RU2310955C2 - Dual-band circular-polarization feed - Google Patents

Dual-band circular-polarization feed Download PDF

Info

Publication number
RU2310955C2
RU2310955C2 RU2005127617/09A RU2005127617A RU2310955C2 RU 2310955 C2 RU2310955 C2 RU 2310955C2 RU 2005127617/09 A RU2005127617/09 A RU 2005127617/09A RU 2005127617 A RU2005127617 A RU 2005127617A RU 2310955 C2 RU2310955 C2 RU 2310955C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
section
polarizer
circular
frequency
Prior art date
Application number
RU2005127617/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005127617A (en
Inventor
Владислав Михайлович Нефедьев (RU)
Владислав Михайлович Нефедьев
Анатолий Григорьевич Коновалов (RU)
Анатолий Григорьевич Коновалов
Original Assignee
Войсковая часть 45807
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 Войсковая часть 45807 filed Critical Войсковая часть 45807
Priority to RU2005127617/09A priority Critical patent/RU2310955C2/en
Publication of RU2005127617A publication Critical patent/RU2005127617A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2310955C2 publication Critical patent/RU2310955C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

FIELD: antenna engineering; reflector-antenna feeds for miscellaneous radio stations including radio-relay and space stations.
SUBSTANCE: proposed dual-band circular-polarization feed has series-connected horn, first section of low-frequency round waveguide with polarizer, rectangular waveguide disposed perpendicular to round-waveguide first-section axis and coupled with its interior by means of longitudinal slit, second section of high-frequency round waveguide with polarizer and rectangular feeding waveguide; first and second sections of round waveguide are series-connected by means of stepless transition and rectangular feeding waveguide is coaxially connected to second section of round waveguide by means of stepless transition; second-section polarizer of low-frequency round waveguide, as well as that of high-frequency round waveguide, is made in the form of two identical metal plates , each being 0.09λm ≤ S ≤ 1.1λm thick, where λm is mean wavelength of respective operating band of isosceles trapezium shape whose lower base length is 2.6λm ≤ ll ≤ 2.8λm and upper base length is 0.4λm ≤ lu ≤ 0.6λm with lower bases disposed on inner walls of respective round-waveguide section symmetrically to its axes, height hl of polarizer trapeziums in first section of low-frequency round waveguide hl being 1.185λm and height hh of polarizer trapeziums in second section of high-frequency round waveguide, (0.16 - 0.17)λm; profile of lateral sides of polarizer trapezium in first section of low-frequency round waveguide obeys
Figure 00000003
law, where x and y are abscissa and ordinate of rectangular coordinate system XOY, respectively, whose origin coincides with that of lower base; positive axis OX coincides with lower base of trapezium and positive axis OY is directed toward upper base.
EFFECT: ability of receiving polarization multiplexed signals due to enhancing isolation between orthogonal channels.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике СВЧ диапазона и может быть использовано в качестве облучателя зеркальных антенн радиотехнических станций различного назначения, в частности в антеннах радиорелейных и космических станций.The invention relates to antenna technology in the microwave range and can be used as an irradiator of mirror antennas of radio stations for various purposes, in particular in antennas of radio relay and space stations.

Известны конструкции двухдиапазонного облучателя с круговой поляризацией поля (IEEE Trans. Antennas and Propog., 1984, V.32, №10, p.1108-1111), содержащие две круглые волноводные секции разного диаметра, соединенные соосно и возбуждаемые прямоугольными волноводами, расположенными перпендикулярно к их продольным осям, и диэлектрические поляризаторы в каждой круглой волноводной секции. Такой облучатель обеспечивает работу в двух диапазонах частот с круговой поляризацией поля и имеет симметричные диаграммы направленности.Known designs of a dual-band irradiator with circular polarization of the field (IEEE Trans. Antennas and Propog., 1984, V.32, No. 10, p.1108-1111), containing two circular waveguide sections of different diameters, connected coaxially and excited by rectangular waveguides located perpendicularly to their longitudinal axes, and dielectric polarizers in each circular waveguide section. Such an irradiator provides operation in two frequency ranges with circular polarization of the field and has symmetrical radiation patterns.

Недостатками известных конструкций двухдиапазонного облучателя являются узкая рабочая полоса частот высокочастотного диапазона, сложность конструктивной компоновки облучателя и его системы возбуждения, большие потери, вызванные конструктивным исполнением системы возбуждения и дополнительными потерями в ВЧ диапазоне за счет работы круглого волновода в одномодовом режиме, малая электрическая прочность.The disadvantages of the known designs of the dual-band irradiator are the narrow operating frequency band of the high-frequency range, the complexity of the structural arrangement of the irradiator and its excitation system, the large losses caused by the design of the excitation system and additional losses in the high-frequency range due to the operation of the circular waveguide in the single-mode mode, low dielectric strength.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранный в качестве прототипа двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля (авт. св. СССР №1758732 AI кл. H01Q 13/02), содержащий последовательно соединенные рупор, первую секцию круглого волновода низкочастотного диапазона с диэлектрическим поляризатором, прямоугольный волновод, размещенный перпендикулярно к оси первой секции круглого волновода и связанный с его внутренней областью посредством продольной щели, вторую секцию круглого волновода высокочастотного диапазона с поляризатором, расположенным в одной плоскости с поляризатором первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона, и питающий прямоугольный волновод, причем первая и вторая секции круглого волновода соединены последовательно посредством плавного перехода, а питающий прямоугольный волновод размещен соосно со второй секцией круглого волновода и соединен с ней посредством плавного перехода.The closest in technical essence to the claimed device is the selected as a prototype dual-band irradiator with circular polarization of the field (ed. St. USSR No. 1758732 AI class H01Q 13/02), containing a series-connected horn, the first section of a circular waveguide of low-frequency range with a dielectric polarizer , a rectangular waveguide placed perpendicular to the axis of the first section of the circular waveguide and connected to its inner region by means of a longitudinal slit, the second section of the round waveguide of a different range with a polarizer located in the same plane as the polarizer of the first section of the circular low-frequency waveguide, and the supplying rectangular waveguide, the first and second sections of the circular waveguide connected in series through a smooth transition, and the supplying rectangular waveguide placed coaxially with the second section of the circular waveguide and connected to her through a smooth transition.

Такой двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией обладает увеличенной полосой частот в ВЧ диапазоне, простой конструкцией и малыми потерями.Such a dual-band circularly polarized irradiator has an increased frequency band in the high-frequency range, a simple design, and low losses.

Существенным недостатком двухдиапазонного облучателя с круговой поляризацией является относительно низкий коэффициент эллиптичности (Кэ), не превышающий значения 0,7, и, как следствие, малая величина поляризационной развязки между ортогональными каналами. В частности, при Кэ=0,7 поляризационная развязка L между ортогональными каналами при приеме сигналов с круговой поляризацией составляет L<15 дБ, что ограничивает применение двухдиапазонного облучателя круговой поляризации в зеркальных антеннах радиорелейных и космических станций, поскольку при такой величине поляризационной развязки работа станций в режиме поляризационного уплотнения становится невозможной.A significant drawback of the dual-band circular polarized irradiator is the relatively low ellipticity coefficient (K e ), not exceeding 0.7, and, as a result, the small value of the polarization isolation between the orthogonal channels. In particular, when K e = 0.7, the polarization isolation L between the orthogonal channels when receiving signals with circular polarization is L <15 dB, which limits the use of a dual-band circular polarization irradiator in mirror antennas of radio relay and space stations, since at such a value of polarization isolation the work stations in polarization compaction mode becomes impossible.

Техническая задача изобретения - возможность приема сигналов с поляризационным уплотнением за счет повышения развязки между ортогональными каналами.The technical task of the invention is the ability to receive signals with polarization compaction by increasing the isolation between orthogonal channels.

Задача достигается тем, что в известном двухдиапазонном облучателе с круговой поляризацией, содержащем последовательно соединенные рупор, первую секцию круглого волновода низкочастотного диапазона с поляризатором, прямоугольный волновод, размещенный перпендикулярно к оси первой секции круглого волновода и связанный с его внутренней областью посредством продольной щели, вторую секцию круглого волновода высокочастотного диапазона с поляризатором, расположенным в одной плоскости с поляризатором первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона, и питающий прямоугольный волновод, причем первая и вторая секции круглого волновода соединены последовательно посредством плавного перехода, а питающий прямоугольный волновод размещен соосно со второй секцией круглого волновода и соединен с ней посредством плавного перехода, согласно изобретению поляризатор первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона и поляризатор второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона выполнены каждый в виде двух идентичных металлических пластин толщиной 0.09λср≤S≤1.1λср каждая, где λср - средняя длина волны соответствующего рабочего диапазона, имеющих форму равнобочной трапеции с длиной нижнего основания 2.6λср≤lн≤2.8λср и длиной верхнего основания 0.4λср≤lн≤0.6λср, расположенных нижними основаниями на внутренних стенках соответствующей секции круглого волновода, симметрично относительно его осей, при этом высота hн трапеций поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона выбрана равной hн=0,185λср, а высота hв трапеций поляризатора второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона - hв=(0,16-0,17)λср, причем профиль боковых сторон трапеций пляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона выполнен по закону

Figure 00000004
, где x, y - соответственно абсцисса и ордината прямоугольной системы координат XOY, начало которой совпадает с началом нижнего основания, при этом положительная ось ОХ совпадает с нижним основанием трапеции, а положительная ось OY направлена в сторону верхнего основания.The task is achieved by the fact that in the known dual-band irradiator with circular polarization containing a horn connected in series, the first section of a circular low-frequency waveguide with a polarizer, a rectangular waveguide placed perpendicular to the axis of the first section of the circular waveguide and connected to its inner region by means of a longitudinal slit, the second section a high-frequency waveguide with a polarizer located in the same plane as the polarizer of the first section of the circular waveguide frequency range, and a rectangular feeding waveguide, the first and second sections of the circular waveguide connected in series by means of a smooth transition, and the feeding rectangular waveguide is placed coaxially with the second section of the circular waveguide and connected to it by means of a smooth transition, according to the invention, the polarizer of the first section of the circular waveguide of the low-frequency range and the polarizer of the second section of the high-frequency circular waveguide is each made in the form of two identical thick metal plates 0.09λ cf ≤S≤1.1λ cf each, where λ cf is the average wavelength of the corresponding operating range, having the shape of an isosceles trapezoid with a length of the lower base 2.6λ cf ≤l n ≤2.8λ cf and a length of the upper base 0.4λ cf ≤l n ≤0.6λ cf. disposed on the lower base corresponding to the inner walls of a circular waveguide section, symmetrically to its axis, wherein the height h n trapezoids circular waveguide polarizer of the first low frequency band section is chosen equal to h n = 0,185λ Wed, and a height h polarizer trapezoids second section round high-frequency range of the waveguide - h in = (0,16-0,17) λ cf., wherein the profile of the sides of trapezoids plyarizatora first circular waveguide section of the low-frequency range is formed by the law
Figure 00000004
, where x, y are the abscissa and ordinate of the rectangular coordinate system XOY, the origin of which coincides with the beginning of the lower base, with the positive axis OX coinciding with the lower base of the trapezoid, and the positive axis OY directed toward the upper base.

Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля отличается тем, что поляризатор первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона и поляризатор второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона выполнены каждый в виде двух идентичных металлических пластин толщиной 0.09λср≤S≤1.1λср каждая, где λср - средняя длина волны соответствующего рабочего диапазона, имеющих форму равнобочной трапеции с длиной нижнего основания 2.6λср≤lн≤2.8λср и длиной верхнего основания 0.4λср≤lв≤0.6λср, расположенных нижними основаниями на внутренних стенках соответствующей секции круглого волновода, симметрично относительно его осей, при этом высота hн трапеций поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона выбрана равной hн=0,185λср, а высота hв трапеции поляризатора второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона - hв=(0,16-0,17)λср, причем профиль боковых сторон трапеций поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона выполнены по закону

Figure 00000004
, где x, y - соответственно абсцисса и ордината прямоугольной системы координат XOY, начало которой совпадает с началом нижнего основания, при этом положительная ось ОХ совпадает с нижним основанием трапеции, а положительная ось OY направлена в сторону верхнего основания.Compared analysis with the prototype shows that the dual-band irradiator with circular polarization of the field is different in that the polarizer of the first section of the circular low-frequency waveguide and the polarizer of the second section of the circular high-frequency waveguide are each made in the form of two identical metal plates with a thickness of 0.09λ cf ≤S≤1.1λ cf each, where λ cf. - mean wavelength corresponding to the operating range in the shape of an isosceles trapezoid with the length of the lower base 2.6λ cf. ≤l ≤2.8λ cf. n oc and an upper length Hovhan 0.4λ cf. ≤l in ≤0.6λ cf. disposed on the lower base corresponding to the inner walls of a circular waveguide section, symmetrically to its axis, wherein the height h n trapezoids circular waveguide polarizer of the first low frequency band section is chosen equal to h n = 0,185λ cf., and the height h in the trapezoid of the polarizer of the second section of the circular waveguide of the high frequency range - h in = (0.16-0.17) λ cf , and the side profile of the trapezoid of the polarizer of the first section of the circular waveguide of the low frequency range is made according to the law
Figure 00000004
, where x, y are the abscissa and ordinate of the rectangular coordinate system XOY, the origin of which coincides with the beginning of the lower base, with the positive axis OX coinciding with the lower base of the trapezoid, and the positive axis OY directed toward the upper base.

Таким образом, изобретение соответствует критерию изобретения «новизна».Thus, the invention meets the criteria of the invention of "novelty."

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежной с ней позволяет сделать вывод, что введенные поляризаторы известны, однако выполнение пластин поляризаторов предложенной формы и размеров с учетом их взаимосвязи позволяет повысить Кэ и, как следствие, обеспечить развязку между ортогональными каналами при приеме сигналов с круговой поляризацией до уровня, необходимого для приема сигналов с поляризационным уплотнением, т.е. обеспечивает получение положительного эффекта.An analysis of the known technical solutions (analogues) in the study area and adjacent to it allows us to conclude that the introduced polarizers are known, however, the implementation of the plates of the polarizers of the proposed shape and size, taking into account their relationship, can increase the Ke and, as a result, provide isolation between the orthogonal channels during reception circular polarized signals to the level necessary to receive signals with polarization multiplexing, i.e. provides a positive effect.

Изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.The invention has an inventive step, since it does not explicitly follow from the prior art for a specialist.

Изобретение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано в различных областях народного хозяйства.The invention is industrially applicable, as it can be used in various fields of national economy.

На фиг.1 приведен общий вид двухдиапазонного облучателя с круговой поляризацией.Figure 1 shows a General view of a dual-band irradiator with circular polarization.

На фиг.2 приведен общий вид пластин поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона.Figure 2 shows a General view of the plates of the polarizer of the first section of the circular waveguide of the low frequency range.

Устройство (фиг.1) содержит: 1 - рупор; 2 - первая секция круглого волновода; 3 - поляризатор первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона; 4 - продольная щель; 5 - прямоугольный волновод; 6 - плавный переход; 7 - вторая секция круглого волновода; 8 - поляризатор второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона; 9 - плавный переход; 10 - питающий прямоугольный волновод; 11 - металлическая пластина поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона; 12 - металлическая пластина поляризатора второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона; 13 - профиль боковых сторон трапеций поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона.The device (figure 1) contains: 1 - shout; 2 - the first section of a circular waveguide; 3 - polarizer of the first section of a circular waveguide of the low frequency range; 4 - a longitudinal slot; 5 - a rectangular waveguide; 6 - smooth transition; 7 - the second section of a circular waveguide; 8 - polarizer of the second section of the circular waveguide of the high frequency range; 9 - smooth transition; 10 - supply rectangular waveguide; 11 - a metal plate of the polarizer of the first section of the circular waveguide of the low frequency range; 12 - metal plate of the polarizer of the second section of a circular waveguide of high frequency range; 13 is a profile of the sides of the trapezoid polarizer of the first section of the circular low-frequency waveguide.

Конструктивно двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля (фиг.1) содержит последовательно соединенные рупор 1, первую секцию 2 круглого волновода низкочастотного диапазона с поляризатором 3, прямоугольный волновод 5, размещенный перпендикулярно к оси первой секции круглого волновода 2 и связанный с его внутренней областью посредством продольной щели 4, вторую секцию круглого волновода 7 высокочастотного диапазона с поляризатором 8 и питающий прямоугольный волновод 10, причем первая 2 и вторая 7 секции круглого волновода соединены последовательно посредством плавного перехода 6, а питающий прямоугольный волновод 10 соединен соосно со второй секцией круглого волновода и соединен с ней посредством плавного перехода 9. Поляризатор 8 второй секции 7 круглого волновода высокочастотного диапазона выполнен в виде двух идентичных металлических пластин 12 толщиной 0.09λср≤S≤1.1λср, имеющих форму равнобочной трапеции с длиной нижнего основания 2.6λср≤lн≤2.8λср, длиной верхнего основания 0.4λср≤lв≤0.6λср и высотой hв=(0,16-0,17)λср. Металлические пластины 12 расположены нижними основаниями на внутренних стенках второй секции 7 круглого волновода высокочастотного диапазона симметрично относительно его осей.Structurally, a dual-band irradiator with circular polarized field (Fig. 1) comprises a horn 1 connected in series, a first section 2 of a low-frequency circular waveguide with a polarizer 3, a rectangular waveguide 5 placed perpendicular to the axis of the first section of the circular waveguide 2 and connected to its internal region by means of a longitudinal slots 4, the second section of the round waveguide 7 of the high frequency range with the polarizer 8 and the feeding rectangular waveguide 10, the first 2 and second 7 sections of the round waveguide connected They are connected in series by means of a smooth transition 6, and the supply rectangular waveguide 10 is connected coaxially with the second section of the circular waveguide and connected to it by means of the smooth transition 9. The polarizer 8 of the second section 7 of the high-frequency circular waveguide is made in the form of two identical metal plates 12 with a thickness of 0.09λ cf ≤ S≤1.1λ cf , having the shape of an isosceles trapezoid with the length of the lower base 2.6λ cf ≤l n ≤2.8λ cf , the length of the upper base 0.4λ cf ≤l in ≤0.6λ cf and the height h in = (0.16-0, 17) λ cf. The metal plates 12 are located lower bases on the inner walls of the second section 7 of the round waveguide of the high frequency range symmetrically with respect to its axes.

Поляризатор 3 первой секции 2 круглого волновода низкочастотного диапазона расположен в одной плоскости с поляризатором 8 и выполнен в виде двух идентичных металлических пластин 11 толщиной 0.09λср≤S≤1.1λср. Каждая металлическая пластина 11 имеет форму равнобочной трапеции (фиг.2), длина нижнего основания которой 2.6λср≤lн≤2.8λср, длина верхнего основания 0.4λср≤lв≤0.6λср, а высота hн=0,185λср. При этом профиль боковых сторон 13 трапеции этих металлических пластин выполнен гиперболической формы по закону

Figure 00000004
, где x, y - соответственно абсцисса и ордината прямоугольной системы координат XOY, начало которой совпадает с началом нижнего основания, при этом положительная ось ОХ совпадает с нижним основанием трапеции, а положительная ось OY направлена в сторону верхнего основания.The polarizer 3 of the first section 2 of the circular low-frequency waveguide is located in the same plane as the polarizer 8 and is made in the form of two identical metal plates 11 with a thickness of 0.09λ cf ≤S≤1.1λ cf. Each metal plate 11 has the shape of an isosceles trapezoid (figure 2), the length of the lower base of which is 2.6λ sr ≤l n ≤2.8λ sr , the length of the upper base is 0.4λ sr ≤l in ≤0.6λ sr , and the height h n = 0.185λ Wed The profile of the sides 13 of the trapezoid of these metal plates is made of hyperbolic shape according to the law
Figure 00000004
, where x, y are the abscissa and ordinate of the rectangular coordinate system XOY, the origin of which coincides with the beginning of the lower base, with the positive axis OX coinciding with the lower base of the trapezoid, and the positive axis OY directed toward the upper base.

Нижними основаниями металлические пластины 11 расположены на внутренних стенках первой секции 2 круглого волновода низкочастотного диапазона, симметрично относительно его осей.The lower bases of the metal plate 11 are located on the inner walls of the first section 2 of the circular low-frequency waveguide, symmetrically with respect to its axes.

Такая конструкция двухдиапазонного облучателя круговой поляризации позволяет увеличить коэффициент эллиптичности и развязку между ортогональными каналами в диапазоне рабочих частот.This design of a dual-band circular polarized irradiator makes it possible to increase the ellipticity coefficient and decoupling between orthogonal channels in the operating frequency range.

Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля работает следующим образомA double-band feed with circular polarization of the field works as follows

Принимаемая волна круговой поляризации низкочастотного диапазона преобразуется поляризатором 3 в волну линейной поляризации и через продольную щель 4 возбуждает прямоугольный волновод 5 и поступает в приемный тракт.The received wave of circular polarization of the low frequency range is converted by the polarizer 3 into a wave of linear polarization and excites a rectangular waveguide 5 through the longitudinal slot 4 and enters the receiving path.

Электромагнитная линейно-поляризованная волна высокочастотного диапазона, подводимая прямоугольным волноводом 10 через плавный переход 3, возбуждает круглый волновод 7. Поляризатор 8 преобразует линейно-поляризованную волну в волну эллиптической поляризации, которая через плавный переход 6 возбуждает круглый волновод. Проходя через поляризатор 3, волна эллиптической поляризации трансформируется им в волну с поляризацией, близкой к круговой. При этом высокое значение коэффициента эллиптичности излучаемой рупором электромагнитной волны достигается за счет выбора размеров металлических пластин 12 поляризатора 8 и размеров и формы боковых сторон металлических пластин 11 поляризатора 3. Размеры и форма металлических пластин поляризаторов 3 и 8 экспериментально подобраны такими, чтобы после последовательного прохождения линейно-поляризованной волны высокочастотного диапазона через поляризатор 8 высокочастотного диапазона и поляризатор 3 низкочастотного диапазона она приобретала эллиптическую поляризацию с максимально возможным значением коэффициента эллиптичности.An electromagnetic linearly polarized high-frequency wave, supplied by a rectangular waveguide 10 through a smooth transition 3, excites a circular waveguide 7. Polarizer 8 converts a linearly polarized wave into an elliptical polarization wave, which excites a round waveguide through a smooth transition 6. Passing through the polarizer 3, an elliptical polarization wave is transformed by it into a wave with a polarization close to circular. In this case, a high value of the ellipticity coefficient of the electromagnetic wave emitted by the horn is achieved by choosing the dimensions of the metal plates 12 of the polarizer 8 and the size and shape of the sides of the metal plates 11 of the polarizer 3. The dimensions and shape of the metal plates of the polarizers 3 and 8 are experimentally selected so that after successive passage linearly -polarized wave of the high-frequency range through the polarizer 8 of the high-frequency range and the polarizer 3 of the low-frequency range ala elliptical polarization with the maximum possible value of the ellipticity ratio.

В результате экспериментальных исследований макета установлено, что в диапазоне частот 20-22 ГГц и 42-44,5 ГГц коэффициент эллиптичности излучаемой электромагнитной волны достигает максимального значения Кэ≥0,86, а развязка между ортогональными каналами заявляемой конструкции двухдиапазонного облучателя с круговой поляризацией поля - значения L=24,3 дБ в том случае, когда металлические пластины поляризаторов 3 и 8 выполнены в форме равнобочной трапеции с длиной нижнего основания lн=2,7λср, длиной верхнего основания lв=0,5λср и толщиной S=0,1λср, при этом высота hн металлических пластин 11 поляризатора 3 равной hн=0,185λср, и высотой металлических пластин 12 поляризатора 8 hв=0,165λср. При этом изменение размеров lн, lв и S в пределах 2.6λср≤lн≤2.8λср, 0.4λср≤lв≤0.6λср и 0.09λср≤S≤1.1λср практически не ведет к изменению коэффициента эллиптичности Кэ излучаемой волны. Выход размеров металлических пластин за указанные пределы ведет к снижению Кэ. При выбранных значениях lн, lв и S наблюдается жесткая зависимость Кэ излучаемой волны как низкочастотного, так и высокочастотного диапазонов длин волн от значения высот металлических пластин hв и hн. Поэтому необходима последовательная настройка поляризатора. Первоначально настраивается поляризатор низкочастотного диапазона и фиксируется высота hн, а затем подбирается высота металлических пластин высокочастотного диапазона с учетом влияния поляризатора низкочастотного диапазона на Кэ излучаемой волны высокочастотного диапазона. При выбранных размерах lн и S металлических пластин поляризатора низкочастотного диапазона наибольшее значение Кэ излучаемой волны наблюдается при hн=0,185λср. При фиксированном значении hн=0,185λср наиболее высокое значение Кэ излучаемой волны высокочастотного диапазона с учетом взаимного влияния поляризаторов наблюдается при hв=(0,16-0,17)λср.As a result of experimental studies of the layout, it was found that in the frequency range of 20-22 GHz and 42-44.5 GHz, the ellipticity coefficient of the emitted electromagnetic wave reaches a maximum value of K e ≥0.86, and the isolation between the orthogonal channels of the claimed design of the dual-band irradiator with circular polarization of the field - values L = 24.3 dB in the case when the metal plates of the polarizers 3 and 8 are made in the form of an isosceles trapezoid with the length of the lower base l n = 2.7λ sr , the length of the upper base l in = 0.5λ sr and the thickness S = 0,1λ cf , The height h n of metal plates 11 of the polarizer 3, equal h n = 0,185λ Wed, and a height of the metal plates 12 of the polarizer 8 h in = 0,165λ Wed. In this case, the change in the sizes of l n , l in and S within 2.6λ sr ≤l n ≤2.8λ sr , 0.4λ sr ≤l in ≤0.6λ sr and 0.09λ sr ≤S≤1.1λ sr practically does not lead to a change in the coefficient ellipticity K e the emitted wave. Exit the size of metal plates beyond these limits leads to a decrease in K e . For the selected values of l n , l in and S there is a rigid dependence of K e of the emitted wave of both the low-frequency and high-frequency ranges of wavelengths on the values of the heights of the metal plates h in and h n . Therefore, consistent polarization adjustment is required. The low-frequency polarizer is initially tuned and the height h n is fixed, and then the height of the high-frequency metal plates is selected taking into account the influence of the low-frequency polarizer on the K e of the emitted high-frequency wave. With the selected sizes l n and S of the metal plates of the low-frequency polarizer, the highest K e value of the emitted wave is observed at h n = 0.185λ sr . For a fixed value of h n = 0,185λ cf. highest value K e radiated wave high frequency band considering the mutual influence of polarizers when observed at h = (0,16-0,17) λ Wed.

При выбранных размерах металлических пластин выполнение боковых сторон металлических пластин поляризатора 3 низкочастотного диапазона гиперболической формы по предложенному закону улучшает согласование рупора с волновым сопротивлением среды и повышает коэффициент эллиптичности излучаемой волны до значения Кэ≥0,9. При этом поляризационная развязка между ортогональными каналами составляет L=26,4 дБ.With the selected sizes of the metal plates, the execution of the sides of the metal plates of the low-frequency polarizer 3 of the hyperbolic shape according to the proposed law improves the matching of the horn with the wave resistance of the medium and increases the ellipticity coefficient of the emitted wave to a value of K e ≥ 0.9. In this case, the polarization isolation between the orthogonal channels is L = 26.4 dB.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет увеличить коэффициент эллиптичности двухдиапазонного облучателя с круговой поляризацией до значение Кэ≥0,9 и, как следствие, увеличить развязку между ортогональными каналами до 26,4 дБ, обеспечивая тем самым возможность его использования в антеннах радиорелейных и космических станций с поляризационным уплотнением.Thus, the proposed technical solution allows to increase the ellipticity coefficient of a dual-band irradiator with circular polarization to a value of K e ≥0.9 and, as a result, to increase the isolation between orthogonal channels to 26.4 dB, thereby ensuring the possibility of its use in radio-relay and space antennas stations with polarization seal.

Claims (1)

Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля, содержащий последовательно соединенные рупор, первую секцию круглого волновода низкочастотного диапазона с поляризатором, прямоугольный волновод, размещенный перпендикулярно к оси первой секции круглого волновода и связанный с его внутренней областью посредством продольной щели, вторую секцию круглого волновода высокочастотного диапазона с поляризатором, расположенным в одной плоскости с поляризатором первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона, и питающий прямоугольный волновод, причем первая и вторая секции круглого волновода соединены последовательно посредством плавного перехода, а питающий прямоугольный волновод размещен соосно со второй секцией круглого волновода и соединен с ней посредством плавного перехода, отличающийся тем, что поляризатор первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона и поляризатор второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона выполнены каждый в виде двух идентичных металлических пластин толщиной 0,09λср≤S≤1,1λср каждая, где λср - средняя длина волны соответствующего рабочего диапазона, имеющих форму равнобочной трапеции с длиной нижнего основания 2,6λср≤lн≤2,8λср и длиной верхнего основания 0,4λср≤lв≤0,6λср, расположенных нижними основаниями на внутренних стенках соответствующей секции круглого волновода, симметрично относительно его осей, при этом высота hн трапеций поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона выбрана равной hн=0,185λср, а высота hв трапеций поляризатора второй секции круглого волновода высокочастотного диапазона - hв=(0,16-0,17)λср, причем профиль боковых сторон трапеций поляризатора первой секции круглого волновода низкочастотного диапазона выполнен по закону
Figure 00000005
, где x, y - соответственно, абсцисса и ордината прямоугольной системы координат XOY, начало которой совпадает с началом нижнего основания, при этом положительная ось ОХ совпадает с нижним основанием трапеции, а положительная ось OY направлена в сторону верхнего основания.A dual-band circularly polarized irradiator comprising a horn connected in series, a first section of a circular low-frequency waveguide with a polarizer, a rectangular waveguide placed perpendicular to the axis of the first section of the circular waveguide and connected to its inner region by means of a longitudinal slit, a second section of a high-frequency circular waveguide with a polarizer located in the same plane with the polarizer of the first section of the circular low-frequency waveguide, and feeding a rectangular waveguide, wherein the first and second sections of the circular waveguide are connected in series by means of a smooth transition, and the feeding rectangular waveguide is placed coaxially with the second section of the circular waveguide and connected to it by means of a smooth transition, characterized in that the polarizer of the first section of the circular low-frequency waveguide and the polarizer of the second section highband circular waveguide formed each in the form of two identical metal plates 0,09λ cf. ≤S≤1,1λ cf. thickness each, where λ c - mean wavelength corresponding to the operating range in the shape of an isosceles trapezoid with the length of the lower base 2,6λ cf. ≤l n ≤2,8λ cp and upper base length 0,4λ cf. ≤l in ≤0,6λ cf. disposed on the inner bottom of the base the walls of the corresponding section of the circular waveguide, symmetrically relative to its axes, while the height h n of the trapezoid of the polarizer of the first section of the circular waveguide of the low frequency range is chosen equal to h n = 0.185λ sr , and the height h of the trapezoid of the polarizer of the second section of the circular waveguide of the high-frequency range - h in = (0,16-0,17) λ cf , and the profile of the sides of the trapezoid of the polarizer of the first section of the circular waveguide of the low frequency range is made according to the law
Figure 00000005
, where x, y are the abscissa and ordinate of the rectangular coordinate system XOY, whose origin coincides with the beginning of the lower base, with the positive axis OX coinciding with the lower base of the trapezoid, and the positive axis OY directed toward the upper base.
RU2005127617/09A 2005-09-02 2005-09-02 Dual-band circular-polarization feed RU2310955C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127617/09A RU2310955C2 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Dual-band circular-polarization feed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127617/09A RU2310955C2 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Dual-band circular-polarization feed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005127617A RU2005127617A (en) 2007-03-10
RU2310955C2 true RU2310955C2 (en) 2007-11-20

Family

ID=37992292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005127617/09A RU2310955C2 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Dual-band circular-polarization feed

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2310955C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680424C1 (en) * 2018-01-23 2019-02-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Two-band irradiator with combined modal converter
RU2819745C1 (en) * 2023-11-28 2024-05-23 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" (АО "НИИ ТП") Circular polarization monopulse feed

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680424C1 (en) * 2018-01-23 2019-02-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Two-band irradiator with combined modal converter
RU2819745C1 (en) * 2023-11-28 2024-05-23 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" (АО "НИИ ТП") Circular polarization monopulse feed

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005127617A (en) 2007-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Compact, vertically integrated duplex filtenna with common feeding and radiating SIW cavities
US10985472B2 (en) Waveguide slot array antenna
Kumar et al. SIW resonator-based duplex filtenna
Zhou et al. Design of a wideband dual-polarization full-corporate waveguide feed antenna array
US7944324B2 (en) Compact orthomode transduction device optimized in the mesh plane, for an antenna
CN112259962B (en) Dual-band common-aperture antenna array based on dual-mode parallel waveguide
CN107689482B (en) Broadband low-profile dielectric resonator antenna based on two-dimensional periodic structure
Jiang et al. Wideband MIMO directional antenna array with a simple meta-material decoupling structure for X-band applications
CN107681258B (en) Small-sized high-efficiency UHF frequency band low-profile broadband antenna adopting SPP structure
CN109216912B (en) Flower-shaped feed source terminal multi-frequency microstrip antenna loaded with hexagonal ring parasitic branches
CN114256626B (en) Dual-frequency dual-circular polarization efficient common-caliber flat antenna
KR101345764B1 (en) Quasi yagi antenna
US7411564B2 (en) Frequency multiband antenna with photonic bandgap material
CN110380199B (en) Common-caliber dual-band array antenna based on micro-strip grids and patches
Yang et al. Wideband diversity cylindrical dielectric resonator antenna based on multimode resonance
RU2310955C2 (en) Dual-band circular-polarization feed
Qin et al. Low-profile compact tri-band multimode reconfigurable antenna using characteristic mode analysis
Kaur et al. Sub-6 GHz metallic via integrated MIMO antenna array for 5G smartphone
Qiu et al. A dielectric resonator fed wideband metasurface antenna with radiation pattern restoration under its high order modes
Hu et al. Compact Tri-Band Shared-Aperture Antenna With Large Frequency Ratio for 5G Mobile Terminals
Çelik et al. A dual-polarized bandwidth enhanced filtering dipole antenna design for 5g
Gheisanab et al. Self-diplexing Antenna Operating at Sub-6 GHz and Millimeter-wave Frequency Bands
Malleboina et al. Design of Multiband Slot Antenna using SIW Technology
Althuwayb et al. A triple-band dual-fed frequency-flexible SIW cavity-backed slot antenna
Chillakuru et al. Triangular metamaterial loaded antenna for low RCS stealth application

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090903