RU2332758C2 - Combined irradiator - Google Patents
Combined irradiator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332758C2 RU2332758C2 RU2006128626/09A RU2006128626A RU2332758C2 RU 2332758 C2 RU2332758 C2 RU 2332758C2 RU 2006128626/09 A RU2006128626/09 A RU 2006128626/09A RU 2006128626 A RU2006128626 A RU 2006128626A RU 2332758 C2 RU2332758 C2 RU 2332758C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- low
- wave guide
- waveguide
- polariser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенной технике, в частности в технике связи и спутникового телевидения.The invention relates to radio engineering and can be used in antenna technology, in particular in communications and satellite television.
Известен волноводный поляризатор, выполненный в виде круглого волновода, в котором размещена тонкая диэлектрическая пластина, на поверхности которой выполнена густая решетка из диполей [1].Known waveguide polarizer, made in the form of a circular waveguide, in which a thin dielectric plate is placed, on the surface of which a thick lattice of dipoles is made [1].
Недостатком этого поляризатора является то, что он располагается в плоскости, проходящей через ось круглого волновода, и не может быть использован в качестве дополнительного устройства, например в качестве селективного экрана.The disadvantage of this polarizer is that it is located in a plane passing through the axis of the circular waveguide, and cannot be used as an additional device, for example, as a selective screen.
Известен совмещенный облучатель зеркальной антенны, состоящий из двух рупоров, работающих в различных частотных диапазонах и облучающих общий селективный экран, расположенный под углом 45 градусов по отношению к рупорам [2]. Селективный экран выполнен в виде решетки из диполей, настроенных на частоту одного из диапазонов.Known combined irradiator mirror antenna, consisting of two horns operating in different frequency ranges and irradiating a common selective screen located at an angle of 45 degrees with respect to horns [2]. The selective screen is made in the form of a lattice of dipoles tuned to the frequency of one of the ranges.
Недостатком этого устройства является то, что селективный экран не может быть использован в качестве дополнительного устройства, например в качестве поляризатора.The disadvantage of this device is that the selective screen cannot be used as an additional device, for example, as a polarizer.
Известен совмещенный облучатель зеркальной антенны, состоящий из двух соосных круглых волноводов, работающих в различных частотных диапазонах и вложенных друг в друга [3]. Для формирования диаграммы направленности совмещенного облучателя требуемой ширины с целью эффективного облучения зеркальной антенны используют рефлектор, а для формирования поля с круговой поляризацией используют поляризатор.Known combined irradiator mirror antenna, consisting of two coaxial circular waveguides operating in different frequency ranges and embedded in each other [3]. To form the radiation pattern of the combined irradiator of the required width, an reflector is used to effectively irradiate the mirror antenna, and a polarizer is used to form a field with circular polarization.
Недостатками этого облучателя являются сложность конструкции, значительный продольный габарит и низкая эффективность из-за взаимного влияния волноводов. В низкочастотном диапазоне внутренний волновод является запредельным, значительно искажая амплитудное распределение в апертуре внешнего волновода. А диаграмма направленности внутреннего волновода значительно искажается внешним волноводом.The disadvantages of this irradiator are the design complexity, a significant longitudinal dimension and low efficiency due to the mutual influence of the waveguides. In the low-frequency range, the internal waveguide is transcendent, significantly distorting the amplitude distribution in the aperture of the external waveguide. And the directivity pattern of the internal waveguide is significantly distorted by the external waveguide.
В основу настоящего изобретения положена задача создать совмещенный облучатель, обеспечивающий упрощение конструкции.The present invention is based on the task of creating a combined irradiator, which simplifies the design.
Поставленная задача решается тем, что в совмещенном облучателе, содержащем круглый волновод низкочастотного диапазона, в котором размещен поляризатор, а также круглый волновод высокочастотного диапазона, согласно изобретению волновод высокочастотного диапазона закреплен на стенке волновода низкочастотного диапазона сбоку, при этом поляризатор выполнен в виде селективного экрана, расположенного наклонно внутри волновода низкочастотного диапазона и состоящего из тонкой диэлектрической пластины, на которой выполнена густая решетка из резонансных элементов, например диполей, настроенных на частоту высокочастотного диапазона. Дополнительно в волноводе низкочастотного диапазона со стороны апертуры выполнена осесимметричная рассеивающая линза, например, в виде отрезка волновода низкочастотного диапазона с расположенным в нем диэлектрическим цилиндрическим стержнем.The problem is solved in that in a combined irradiator containing a circular low-frequency waveguide in which the polarizer is located, as well as a round high-frequency waveguide, according to the invention, the high-frequency waveguide is fixed to the side of the low-frequency waveguide wall, the polarizer being made in the form of a selective screen, located obliquely inside the low-frequency waveguide and consisting of a thin dielectric plate on which a dense grating is made from resonant elements, for example dipoles, tuned to the frequency of the high-frequency range. Additionally, an axisymmetric scattering lens is made in the low-frequency waveguide from the aperture, for example, in the form of a segment of the low-frequency waveguide with a dielectric cylindrical rod located in it.
Такое выполнение совмещенного облучателя позволяет упростить его конструкцию и повысить эффективность.This embodiment of the combined irradiator allows to simplify its design and increase efficiency.
Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 изображен вариант совмещенного облучателя для офсетного зеркала;- figure 1 shows a variant of a combined feed for an offset mirror;
- на фиг.2 изображены варианты выполнения поляризатора;- figure 2 shows embodiments of the polarizer;
- на фиг.3 изображен вариант совмещенного облучателя для осесимметричного зеркала;- figure 3 shows a variant of the combined feed for an axisymmetric mirror;
- на фиг.4 изображена рассеивающая линза и ее диаграмма направленности.- figure 4 shows a scattering lens and its radiation pattern.
На практике применяются совмещенные облучатели, обеспечивающие прием круговой поляризации в низкочастотном С-диапазоне (3,4...4,2 ГГц) и линейной поляризации в высокочастотном Ku-диапазоне (10,5...12,75 ГГц). Совмещенный облучатель, изображенный на фиг.1, содержит круглый волновод 1 низкочастотного диапазона, присоединительный фланец 2, диэлектрическую пластину-переход 3 на прямоугольное сечение, поляризатор 4 и рефлектор 5 с защитной крышкой 6. Сбоку к волноводу 1 присоединен круглый волновод 7 высокочастотного диапазона с фланцем 8. Ось 9 волновода 7 расположена, например, перпендикулярно оси 10 волновода 1. Поляризатор 4 расположен внутри волновода 1 наклонно и выполнен в виде селективного экрана. Поляризатор 4 изображен на фиг.2а и представляет собой тонкую диэлектрическую пластину 11, на поверхности которой выполнена печатным способом решетка из резонансных отражающих элементов, например параллельных диполей 12. Контур поляризатора 4 представляет собой эллипс. Диполи 12 поляризатора 4 ориентированы перпендикулярно оси 10 волновода 1 и под углом 45 градусов по отношению к вектору электрического поля волны 13 низкочастотного диапазона в месте расположения пластины-перехода 3. Вектор электрического поля волны 14 высокочастотного диапазона параллелен диполям 12. Между апертурой 15 волновода 1 и поляризатором 4 выполнен регулярный участок 16 волновода 1. Поляризатор 4 приклеен к стенке круглого волновода 1.In practice, combined irradiators are used to provide circular polarization in the low-frequency C-band (3.4 ... 4.2 GHz) and linear polarization in the high-frequency Ku-band (10.5 ... 12.75 GHz). The combined irradiator shown in Fig. 1 contains a
Рассмотрим принцип работы облучателя. В низкочастотном диапазоне составляющая волны 13, параллельная диполям 12, испытывает замедление, в то время как составляющая волны 13, перпендикулярная диполям 12, проходит практически без замедления. Количество и расположение диполей 12 подобрано таким образом, что поляризатор 4 в низкочастотном диапазоне согласован и обеспечивает внесение дифференциального фазового сдвига в 90 градусов. Рефлектор 5 обеспечивает формирование диаграммы направленности, требуемой для эффективного облучения офсетного зеркала. В высокочастотном диапазоне диполи 12 поляризатора 4 являются резонансными и достаточно густо расположенными для обеспечения хорошей отражательной способности. Волна 14 высокочастотного диапазона излучается волноводом 7 и распространяется по плавному переходу, образованному поляризатором 4 и стенкой круглого волновода 1. На участке 16 регулярного участка волновода 1 за счет принудительного преломления происходит выравнивание фазового фронта волны, что приводит к формированию диаграммы направленности, требуемой для эффективного облучения офсетного зеркала. Реализован плоский поляризатор 4, содержащий решетку из 25 рядов диполей, общее число диполей равно 87. Уровень поляризационной развязки на частоте 3,675 ГГц составил 25 дБ.Consider the principle of operation of the irradiator. In the low-frequency range, the component of wave 13 parallel to
Для обеспечения работы устройства в Ku-диапазоне на круговой поляризации диполи 12 поляризатора 4 могут быть выполнены с взаимно перпендикулярной ориентацией [4], например, как изображено на фиг.2б.To ensure the operation of the device in the Ku-band on circular polarization, the
Вариант облучателя для осесимметричного зеркала изображен на фиг.3 и отличается выполнением излучающей части. Для формирования требуемой широкой диаграммы направленности в низкочастотном диапазоне на круглый волновод 1 установлен рефлектор 17, имеющий, например, концентрические канавки. В высокочастотном диапазоне необходимо расширить диаграмму направленности с помощью рассеивающей линзы. Осесимметричная линза представляет собой участок регулярного волновода 1, в котором со стороны апертуры 15 волновода 1 установлен соосно диэлектрический цилиндрический стержень 18, закрепленный, например, непосредственно на защитной диэлектрической крышке 19. В этом случае в волноводе 1 образуются два канала распространения волны. Один канал представляет собой цилиндрический стержень 18, волна в котором испытывает замедление на 180 градусов. Другой канал образован оставшимся пространством с воздушным заполнением. Благодаря противофазному кольцевому участку поля в апертуре волновода 1 формируется более широкая диаграмма направленности [5]. Поле в апертуре волновода 1 в этом случае согласовано с полем, формируемым в фокальной плоскости зеркальной антенны при падении на нее плоской волны, что приводит к повышению эффективности облучателя. На фиг.4а, б изображена рассеивающая линза и ее диаграммы направленности, имеющие столообразный вид и пригодные для эффективного облучения осесимметричного зеркала. Кривой 20 соответствует диаграмма направленности в Е-плоскости, кривой 21 - в Н-плоскости. Стержень 18 выполнен из фторопласта длиной 35 мм и диаметром 16 мм. Диаметр волновода 1 равен 61 мм. При этом цилиндрический стержень 18 в С-диапазоне представляет собой трансформатор сопротивлений, обеспечивающий улучшение согласования апертуры 15 волновода 1 со свободным пространством.A variant of the irradiator for an axisymmetric mirror is shown in figure 3 and differs in the implementation of the radiating part. To form the desired wide radiation pattern in the low frequency range, a
Предлагаемое решение открывает также возможность оборудования имеющихся облучателей С-диапазона насадками Ku-диапазона для расширения их функциональных возможностей. В этом случае соединяют круглые волноводы имеющегося облучателя С-диапазона и предлагаемого облучателя без использования присоединительного фланца 2 и пластины перехода 3.The proposed solution also opens up the possibility of equipping existing C-band irradiators with Ku-band nozzles to expand their functionality. In this case, the circular waveguides of the existing C-band irradiator and the proposed irradiator are connected without using a connecting
Положительный эффект предлагаемого устройства заключается в упрощении конструкции за счет совмещения функций, в частности поляризатор 4 в виде селективного экрана и волновод 1 низкочастотного диапазона используются для канализации волн обоих диапазонов, а стержень 18 используется как рассеивающая линза и как трансформатор сопротивлений. Другим достоинством облучателя является повышение его эффективности за счет увеличения приемной апертуры и более равномерного амплитудного распределения в ней, что приводит к повышению коэффициента усиления зеркальной антенны.The positive effect of the proposed device is to simplify the design by combining functions, in particular, a
Предложенное техническое решение может быть использовано в различных антеннах для систем связи и спутникового телевидения.The proposed technical solution can be used in various antennas for communication systems and satellite television.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ № 2265922, Н01Р 1/161, 2004.1. RF patent No. 2265922,
2. А.с. СССР № 141515, H01Q 15/16, 1961.2. A.S. USSR No. 141515,
3. Патент США № 4819005, кл. 343/786, 1986.3. US patent No. 4819005, CL. 343/786, 1986.
4. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Т., Терешин О.Н., Антенны УКВ. - Ч.2. М.: «Связь», 1977, стр.175, 176.4. Eisenberg G.Z., Yampolsky V.T., Tereshin O.N., Antennas for VHF. -
5. Сборник. Антенны, вып.1 (92), 2005, стр.59-62.5. Collection. Antennas, issue 1 (92), 2005, pp. 59-62.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006128626/09A RU2332758C2 (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Combined irradiator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006128626/09A RU2332758C2 (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Combined irradiator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006128626A RU2006128626A (en) | 2008-02-20 |
RU2332758C2 true RU2332758C2 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=39266667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006128626/09A RU2332758C2 (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Combined irradiator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332758C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461928C1 (en) * | 2011-04-01 | 2012-09-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проекто-конструкторское бюро "Деталь" | Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array |
-
2006
- 2006-08-07 RU RU2006128626/09A patent/RU2332758C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461928C1 (en) * | 2011-04-01 | 2012-09-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проекто-конструкторское бюро "Деталь" | Combined monopulse cassegrain antenna with excitation from phased antenna array |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006128626A (en) | 2008-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Four-OAM-mode antenna with traveling-wave ring-slot structure | |
US8937577B2 (en) | Substrate lens antenna device | |
Chaharmir et al. | Design of broadband, single layer dual-band large reflectarray using multi open loop elements | |
Dadgarpour et al. | One-and two-dimensional beam-switching antenna for millimeter-wave MIMO applications | |
Davis et al. | Experimental investigations into a linearly polarized radial slot antenna for DBS TV in Australia | |
KR101405283B1 (en) | Planar horn array antenna | |
US8633861B2 (en) | Waveguide radiating element of an antenna suitable to operate in the Wi-Fi band, and system for measuring the performances of an antenna operating in the C band and using such a radiating element | |
US9246225B2 (en) | Low-noise-figure aperture antenna | |
JP2004015408A (en) | Slot array antenna | |
Vidarsson et al. | Conformal parallel plate waveguide polarizer integrated in a geodesic lens antenna | |
Lee et al. | Large-aperture metamaterial lens antenna for multi-layer MIMO transmission for 6G | |
Edalati et al. | A novel cavity backed monopole antenna with UWB unidirectional radiation | |
Zetterstrom et al. | Additively manufactured half-Gutman lens antenna for mobile satellite communications | |
RU2435263C1 (en) | Dual-band antenna | |
Malhat et al. | Planar reconfigurable plasma leaky-wave antenna with electronic beam-scanning for MIMO applications | |
RU2755403C1 (en) | Non-directional antenna of horizontal polarization | |
RU2332758C2 (en) | Combined irradiator | |
KR101590788B1 (en) | Ultra wideband dual circular polarization planar waveguide antenna | |
Yoon et al. | Bandwidth enhancement of single-layer microstrip reflectarrays with multi-dipole elements | |
RU195632U1 (en) | Two-channel transceiver antenna system with improved polarization isolation characteristic | |
KR101813227B1 (en) | Antenna Apparatus | |
EP1821365A1 (en) | Antenna device | |
Yang et al. | Highly-integrated folded Reflectarray for generation of Bessel beam carrying orbital angular momentum | |
RU88854U1 (en) | SLOT ANTENNA ARRAY | |
US10573973B2 (en) | Cavity-backed radiating element and radiating array including at least two radiating elements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120808 |