этого соотношения, а также зная форму F(β) диаграммы рупора, найдем значение второго искомого угла β2 или β1соответственно. Еще одно соотношение имеем для горизонтальной плоскости
F(α*)Cos2 = q
где
Указанные соотношения, использованные совместно, позволяют решить задачу определения геометрии вырезки из параболоида в предложенной антенне, т. е. найти значения углов α* и β2 при заданных значениях поля F(α*) и β1 .
Пример соответствующего выполнения при заданных значениях F(α*) на кромке антенны в горизонтальной плоскости, равных -14 дБ и β1= 26о приведен на фиг. 2. При этом β2 = 44о, α* = 70о, а характер распределения в плоскости симметрии антенны и изоклины поля весьма близки к осесимметричному случаю. Максимум распределения амплитуд в плоскости раскрыва антенны (0 дБ) заметно приблизился к центру раскрыва, а уровень поля вдоль кромки колеблется в небольших пределах - 13. . . 14 дБ. Такому распределению соответствует повышенный КИП и улучшенная симметрия в области главного и первого бокового лепестка. Выбрав описанным путем положение крайних точек Р( β ) и Q( β ), увязываем их с диаметром излучаемого раскрыва
2r = 2Ftg - tg через Fo через Fо, где Fo - фокусное расстояние образующей параболы. Задавая 2 r, отсюда можно найти фокусное расстояние параболоида, который должен проходить через точки Р и Q. Выписанные соотношения позволяют полностью определить все независимые геометрические параметры в предложенной антенне. В прототипе рупор не имеет возможности перемещаться относительно отражающего зеркала, так как его фазовый центр не совпадает с геометрической вершиной конуса, совмещенной с фокусом параболоида, то отсутствует некоторая несинфазность поля в раскрыве РПА, что снижает ее КУ. В предложенной антенне рупор может перемещаться вдоль вертикали, а это позволяет совместить его фазовый центр с фокусом параболоида. Степень совмещения контролируется соответствующим изменением сигнала на входе приемной антенны, расположенной в дальней зоне поля. На макете антенны получено повышение КИП до 0,75 по сравнению с 0,6 в прототипе.
2r = 2Ftg - tg через Fo через Fо, где Fo - фокусное расстояние образующей параболы. Задавая 2 r, отсюда можно найти фокусное расстояние параболоида, который должен проходить через точки Р и Q. Выписанные соотношения позволяют полностью определить все независимые геометрические параметры в предложенной антенне. В прототипе рупор не имеет возможности перемещаться относительно отражающего зеркала, так как его фазовый центр не совпадает с геометрической вершиной конуса, совмещенной с фокусом параболоида, то отсутствует некоторая несинфазность поля в раскрыве РПА, что снижает ее КУ. В предложенной антенне рупор может перемещаться вдоль вертикали, а это позволяет совместить его фазовый центр с фокусом параболоида. Степень совмещения контролируется соответствующим изменением сигнала на входе приемной антенны, расположенной в дальней зоне поля. На макете антенны получено повышение КИП до 0,75 по сравнению с 0,6 в прототипе.
Относительное уменьшение высоты антенны μ в сравнении с высотой РПА с той же площадью излучающего раскрыва может быть определено по формуле
μ =
В сравнении с антенной РПА-2П имеем μ = 0,559, т. е. общая высота предложенной антенны, в 1,8 раза меньше высоты антенны по прототипу.
μ =
В сравнении с антенной РПА-2П имеем μ = 0,559, т. е. общая высота предложенной антенны, в 1,8 раза меньше высоты антенны по прототипу.
Таким образом, в предложенной антенне достигается практически осесимметричная ДН, высокий КУ, уменьшение высоты и массы при сохранении площади излучающего раскрыва.
Эксплуатационная надежность предложенной антенны заметно выше, чем антенны по прототипу, так как конденсат влаги с пылью и грязью, образующийся на стенках защитного кожуха, стекает на днище кожуха, откуда он легко может быть смыт без нарушения режима работы антенны.
Действие антенны по п. 2 аналогично, но имеется возможность дополнительно снизить уровень дальнего бокового излучения за счет подавления полей, отраженных от стенок защитного кожуха. (56) О направленных свойствах РПА. - Под ред. А. А. Пистольнерса. Вып. 17. М. : Связь, 1973, с. 3-14.
Claims (2)
1. АНТЕННА с вертикальной плоскостью симметрии, содержащая рефлектор в виде вырезки из параболоида вращения, рупорный излучатель с вертикальным питанием и защитный кожух в виде части конуса или пирамиды, опирающихся основанием на кромку рефлектора, причем часть защитного кожуха, затеняющая раскрыв, выполнена из радиопрозрачного материала, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления, симметрирования диаграммы направленности по плоскостям поля, увеличения эксплуатационной надежности и уменьшения высоты и массы при сохранении площади излучающего раскрыва, рупорный излучатель выполнен в виде малогабаритного расфазированного рупора с собственной расфазировкой не более (2-3) π , , вершина защитного кожуха смещена в плоскости симметрии от фокуса параболоида и размещена между фокальной осью и вертикальной осью рупорного излучателя, причем угол γ1 между фокальной осью и направлением из вершины защитного кожуха на кромку рефлектора у его раскрыва больше угла γ2 между фокальной осью и направлением из вершины защитного кожуха на тыльную кромку рефлектора, защитный кожух ограничен снизу плоским днищем, на котором установлен рупорный излучатель с возможностью перемещения вдоль своей оси, а его фазовый центр совмещен с фокусом рефлектора.
2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя сторона защитного кожуха частично или полностью покрыта радиопоглощающим материалом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4845425 RU2006998C1 (ru) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4845425 RU2006998C1 (ru) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Антенна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006998C1 true RU2006998C1 (ru) | 1994-01-30 |
Family
ID=21524353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4845425 RU2006998C1 (ru) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006998C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518398C1 (ru) * | 2012-11-20 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) | Способ адаптации отражающих поверхностей антенны |
-
1990
- 1990-04-09 RU SU4845425 patent/RU2006998C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518398C1 (ru) * | 2012-11-20 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) | Способ адаптации отражающих поверхностей антенны |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4626863A (en) | Low side lobe Gregorian antenna | |
US5959590A (en) | Low sidelobe reflector antenna system employing a corrugated subreflector | |
EP0136818A1 (en) | Dual mode feed horn or horn antenna for two or more frequency bands | |
US3430244A (en) | Reflector antennas | |
JPS61501815A (ja) | 吸収体を張られている円錐形をフイ−ドを有するホ−ンリフレクタアンテナ | |
US3514781A (en) | Broadband,high gain antenna with relatively constant beamwidth | |
RU2006998C1 (ru) | Антенна | |
US4568944A (en) | Y-Shaped dipole antenna | |
US4521783A (en) | Offset microwave feed horn for producing focused beam having reduced sidelobe radiation | |
Fry et al. | aerails for centimetre wave lengths | |
CN107069225B (zh) | 一种卡赛格伦天线馈源结构及卡赛格伦天线 | |
US4978967A (en) | Offset antenna | |
US20080030417A1 (en) | Antenna Apparatus | |
RU2435262C1 (ru) | Многолучевая зеркальная антенна | |
EP2466688A1 (en) | Parabolic reflector antenna | |
US4356494A (en) | Dual reflector antenna | |
CN206628598U (zh) | 双频复合卡赛格伦天线馈源结构及卡赛格伦天线 | |
RU2099836C1 (ru) | Широкополосная четырехлучевая зеркальная антенна (варианты) | |
JPS60186102A (ja) | 埋込型フイードホーン付き反射アンテナ | |
EP0136817A1 (en) | Low side lobe gregorian antenna | |
RU2293409C2 (ru) | Многолучевая антенная система | |
GB2145569A (en) | Reflector antenna | |
SU1665440A1 (ru) | Двухзеркальна антенна | |
RU2090962C1 (ru) | Несимметричный вибратор | |
JP2624053B2 (ja) | 2周波共用アンテナ装置 |