RU2065235C1 - Волноводная антенна с большой шириной луча - Google Patents

Волноводная антенна с большой шириной луча Download PDF

Info

Publication number
RU2065235C1
RU2065235C1 RU92007438A RU92007438A RU2065235C1 RU 2065235 C1 RU2065235 C1 RU 2065235C1 RU 92007438 A RU92007438 A RU 92007438A RU 92007438 A RU92007438 A RU 92007438A RU 2065235 C1 RU2065235 C1 RU 2065235C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
wave
adn
waveguide
circular waveguide
Prior art date
Application number
RU92007438A
Other languages
English (en)
Other versions
RU92007438A (ru
Inventor
Леонид Борисович Воловельский
Original Assignee
Леонид Борисович Воловельский
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 Леонид Борисович Воловельский filed Critical Леонид Борисович Воловельский
Priority to RU92007438A priority Critical patent/RU2065235C1/ru
Publication of RU92007438A publication Critical patent/RU92007438A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2065235C1 publication Critical patent/RU2065235C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

Использование: антенная техника. Сущность изобретения: антенна состоит из круглого волновода с волной типа Н11 и соосно расположенной вокруг него металлической трубы, образующих коаксиальный резонатор, в торцовой стенке которого прорезана кольцевая щель, возбуждаемая волной типа Т. Плоскости раскрыва кольцевой щели и круглого волновода совпадают. Электрическая связь коаксиального резонатора с круглым волноводом осуществлена посредством двух петель связи, размещенных внутри коаксиального резонатора и закрепленных диэлектриком, который расположен в круглом волноводе. 3 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве бортовой антенны летательного аппарата.
Известны антенны с широкоугольной амплитудной диаграммой направленности (авторские свидетельства NN 212341, 227411, кл. Н 01 Q 19/00).
Известна рупорная антенна с большой шириной луча для трехсантиметрового диапазона (R.E. Mettep. "Electronics, 1960, т. 83, N 10, с. 50 53).
Однако амплитудные диаграммы направленности (АДН) этих антенн по уровню
3 дБ не превышают 130 150o, кроме того эти антенны конструктивно выступающие.
Известна антенна в виде открытого конца круглого волновода, в котором распространяется волна типа Н11 (Фрадин А.В. Антенны сверхвысоких частот, Сов. радио, 1956, с. 144 150).
Известна также антенна в виде кольцевой щели, прорезанной на проводящей поверхности (Пистолькорс А.А. Теория кольцевой дифракционной антенны ЖТФ, т. XIV, 1944, N 2, с. 681; Levine H. Papas C. Theory of the Curcular Difruction Antenna. I. Appl. Phys, vol. 22, 1951, N 1, р. 29).
Конструктивно эти антенны можно выполнить невыступающими. Однако антенна в виде открытого конца круглого волновода имеет максимальное излучение в направлении оси волновода. Максимальное излучение антенны в виде кольцевой щели направлено вдоль проводящей поверхности, а в направлении, перпендикулярном проводящей плоскости, излучение отсутствует.
Известна невыступающая антенна с большой шириной луча (пат. США N 3205498, кл. 343 705, опублик. 1965 г. С.Н. Child. Dual mode beacon antenna), представляющая собой открытый конец круглого волновода, возбуждаемого двумя типами парциальных волн; Н11 и Е01. В патенте N 3205498 рассматривается также возможность использования открытого конца круглого волновода, возбуждаемого двумя типами волн: T и Н11.
Однако численная и экспериментальная оценка показала, что АДН этих антенн по уровню 3 дБ не превышает 140o.
Действительно, парциальные АДН, обусловленные возбуждением в раскрыве круглого волновода волн Н11 и Е01, зависят от отношения
Figure 00000002
(а радиус круглого волновода, l длина волны действующего колебания).
Для волны Е01 это отношение лежит в пределах от 0,766 до 1,76 (с точки зрения обеспечения распространения в круглом волноводе волны Е01 и затухания высших по сравнению с Е01 типов). Наибольшая направленность парциальной АДН Е01 вдоль направления перпендикулярном оси круглого волновода соответствует отношению
Figure 00000003
. Нормированная АДН в этом случае показана на фиг. 1, кривая 1 (Справочник по волноводам, перевод с английского под редакцией проф. Я.Н. Фельда, М. Советское радио, 1952 г. с. 205, рис. IV.35); Максимальному значению АДН соответствует θ≈47°. Уровню 3 дБ соответствует θ≈75°. С учетом ослабления АДН, обусловленная возбуждением круглого раскрыва волной Е01, снята на поляризации соответствующей волны Н11, показаны на фиг. 1, кривая 2.
Для отношения
Figure 00000004
АДН открытого конца круглого волновода, возбуждаемого волной Н11, показана на фиг. 1, кривая 3 (М.C. Жук, Ю.Б. Молочков. Проектирование антенно-фидерных устройств, М. Энергия, 1966 г. с. 508, рис. 10-4б).
Суммарная АДН волновода, возбуждаемого волнами Е01 и Н11 на поляризации, соответствующей поляризации волны Н11, показана на фиг. 1, кривая 4.
Как видно из фиг. 1, кривая 4, ширина суммарной АДH на уровне 3 дБ в полупространстве составляет не более 140o, при этом имеются провалы, величина которых близка к 3 дБ. На фиг. 1, кривая 5, показана экспериментально снятая АДН волновода, возбужденного парциальными волнами Е01 и Н11 при
Figure 00000005
и радиусе отражающего экрана, равного 10λ (при дальнейшем увеличении радиуса отражающего экрана АДН не изменяется).
Как видно из фиг. 1 экспериментально снятая АДН близко совпадает с АДН, определенной при теоретической оценке.
Кроме того, в этой антенне приходится искусственно вводить ослабление парциальной волны Н11 на 10 дБ по сравнению с волной Е01. Это объясняется тем, что при отношении
Figure 00000006
размер радиуса круглого волновода для волны Е01 близок к критическому размеру, при котором наблюдается срыв колебаний, а для волны Н11 соответствует оптимальному. Введение искусственного ослабления значительно снимает КПД антенны, и, следовательно, коэффициент усиления в целом.
Можно было бы уменьшить провалы АДН и несколько увеличить ее ширину путем расширения составляющей АДН, обусловленной волной Н11, что возможно при отношении
Figure 00000007
Однако это привело бы к срыву колебаний Е01.
Антенна в виде открытого коаксиального волновода с парциальными волнами типа Т и Н1 (см. рис. 6, патент США N 3205498) имеет характеристики направленности и параметры, примерно аналогичные антенне, в виде круглого волновода с волнами Е01 и Н11 (см. описание к пат. США N 3205498). Действительно формирование максимума излучения коаксиальной щели, возбужденной Т волной в направлении, перпендикуляром оси волновода, достигается выбором размера среднего радиуса ас щели, удовлетворяющего условию
Kac 1,7 (1)
K волновое число (см. М.С. Жук, Ю.Б. Молочков. Проектирование антенно-фидерных устройств. М. Энергия, 1966 г. с. 129, ф4 14). Вместе с этим для выравнивания амплитуд векторов напряженности парциальных АДН Т и Н11 волн, отличающихся при оптимальном выбранном радиусе ас примерно на 10 дБ, необходимо увеличить раскрыв коаксиального волновода. Увеличение раскрыва достигается изменением любого радиуса центрального проводника коаксиального волновода либо радиуса внешнего проводника. В том и другом случаях это приводит к изменению среднего радиуса раскрыва кольцевой щели, т.е. условие (1) нарушается. Кроме того, увеличение раскрыва кольцевой щели вызывает увеличение направленности парциальной АДН Н11 волны, что приводит к провалу в суммарной АДН всей антенны.
Таким образом анализ АДН антенны по пат. США N 3204598 показал, что:
ширина АДН антенны, представляющей собой открытый конец волновода с парциальными волнами Е01 и Н11, а также антенны в виде открытого коаксиального волновода с парциальными волнами типа: Т и Н11, по уровню 3 дБ не более 140o;
имеются провалы АДН, величина которых близка к 3 дБ;
антенна имеет низкий коэффициент усиления, обусловленный искусственным введением затухания парциальной волны Н11 на 10 дБ.
Прототип ЕPС, з. N 0291233, кл. Н 01 Q 25/04, 1988, содержащий круглый волновод и металлическую трубу, образующие щель.
Цель изобретения создать невыступающую антенну с шириной АДН в плоскости Е по уровню 3 дБ не хуже 180o.
Эта цель достигается с помощью комбинации центрального излучателя в виде открытого конца круглого волновода, возбуждаемого волной типа Н11, и соосно расположенного вокруг кольцевого резонатора с кольцевой щелью, прорезанной в его торце, возбуждаемой волной типа Т, так что плоскости раскрыва кольцевой щели и круглого волновода совпадают, причем в полости резонатора установлены две петли связи резонатора с волноводом, которые закреплены с помощью диэлектрика, расположенного в круглом волноводе. Центральный излучатель обеспечивает формирование поля излучения в области малых углов (в направлении вдоль оси антенны), а кольцевая щель обеспечивает формирование поля излучения в области больших углов (в направлении вдоль проводящей поверхности).
На фиг. 2 приведена конструкция антенны.
Антенная содержит центральный излучатель 1 в виде открытого конца круглого волновода, внутри которого размещены диэлектрический стержень 2, две металлические петли связи 3, удерживаемые диэлектрическим стержнем; кольцевую щель 4; резонатор 5, обеспечивающий возбуждение щели, проводящий экран 6 (корпус летательного аппарата).
Электромагнитная энергия в виде волны типа Н11, распространяясь по круглому волноводу 1, создает поле излучения центрального излучателя, одновременно часть энергии посредством петель связи 3 поступает в резонатор 5, обеспечивающий возбуждение кольцевой щели 4. АДН антенны формируется путем суммирования полей излучения центрального излучателя и кольцевой щели. Совмещение двух электродинамических систем круглого волновода и кольцевого раскрыва в одной антенне в отличие от прототипа позволяет осуществить разделение апертур с точки зрения оптимального формирования АДН парциальных волн.
Радиус (а) круглого волновода выбирается из условия обеспечения среднего размера диаметра кольцевой щели (d), равного 0,5λ(λ - длина волны действующего колебания). Относительная диэлектрическая проницаемость ((ε)) диэлектрика выбирается из условия обеспечения распространения в круглом волноводе радиуса а волны типа Н11. Размер l резонатора выбирается из условия возбуждения в нем волны типа Т.
На фиг. 3 показана снятая экспериментально АДН предлагаемой антенны в плоскости Е. При указанных размерах антенны ширина АДН по уровню 3 дБ составляет не менее 180o.

Claims (1)

  1. Волноводная антенна с большой шириной луча, содержащая круглый волновод и концентрично расположенную металлическую трубу, образующую с ним кольцевую щель, причем плоскость раскрыва кольцевой щели совмещена с плоскостью раскрыва круглого волновода, отличающаяся тем, что кольцевая щель прорезана в торцевой стенке коаксиального резонатора, который образован металлической трубой и круглым волноводом и в полости которого установлены две петли связи, закрепленные посредством диэлектрика, расположенного в круглом волноводе.
RU92007438A 1992-11-20 1992-11-20 Волноводная антенна с большой шириной луча RU2065235C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92007438A RU2065235C1 (ru) 1992-11-20 1992-11-20 Волноводная антенна с большой шириной луча

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92007438A RU2065235C1 (ru) 1992-11-20 1992-11-20 Волноводная антенна с большой шириной луча

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92007438A RU92007438A (ru) 1995-02-27
RU2065235C1 true RU2065235C1 (ru) 1996-08-10

Family

ID=20132321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92007438A RU2065235C1 (ru) 1992-11-20 1992-11-20 Волноводная антенна с большой шириной луча

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2065235C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 3204598, кл. 343-705, 1965. 2. EП N 291233, кл. H 01 Q 25/04, 1988 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4845508A (en) Electric wave device and method for efficient excitation of a dielectric rod
Ehrenspeck et al. A new method for obtaining maximum gain from Yagi antennas
US6266025B1 (en) Coaxial dielectric rod antenna with multi-frequency collinear apertures
US4274097A (en) Embedded dielectric rod antenna
US6501433B2 (en) Coaxial dielectric rod antenna with multi-frequency collinear apertures
CA1270557A (en) Dual frequency antenna feeding
EP0376540A2 (en) Compensated microwave feed horn
Kim et al. Numerical analysis of the propagation characteristics of multiangle multislot coaxial cable using moment method
US3268902A (en) Dual frequency microwave aperturetype antenna providing similar radiation pattern on both frequencies
US5883603A (en) Method for adjusting radiation direction of antenna
US3189908A (en) Ridged waveguide slot antenna
RU2065235C1 (ru) Волноводная антенна с большой шириной луча
USH584H (en) Dielectric omni-directional antennas
US5973654A (en) Antenna feed having electrical conductors differentially affecting aperture electrical field
US2908001A (en) Wave energy radiator
Scharten et al. Longitudinally slotted conical horn antenna with small flare angle
US2591695A (en) High-frequency radiator apparatus and resonator
US3013267A (en) Trough waveguide slow wave antennas and transmission lines
US3449752A (en) Helical antenna electromagnetically coupled to resonant line
Pour et al. A Novel Impedance Matched Mode Generator for Excitation of the TE $ _ {21} $ Mode in Compact Dual-Mode Circular Waveguide Feeds
US6700549B2 (en) Dielectric-filled antenna feed
RU2052876C1 (ru) Рупорное антенное устройство
US3646589A (en) Multimode tracking system utilizing a circular waveguide having slots angularly oriented with respect to the waveguide axis
Thomas A review of the early developments of circular-aperture hybrid-mode corrugated horns
US4389650A (en) Line source antenna for electronic beam scanning