RU2018854C1 - Коллиматор свч - Google Patents
Коллиматор свч Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018854C1 RU2018854C1 SU5065057A RU2018854C1 RU 2018854 C1 RU2018854 C1 RU 2018854C1 SU 5065057 A SU5065057 A SU 5065057A RU 2018854 C1 RU2018854 C1 RU 2018854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- irradiator
- field
- dielectric
- collimator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Использование: для построения компактных антенных полигонов СВЧ-диапазона и проведения антенных измерений. Сущность изобретения: коллиматор содержит осесимметричную линзу 1, выполненную из однородного диэлектрика, тангенс угла потерь которого выбран в пределах 5· 10-3 ...5·10-2 , облучатель 2 с осесимметричной диаграммой направленности шириной равной (0.4 ...2.1)2Ψ0 , где Ψ0 - угол раскрыва линзы, при этом толщина линзы tл выбрана из условия равенства затухания в центральной части линзы уровню поля на ее кромке и определяется соотношением: tл=λд/(Πtgδ)·ln[A(Ψ0·f(Ψ0)] , где λд - длина волны в диэлектрике; tgδ - тангенс угла потерь; A(Ψ0) - значение множителя амплитудного распределения линзы на ее кромке; f(Ψ0) - значение диаграммы направленности облучателя в направлении на кромку линзы. 2 ил.
Description
Изобретение касается антенных измерений и может быть использовано для построения компактных антенных полигонов СВЧ-диапазона.
Для уменьшения размеров антенного полигона используют коллиматоры, у которых вблизи от раскрыва формируется плоская волна, распространяющаяся перпендикулярно к раскрыву.
Известен коллиматор СВЧ, который содержит осесимметричную линзу (t = 20 мм), выполненную из однородного диэлектрика с малыми диэлектрическими потерями (фторопласт), и облучатель с осесимметричной диаграммой направленности, установленный в фокусе линзы.
Недостатком этого коллиматора является невысокий уровень электромагнитного поля в его рабочей зоне, обусловленный тем, что из-за требования однородности распределения электромагнитного поля в раскрыве коллиматора необходимо использовать облучатели с широкой диаграммой направленности. Широкий сектор облучения приводит к рассеянию значительной доли мощности вне коллиматора и как следствие - к низкому уровню поля в рабочей зоне антенного полигона.
Цель изобретения - увеличение уровня электромагнитного поля в рабочей зоне коллиматора без ухудшения однородности поля.
Для этого в устройстве, содержащем осесимметричную линзу, выполненную из однородного диэлектрика, и облучатель с осесимметричной диаграммой направленности, установленный в фокусе линзы, облучатель выполнен с шириной диаграммы направленности равной (0,4-2,1) 2 Ψo где 2 Ψo - угол раскрыва линзы, линза выполнена из диэлектрика с потерями, причем значение тангенса угла потерь выбрано в пределах 5х10-3-5х10-2, а толщина линзы tл выбрана из условия равенства затухания в центральной части линзы уровню поля на ее кромке и определяется соотношением
tл= ln[A(Ψ0·f(Ψ0)], (1) где λд - длина волны в диэлектрике;
tg δ - тангенс угла потерь;
A (Ψo) - значение множителя амплитудного распределения линзы на ее кромке;
f (Ψo) - значение диаграммы направленности облучателя в направлении на кромку линзы.
tл= ln[A(Ψ0·f(Ψ0)], (1) где λд - длина волны в диэлектрике;
tg δ - тангенс угла потерь;
A (Ψo) - значение множителя амплитудного распределения линзы на ее кромке;
f (Ψo) - значение диаграммы направленности облучателя в направлении на кромку линзы.
Коллиматор СВЧ показан на фиг.1 и 2.
Он содержит диэлектрическую линзу 1, облучатель 2, поглощающий материал 3, металлический (экранирующий) корпус 4.
Коллиматор СВЧ работает следующим образом.
Облучателем 2 создается волна, падающая на линзу 1 и имеющая волновой фронт, близкий к сферическому в секторе ± Ψo (2 Ψo угол раскрыва линзы). После преломления в линзе 1 вблизи ее теневой поверхности формируется электромагнитное поле с почти синфазным распределением в плоскостях, перпендикулярных фокальной оси. Это поле должно, во-первых, иметь малые отклонения фазы Δφ от постоянной величины, что достигается выбором облучателя (имеющего четко выраженный фазовый центр). Во-вторых, поле должно мало отличаться от однородного, т.е. плотность потока мощности в поперечных сечениях должна мало отличаться от постоянной величины. На выходе линзы поле должно быть близким к однородному, ширина ДН облучателя (2 Ψ0,5) должна быть по крайней мере больше угла раскрыва.
Расширение ДН облучателя приводит к уменьшению его коэффициента усиления и, следовательно, к уменьшению уровня поля в рабочей зоне коллиматора.
Ширина ДН облучателя выбирается равной (0,4-2,1)2 Ψo. При этом увеличивается спад поля к краям линзы, т.е. возрастает его неравномерность. Для компенсации этого эффекта линза выполнена из материала с заметными диэлектрическими потерями. Наличие потерь в диэлектрике ослабляет поле в центральной части в большей мере, чем на периферии линзы.
Варьируя диаграмму направленности облучателя, параметры линзы и затухание в материале, можно восстановить однородность поля, ухудшенную сужением ДН облучателя. Для этого должно выполняться условие равенства затухания в центре линзы уровню поля на ее краю, т.е.
Таким образом наибольшая однородность поля будет, когда толщина линзы выбрана равной (1).
Существует множество значений толщины линзы, при которых можно обеспечить более равномерное поле за счет затухания в материале линзы. Однако при определенных значениях ширины ДН облучателя и тангенса угла потерь можно добиться увеличения уровня поля по сравнению с линзой без потерь.
Оптимальному значению соответствует ширина ДН облучателя, равная (при значениях 2 Ψo = 20-50о).
2 Ψ0,5= 2 Ψo (0,595-0,629) , (3) а уровень поля на краю линзы, равный затуханию в центральной ее части
e=cosmΨ0=0,374...0,405
(4)
При выполнении линзы из материала без потерь ширина ДН облучателя должна быть большей. Сравнение плотностей потока мощности для линзы без потерь, но с более широкой ДН и линзы с потерями, но более узкой ДН облучателя показывает, что результирующий эффект состоит в увеличении плотности потока мощности при наличии потерь. Наличие потерь дает эффект увеличения плотности потока мощности в 2,4-1,7 раза.
e=cosmΨ0=0,374...0,405
(4)
При выполнении линзы из материала без потерь ширина ДН облучателя должна быть большей. Сравнение плотностей потока мощности для линзы без потерь, но с более широкой ДН и линзы с потерями, но более узкой ДН облучателя показывает, что результирующий эффект состоит в увеличении плотности потока мощности при наличии потерь. Наличие потерь дает эффект увеличения плотности потока мощности в 2,4-1,7 раза.
Положительный эффект сохраняется и при более узких ДН облучателя. Однако из-за возрастания фазовой ошибки излученного поля в направлениях, удаленных от нормали, выбирать уровень облучения краев линзы менее ≈ -10 дБ нецелесообразно. Кроме того, "выигрыш" в этом случае снижается и составляет при уровне -10 дБ величину порядка 1,7-1,09, при тех же параметрах 2 Ψo. Ширина ДН облучателя при этом выбирается равной (0,38-0,4)2Ψo.
Увеличение уровня сигнала при выполнении линзы из материала с потерями в действительности будет значительно большим, так как из-за влияния амплитудного множителя, не равного единице (как это принималось выше), ширина ДН облучателя в прототипе не будет равной 2 Ψo, а значительно большей (близкой к 180о).
Устройство может быть реализовано следующим образом. Необходимое значение потерь достигается применением в качестве диэлектрика материала с умеренными потерями, например пенополиуретана. В зависимости от марки значение ε для них составляет от 1,05 до 1,2-1,4, а tgδ = 10-3-10-2. Линза может выполняться с преломляющей освещенной и плоской теневой поверхностью или двоякопреломляющей. Облучатель может быть выполнен в виде синфазного рупора с импедансными стенками (канавками). Требуемое значение ширины ДН 15-35о легко достижимо.
Кроме того, коллиматор СВЧ улучшает равномерность поля в рабочей зоне коллиматора без связи со свойствами облучателя. В линзе существуют многократно отраженные волны от обеих преломляющих поверхностей. Складываясь с прошедшей волной, они вызывают осцилляцию амплитудного распределения поля.
Таким образом, амплитуда осцилляций оказывается меньшей (для оптимального случая ≈ в 2,5 раза, для случая с уровнем поля на краю - 10 дБ, соответственно в 10 раз).
Claims (1)
- КОЛЛИМАТОР СВЧ, содержащий осесимметричную линзу, выполненную из однородного диэлектрика и облучатель с осесимметричной диаграммой направленности, установленной в фокусе линзы, отличающийся тем, что облучатель выполнен с шириной диаграммы направленности, равной (0,4...2,1) 2ϑo , где 2ϑo - угол раскрыва линзы, а линза выполнена из диэлектрика с потерями, причем значение тангенса угла потерь диэлектрика выбрано в пределах tg δ = 0,5˙10-3 - 5˙10-2 , толщина линзы выбрана равной
tл= ln[A(Ψ0·f(Ψ0)],
где λд - длина волны в диэлектрике;
tg δ - тангенс угла потерь диэлектрика;
A(ϑo) - значение амплитудного множителя линзы на ее кромке;
f (ϑo) - значение диаграммы направленности облучателя на его кромке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5065057 RU2018854C1 (ru) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Коллиматор свч |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5065057 RU2018854C1 (ru) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Коллиматор свч |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018854C1 true RU2018854C1 (ru) | 1994-08-30 |
Family
ID=21614617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5065057 RU2018854C1 (ru) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Коллиматор свч |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2018854C1 (ru) |
-
1992
- 1992-05-20 RU SU5065057 patent/RU2018854C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЭИ, серия "Радиотехника СВЧ", N 26, 1985, с.12-15. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5952984A (en) | Lens antenna having an improved dielectric lens for reducing disturbances caused by internally reflected waves | |
Chu | An imaging beam waveguide feed | |
US4376940A (en) | Antenna arrangements for suppressing selected sidelobes | |
US4644343A (en) | Y-slot waveguide antenna element | |
CN108023185B (zh) | 喇叭天线、射频系统、通信系统和制造喇叭天线的方法 | |
US4757323A (en) | Crossed polarization same-zone two-frequency antenna for telecommunications satellites | |
US4321604A (en) | Broadband group delay waveguide lens | |
JP4926959B2 (ja) | 広帯域漏れ波アンテナ | |
US3656165A (en) | Lens polarization control | |
Irci et al. | Achieving transparency and maximizing scattering with metamaterial-coated conducting cylinders | |
RU2018854C1 (ru) | Коллиматор свч | |
JP2002228697A (ja) | コンパクトレンジ | |
Fry et al. | aerails for centimetre wave lengths | |
Bankov et al. | Design and experimental investigation of a multibeam integrated reflector antenna of the millimeter wave band | |
Wiltse | Zone plate designs for terahertz frequencies | |
US4631547A (en) | Reflector antenna having sidelobe suppression elements | |
JPS63224507A (ja) | ビ−ム偏位高能率高利得誘電体等装荷アンテナ | |
US3543276A (en) | Broadband circularly polarized fanshaped beam antenna | |
Hamid et al. | Diffraction by dielectric-loaded horns and corner reflectors | |
US4725847A (en) | Reflector antenna having sidelobe nulling assembly with metallic gratings | |
RU2099836C1 (ru) | Широкополосная четырехлучевая зеркальная антенна (варианты) | |
Kildal | Diffraction corrections to the cylindrical wave radiated by a linear array feed of a cylindrical reflector antenna | |
Wiltse | Diffraction optics for terahertz waves | |
RU2065648C1 (ru) | Антенна с протяжным раскрывом (ее варианты) | |
Wiltse | Phase-correcting zone plate antennas at terahertz frequencies |