RU2031495C1

RU2031495C1 - Cigar aerial

Info

Publication number: RU2031495C1
Authority: RU
Inventors: Федор Федорович Дубровка; Владимир Алексеевич Ленивенко
Original assignee: Федор Федорович Дубровка; Владимир Алексеевич Ленивенко
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: radiolocation. SUBSTANCE: cigar aerial has axial-symmetric structure which is anchored on screen and two excitation probes. Each excitation probe is coupled with one end to coaxial connector made in screen and its other end is open. Screen is fabricated in the form of sloping sleeve and excitation proves are located equidistantly relative to its longitudinal axis and are positioned in dielectric bushings. EFFECT: expanded operational capabilities. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к антенно-волноводной технике СВЧ и может быть использовано в антеннах бегущей волны с осевым излучением, ребристой структуры, гофрированных рупорных антеннах, замедляющих структурах, предназначенных для применения в радиолокационных станциях, на поверхности корпусов летательных аппаратов, в гибридных зеркальных антеннах. The invention relates to microwave antenna-waveguide technology and can be used in traveling-wave antennas with axial radiation, a ribbed structure, corrugated horn antennas, retarding structures intended for use in radar stations, on the surface of aircraft bodies, in hybrid mirror antennas.

Известен возбудитель ребристо-стержневой антенны, содержащий пару соосных проводников, образующих прямолинейный проводник длиной λ/2 ( λ- рабочая длина волны), к середин которого подключены взаимно ортогонально источник ЭДС, ребристо-стержневая аксиально-симметричная структура (АСС), а также экран и симметрирующее устройство. Known causative agent of the rib-rod antenna containing a pair of coaxial conductors forming a straight-line conductor of length λ / 2 (λ is the working wavelength), to the midpoints of which are connected mutually orthogonally an EMF source, a rib-rod axially symmetric structure (ACC), and also a screen and a balancing device.

Недостатком этого устройства является увеличенный поперечный габарит возбудителя антенны с осевым излучением, собственное поперечное сечение которой значительно меньше (порядка λ/3). The disadvantage of this device is the increased transverse dimension of the pathogen of the antenna with axial radiation, the intrinsic cross-section of which is much smaller (of the order of λ / 3).

Известен также возбудитель ребристо-стержневой антенны, который представляет собой две линии типа "провод над землей", параллельные на протяжении всей аксиально-симметричной структуры ее образующей, расположенные в диаметрально противоположных точках по периметру АСС, замкнутые на одном ее конце, питаемые в противофазе от коаксиальных вводов. Он содержит короткозамыкатель на одном конце АСС и экран - на другом конце АСС, в котором монтируются разъемы для подводящих кабелей. Also known is the causative agent of the rib-rod antenna, which is two lines of the "wire above the ground" type, parallel throughout the entire axially symmetric structure of its generatrix, located at diametrically opposite points along the perimeter of the ACC, closed at one end thereof, fed in antiphase from coaxial inputs. It contains a short circuit at one end of the ACC and a screen at the other end of the ACC, in which the connectors for the input cables are mounted.

Однако значительная протяженность возбуждающих проводов, равная длине АСС, и наличие короткозамыкателя на конце АСС приводит к неэффективной передаче мощности от источника возбуждения к структуре из-за узкополосного согласования длинного провода, закороченного на конце, и ухудшению характеристик излучения из-за существенного собственного излучения длинных (значительно больших λ) проводов источника возбуждения. Кроме того, расположение возбуждающих проводов над поверхностью образующей АСС (на некотором расстоянии от нее) увеличивает поперечные размеры антенны, достоинством которой являются малые размеры поперечного сечения. However, a significant length of the exciting wires, equal to the length of the ACC, and the presence of a short circuit at the end of the ACC leads to an inefficient transfer of power from the excitation source to the structure due to the narrow-band matching of the long wire shorted at the end and to a deterioration of the radiation characteristics due to the substantial intrinsic emission of long ( significantly larger λ) wires of the excitation source. In addition, the location of the exciting wires above the surface of the generatrix ACC (at a certain distance from it) increases the transverse dimensions of the antenna, the advantage of which is the small size of the cross section.

Сущность изобретения заключается в том, что в возбудителе АСС, содержащем экран и пару возбуждающих зондов, расположенных эквидистантно относительно продольной оси АСС, зонды ориентированы параллельно продольной оси АСС, совпадая с поверхностью образующей ребра. При этом зонды изолированы от АСС. The essence of the invention lies in the fact that in the ACC pathogen containing a screen and a pair of exciting probes located equidistant relative to the longitudinal axis of the ACC, the probes are oriented parallel to the longitudinal axis of the ACC, coinciding with the surface of the forming ribs. In this case, the probes are isolated from ACC.

Такая конструкция возбудителя обеспечивает наиболее эффективное возбуждение АСС, так как зонды располагаются в пучностях продольной компоненты электрического поля рабочей волны НЕ₁₁, что позволяет выполнить их укороченными (длиной порядка 1...2 периода АСС), разомкнутыми на концах. Более эффективное возбуждение АСС приводит к улучшению согласования возбудителя по входу. Коэффициент стоячей волны (КСВ) предлагаемого возбудителя не превышает 1,6 в полосе частот 40% и 1,3 в полосе частот 20%. Симметрия конструкции и потенциально более высокая реализуемая точность (отсутствие длинных проводов) обеспечивают увеличение поляризационной развязки в ортогональных плоскостях в широкой полосе частот.This design of the pathogen provides the most effective excitation of ACC, since the probes are located in antinodes of the longitudinal component of the electric field of the working wave of HE ₁₁ , which allows them to be shortened (lengths of the order of 1 ... 2 ACC periods), open at the ends. A more efficient ACC excitation leads to improved input matching of the pathogen. The standing wave coefficient (SWR) of the proposed pathogen does not exceed 1.6 in the frequency band of 40% and 1.3 in the frequency band of 20%. The symmetry of the structure and the potentially higher realized accuracy (the absence of long wires) provide an increase in the polarization isolation in orthogonal planes in a wide frequency band.

Одновременно с улучшением электрических характеристик предлагаемый возбудитель позволяет существенно уменьшить поперечные габариты вплоть до величины диаметра ребра АСС плюс диаметр зонда. Зонды могут быть выполнены тонкими (диаметром менее λ /10), изолированными от ребра АСС посредством пары проемов (узких радиальных прорезей, отверстий круглой формы и т.д.) на ребре. Для расширения рабочей полосы частот, обеспечения надежной изоляции и механического крепления зондов целесообразно располагать их внутри диэлектрика (диэлектрические втулки, диэлектрическое заполнение объема между зонами и АСС и др.). Для улучшения согласования и подавления бокового и заднего излучения (в случае возбудителя для антенн) между экраном и АСС дополнительно введен радиальный трансформатор длиной до одного периода структуры и диаметром, выбранным из соотношения λ /3 ≅ D≅ λ/2. Simultaneously with the improvement of electrical characteristics, the proposed pathogen can significantly reduce the transverse dimensions up to the diameter of the ACC rib plus the diameter of the probe. The probes can be made thin (with a diameter less than λ / 10), isolated from the ACC rib by means of a pair of openings (narrow radial cuts, round-shaped openings, etc.) on the rib. To expand the working frequency band, ensure reliable isolation and mechanical fastening of the probes, it is advisable to place them inside the dielectric (dielectric bushings, dielectric volume filling between the zones and ACC, etc.). To improve the matching and suppression of side and rear radiation (in the case of an exciter for antennas), a radial transformer with a length of up to one period of the structure and a diameter selected from the ratio λ / 3 ≅ D≅ λ / 2 was additionally introduced between the screen and ACC.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На чертеже представлена конструкция ребристо-стержневой антенны, где 1 - коаксиальные вводы; 2 - возбуждающие зонды; 3 - экран; 4 - радиальный трансформатор; 5 - аксиально-симметричная структура; 6 - ребро аксиально-симметричной структуры; 7 - диэлектрические втулки. The invention is illustrated by drawings. The drawing shows the design of the rib-rod antenna, where 1 - coaxial inputs; 2 - exciting probes; 3 - screen; 4 - radial transformer; 5 - axially symmetric structure; 6 - rib axially symmetric structure; 7 - dielectric bushings.

Ребристо-стержневая антенна состоит из коаксиальных вводов 1, которые закреплены эквидистантно по отношению к продольной оси АСС, центральные проводники которых соединены с парой возбуждающих зондов 2 длиной 1...2 периода АСС. Зонды установлены эквидистантно на расстоянии, равном радиусу ребра АСС параллельно ее продольной оси. Между экраном 3 и ребристо-стержневой АСС расположен радиальный трансформатор 4. Цилиндрические проводники зондов закреплены с помощью диэлектрических втулок 7, которые упираются с одной стороны в экран 3, с другой - в ребро АСС. The rib-rod antenna consists of coaxial inputs 1, which are fixed equidistantly with respect to the longitudinal axis of the ACC, the central conductors of which are connected to a pair of exciting probes 2 of length 1 ... 2 of the ACC period. The probes are mounted equidistantly at a distance equal to the radius of the ACC rib parallel to its longitudinal axis. A radial transformer 4 is located between the screen 3 and the ribbed-rod ACC 4. The cylindrical conductors of the probes are fixed using dielectric bushings 7, which abut on the one side on the screen 3, and on the other, on the ACC rib.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

К коаксиальным выводам 1 подводится СВЧ-сигнал в противофазе, который продолжает распространяться вдоль зондов 2, возбуждая поле первой азимутально-неоднородной гибридной волны. Эквидистантное расположение пары зондов 2 относительно продольной оси АСС на расстоянии, равном диаметру ребра, обеспечивает максимальную связь, так как зонды располагаются в пучностях продольной компоненты электрического поля рабочей волны НЕ₁₁ и способствует эффективному возбуждению АСС. Поляризованная развязка для возбуждаемой рабочей волны в ортогональных плоскостях максимальна за счет формы и расположения возбуждающих зондов так, что поляризационные характеристики антенны не будут ухудшены за счет источника возбуждения.A microwave signal in antiphase is supplied to the coaxial terminals 1, which continues to propagate along the probes 2, exciting the field of the first azimuthally inhomogeneous hybrid wave. The equidistant arrangement of the pair of probes 2 relative to the longitudinal axis of the ACC at a distance equal to the diameter of the rib provides maximum coupling, since the probes are located in the antinodes of the longitudinal component of the electric field of the working wave HE ₁₁ and contributes to the effective excitation of ACC. The polarized isolation for the excited working wave in orthogonal planes is maximized due to the shape and arrangement of the exciting probes so that the polarization characteristics of the antenna will not be degraded by the excitation source.

Claims

1. A RIB-ROD ANTENNA containing an axially symmetric structure mounted on the screen and two exciting probes located equidistant relative to the longitudinal axis of the axially symmetric structure along the generatrix of the ribs and isolated from it, one end of each exciting probe is connected to the corresponding supply conductor by coaxial connector made in the screen, characterized in that the second end of each exciting probe is made open, and the screen is made in the form of a radial ny transformer hollow glass whose length is less than one period of the axial-symmetric structure and an inner diameter D is selected from ratios of
λ / 3≅D and D≅λ / 2,
while the exciting probes are located at a distance equal to the diameter of the ribs of the axially symmetric structure, in which the corresponding recesses are made, where λ is the working wavelength.

2. The antenna according to claim 1, characterized in that each exciting probe is placed in a dielectric sleeve, which is fixed at one end to the screen and the other at the corresponding edge of the axially symmetric structure.