RU2234174C1 - Волноводный излучатель - Google Patents
Волноводный излучатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234174C1 RU2234174C1 RU2003103166/09A RU2003103166A RU2234174C1 RU 2234174 C1 RU2234174 C1 RU 2234174C1 RU 2003103166/09 A RU2003103166/09 A RU 2003103166/09A RU 2003103166 A RU2003103166 A RU 2003103166A RU 2234174 C1 RU2234174 C1 RU 2234174C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- transformer
- radiating
- wall
- radiating waveguide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Область применения: антенная СВЧ-техника. Предлагается волноводный излучатель, формирующий одновременно две ортогонально поляризованных волны. Излучатель выполнен в виде волновода квадратного сечения с размером стенки а=(0,6±0,1)λ, где λ - длина волны в свободном пространстве, и возбуждается двумя волноводами, один из которых подключен к излучающему (квадратному) волноводу через трансформатор прямоугольного сечения и возбуждает в нем волну Н10, а другой через узкую продольную щель и возбуждает в нем волну H01. Центр щели размещен на расстоянии 1=(0,25±0,05)λв от плоскости подключения трансформатора сечений к квадратному волноводу, где λв - длина волны в этом волноводе, а большая ось щели ориентирована вдоль средней линии стенки излучающего волновода, параллельной широкой стенке трансформатора. В плоскости подключения трансформатора установлены параллельные между собой и широкими стенками трансформатора N металлических штырей, где N>1, имеющих с противолежащими узкими стенками электрический контакт. Техническим результатом является улучшение электрических и конструктивно-технологических характеристик, уменьшение общих габаритов и массы устройства. 2 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности средств связи и может использоваться в антенной технике как самостоятельно, так и в качестве фрагмента антенного устройства с одновременно существующими двумя взаимно ортогональными поляризациями.
Волноводные излучатели с линейной поляризацией, выполненные в виде открытого конца прямоугольного волновода, которые для увеличения направленности могут быть нагружены на рупорные или диэлектрические излучатели, широко известны ["Антенны и устройства СВЧ", с. 361, авт. Сазонов Д.М., изд. "Высшая школа", г.Москва, 1988 г.]; ["Антенны и устройства СВЧ", с 149, ред. Воскресенский Д.М., изд. "Советское радио", г.Москва, 1972 г.]; ["Справочник по элементам радиоэлектронных устройств", с. 531, ред. Дулин В.Н., Жук М.С., изд. "Энергия", г.Москва, 1977 г.] и др. В качестве устройства возбуждения в этих излучателях обычно используется один прямоугольный волновод или волноводно-коаксиальный переход. Недостатком таких решений является отсутствие возможности работать с поляризацией, отличающейся от линейной, определяемой волной Н10 в излучающем волноводе. Изменение ориентации этой линейной поляризации может осуществляться только путем механического поворота излучателя вокруг своей продольной оси, а возможность работы одновременно на двух взаимно ортогональных поляризациях полностью отсутствует.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является волноводный излучатель ["Активные фазированные антенные решетки", с. 260, авт. Гостюхин В.А., Трусов В.Н. и др., изд. "Радио и связь", г.Москва, 1993 г.], используемый в составе ФАР, работающей одновременно на двух взаимно ортогональных поляризациях. В качестве устройства возбуждения в нем используются два взаимно ортогональных коаксиально-волноводных перехода.
Основными недостатками этого известного технического решения являются:
1. низкий КПД, обусловленный использованием коаксиально-волноводных переходов и коаксиальных линий передачи с высокими потерями;
2. низкий уровень (≈10 дБ) развязок между входами разных поляризаций, обусловленный близостью и конструкцией коаксиально-волноводных переходов;
3. низкий уровень допустимой рабочей СВЧ-мощности (низкая электропрочность), обусловленный низкой устойчивостью коаксиальной линии и узла возбуждения к воздействию высокого уровня мощности (ВУМ) ["Радиочастотные линии передачи", с. 238, авт. И.Е. Ефимов, изд. "Советское радио", г.Москва, 1964 г.];
4. большая масса и габариты при использовании в чисто волноводной схеме, обусловленные введением в этом случае в волноводный излучатель двух дополнительных коаксиально-волноводных переходов, что к тому же усложняет конструкцию, снижает технологичность и увеличивает трудоемкость изготовления и настройки.
Технический результат предлагаемого решения заключается в улучшении электрических характеристик:
1. увеличение КПД до величины, близкой к единице;
2. обеспечение в широкой полосе частот высоких развязок (≥30 дБ) между каналами, работающими с взаимно ортогональными поляризациями;
3. повышение электропрочности волноводного излучателя;
4. улучшение технологичности, снижение массы, габаритов, трудоемкости изготовления и настройки волноводного излучателя.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что волноводный излучатель, содержащий излучающий волновод и возбуждающее устройство имеет новое конструктивное решение, основанное на том, что:
- излучающий волновод выполнен квадратного сечения с размером стенки а=(0,6±0,1)λ, где λ - длина волны в свободном пространстве;
- возбуждающее устройство выполнено в виде двух волноводов, первый из которых подключен к излучающему волноводу через трансформатор прямоугольного сечения и возбуждает в нем волну Н10, а второй волновод подключен к излучающему волноводу через узкую продольную щель, возбуждающую в излучающем волноводе волну H01, при этом центр узкой продольной щели расположен на расстоянии 1=(0,25±0,05)λв от плоскости подключения трансформатора к излучающему волноводу, где λв - длина волны в излучающем волноводе, а большая ось ориентирована вдоль средней линии стенки излучающего волновода, параллельной широкой стенке трансформатора;
- в плоскости подключения трансформатора к излучающему волноводу, между его широкими стенками, установлены параллельные между собой и широкими стенками трансформатора N металлических штырей, где N≥1, имеющих с противолежащими узкими стенками электрический контакт.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что:
1) в конструкции волноводного излучателя используются чисто волноводные элементы возбуждения, позволяющие в десятки раз увеличить электропрочность волноводного излучателя;
2) применены такие волноводные элементы для возбуждения взаимно ортогональных волн H10 и H01 в квадратном излучающем волноводе, которые исключают взаимосвязь каналов, возбуждающих эти волны, друг с другом:
- прямоугольный волновод, подключенный к излучающему волноводу через трансформатор прямоугольного сечения с металлическими штырями, ориентированными в плоскости Н и расположенными в плоскости подключения трансформатора;
- прямоугольный волновод, подключенный к излучающему волноводу через узкую, продольную квадратному волноводу щель, расположенную на расстоянии 1=(0,25±0,05)λв от плоскости подключения трансформатора, большая ось которой ориентирована вдоль средней линии стенки излучающего волновода, параллельной широкой стенке трансформатора;
3) исключена возможность одновременного возбуждения в излучающем волноводе квадратного сечения от одного из указанных элементов, двух или более типов волн, что достигается ограничением, введенным на размер "а":
а=(0,6±0,1)λ, где λ - длина волны в свободном пространстве.
Пункты 2, 3 в совокупности обеспечивают развязку между каналами устройства возбуждения R≥30 дБ и минимальный КСВ в заданной рабочей полосе частот.
Таким образом, улучшены электрические и конструктивно-технологические характеристики волноводного излучателя, уменьшены трудоемкость изготовления и настройки, общие габариты и масса устройства.
На фиг.1. изображен предлагаемый излучатель, где а - размер стенки квадратного волновода;
S - плоскость подключения трансформатора к излучающему волноводу;
Bx1 - вход волновода 5, используемый для возбуждения в излучающем волноводе волны Н10;
Вх2 - вход волновода 6, используемый для возбуждения в излучающем волноводе волны H01;
На фиг.2 изображены экспериментальные электрические характеристики волноводного излучателя, где
а) КПД со стороны входов Вх1 и Вх2 в диапазоне частот Δf=5.5%f0;
б) развязки между входами Вх1 и Вх2 в диапазоне частот 5.5%f0.
Предлагаемый волноводный излучатель состоит из излучающего волновода 1 квадратного сечения с размерами стенок а=(0.6±0.1)λ, трансформатора 2, узкой продольной щели 3 и N металлических штырей 4. Возбуждающее устройство выполнено в виде двух волноводов, первый из которых волновод 5 подключен к излучающему волноводу 1 через трансформатор прямоугольного сечения 2 и возбуждает в нем волну Н10. Второй волновод 6 подключен к излучающему волноводу 1 через узкую продольную щель 3, возбуждающую в излучающем волноводе 1 волну H01, центр узкой продольной щели 3 размещен на расстоянии 1=(0,25±0,05)λв от плоскости подключения трансформатора 2 к излучающему волноводу 1, где λв - длина волны в излучающем волноводе. Большая ось узкой продольной щели 3 ориентирована вдоль средней линии стенки излучающего волновода 1, параллельной широкой стенке трансформатора 2, при этом в плоскости подключения трансформатора 2 к излучающему волноводу 1, между его широкими стенками, установлены параллельные между собой и широкими стенками трансформатора N металлических штырей 4, где N≥1, имеющих с противолежащими узкими стенками электрический контакт.
Принцип работы предлагаемого волноводного излучателя заключается в следующем:
СВЧ-сигнал, поданный на вход Вх1. поступает в излучающий волновод 1 через трансформатор 2 и возбуждает в нем волну Н10. СВЧ-сигнал, поданный на вход Вх2, возбуждает узкую продольную щель 3, формирующую в излучающем волноводе 1 волну H01.
Для обеспечения максимальной развязки между входами Вх1 и Вх2 и хорошего согласования входа Вх2 по КСВ в плоскости подключения S трансформатора 2 к излучающему волноводу 1 установлены металлические штыри 4, ориентация которых (параллельно широким стенкам трансформатора 2) позволяет минимизировать их влияние на волну Н10 по входу Вх1 и обеспечить практически полное отражение от плоскости S волны H01, возбуждаемой по входу Вх2, выполняя роль короткозамкнутого поршня без потерь. Выбор расстояния от плоскости S до центра узкой продольной щели 3 и размеров стенок излучающего волновода 1 обеспечивает в нем независимое существование волн Н10 и H01 с развязкой между входами Вх1 и Вх2 (≥30 дБ).
Технико-экономические преимущества предложенного решения по сравнению с прототипом заключаются в улучшении электрических характеристик (увеличение КПД, развязок между каналами, формирующими взаимно ортогональные поляризации, электропрочности), улучшении конструктивных и компоновочных качеств и технологичности, в снижении массы, габаритов, трудоемкости изготовления и настройки.
Claims (1)
- Волноводный излучатель, содержащий излучающий волновод и возбуждающее устройство, отличающийся тем, что излучающий волновод имеет квадратное сечение, с размером стенки а=(0,6±0,1)λ, где λ - длина волны в свободном пространстве, а возбуждающее устройство выполнено в виде двух волноводов, первый из которых подключен к излучающему волноводу через трансформатор прямоугольного сечения и возбуждает в нем волну Н10, а второй волновод подключен к излучающему волноводу через узкую продольную щель, возбуждающую в излучающем волноводе волну H01, центр узкой продольной щели размещен на расстоянии 1=(0,25±0,05)λв от плоскости подключения трансформатора к излучающему волноводу, где λв - длина волны в излучающем волноводе, а большая ось узкой продольной щели ориентирована вдоль средней линии стенки излучающего волновода, параллельной широкой стенке трансформатора, при этом в плоскости подключения трансформатора к излучающему волноводу, между его широкими стенками установлены параллельные между собой и широким стенкам трансформатора N металлических штырей, где N≥1, имеющих с противолежащими узкими стенками электрический контакт.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003103166/09A RU2234174C1 (ru) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | Волноводный излучатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003103166/09A RU2234174C1 (ru) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | Волноводный излучатель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2234174C1 true RU2234174C1 (ru) | 2004-08-10 |
RU2003103166A RU2003103166A (ru) | 2004-08-20 |
Family
ID=33413897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003103166/09A RU2234174C1 (ru) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | Волноводный излучатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234174C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010104486A1 (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Linkstar Llc | Microwave ortho-mode transducer and duplex transceiver based thereon |
RU2522909C2 (ru) * | 2012-11-14 | 2014-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Волновая антенная решетка |
CN105071006A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 北京遥测技术研究所 | 一种新型正交模耦合器 |
-
2003
- 2003-02-03 RU RU2003103166/09A patent/RU2234174C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТЮХИН В.А. и др. Активные фазированные антенные решетки. - М.: Радио и связь, 1993, с.260. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010104486A1 (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Linkstar Llc | Microwave ortho-mode transducer and duplex transceiver based thereon |
RU2522909C2 (ru) * | 2012-11-14 | 2014-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Волновая антенная решетка |
CN105071006A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 北京遥测技术研究所 | 一种新型正交模耦合器 |
CN105071006B (zh) * | 2015-08-31 | 2017-09-29 | 北京遥测技术研究所 | 一种新型正交模耦合器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4856078B2 (ja) | 反射アンテナ | |
Mongia et al. | Theoretical and experimental investigations on rectangular dielectric resonator antennas | |
US5539420A (en) | Multilayered, planar antenna with annular feed slot, passive resonator and spurious wave traps | |
US3818490A (en) | Dual frequency array | |
US2914766A (en) | Three conductor planar antenna | |
KR100292763B1 (ko) | 안테나장치및레이더모듈 | |
US7034765B2 (en) | Compact multiple-band antenna arrangement | |
Wang et al. | Waveguide slotted antenna array with broadband, dual-polarization and low cross-polarization for X-band SAR applications | |
CN109672023B (zh) | 一种基于开口谐振环的差分双极化贴片天线 | |
EP2077603A2 (en) | Dielectric leaky wave antenna | |
US3340534A (en) | Elliptically or circularly polarized antenna | |
JP3234393B2 (ja) | アンテナ装置 | |
US4890117A (en) | Antenna and waveguide mode converter | |
Yang et al. | Design of wideband circularly polarized antenna array excited by substrate integrated coaxial line for millimeter-wave applications | |
RU2234174C1 (ru) | Волноводный излучатель | |
Krishnamoorthy et al. | Low profile pattern diversity antenna using quarter-mode substrate integrated waveguide | |
Nigam et al. | SIW based self-diplexing dumbbell slot antenna for X-band application | |
Munir et al. | Experimental characterization of compact slotted substrate-integrated-waveguide array antenna | |
Hickey et al. | A reduced surface-wave twin arc-slot antenna for millimeter-wave applications | |
Malekabadi et al. | Circular polarized dielectric resonator antennas using a single probe feed | |
CN109301456B (zh) | 一种具有低剖面的宽带高增益贴片天线 | |
Al-Saedi et al. | SIW series-fed patch antenna array based on transverse slot excitation for millimeter wave (MMW) applications | |
RU2400880C1 (ru) | Печатная антенна | |
Hirokawa | Analysis and fabrication of millimeter-wave slotted waveguide array antennas | |
Wang et al. | A Dual-Band Leaky-Wave Antenna Fed by Dual-Mode-Composite Waveguide for Microwave and Millimeter-Wave Applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110204 |