RU2364998C1 - Broad-band blister - Google Patents
Broad-band blister Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364998C1 RU2364998C1 RU2008104464/09A RU2008104464A RU2364998C1 RU 2364998 C1 RU2364998 C1 RU 2364998C1 RU 2008104464/09 A RU2008104464/09 A RU 2008104464/09A RU 2008104464 A RU2008104464 A RU 2008104464A RU 2364998 C1 RU2364998 C1 RU 2364998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- frequency
- fairing
- dielectric constant
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным антенным обтекателям.The invention relates to antenna-feeder devices, mainly to broadband antenna fairings.
Известен антенный обтекатель, содержащий стенку из диэлектрического материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, с диэлектрической стенкой, соответствующей полуволновой электрической толщине на рабочей частоте: Каплун В.А. Обтекатели антенн СВЧ. М.: Советское радио, 1974 г. 238 с. Структура стенки обтекателя состоит из одного или нескольких слоев материалов с известными частотно-независимыми значениями диэлектрической проницаемости в рабочей полосе частот. Геометрическая толщина стенки подбирается эквивалентной полуволновой электрической толщине на средней по диапазону резонансной частоте.Known antenna cowl containing a wall of dielectric material in the form of a cap equipped with a mount to the aircraft, with a dielectric wall corresponding to a half-wave electric thickness at the operating frequency: Kaplun V.A. Microwave Fairings M .: Soviet Radio, 1974, 238 p. The structure of the fairing wall consists of one or more layers of materials with known frequency-independent permittivity values in the working frequency band. The geometric wall thickness is selected equivalent to the half-wave electric thickness at the resonance frequency average over the range.
Известно, что реализация на одной частоте полуволновой электрической толщины стенки за счет резонансного согласования стенки со свободным пространством, позволяет получить минимальный уровень отражения падающей волны и максимальную величину прошедшего поля. Это соответственно является условием для получения минимального искажения фазы прошедшего через обтекатель поля падающей волны.It is known that the implementation of the half-wave electric wall thickness at the same frequency due to the resonant matching of the wall with the free space allows one to obtain the minimum reflection level of the incident wave and the maximum value of the transmitted field. This, respectively, is a condition for obtaining a minimum phase distortion of the incident wave field transmitted through the fairing.
Применение для конструирования стенки обтекателя диэлектрического материала, обладающего частотно-независимой диэлектрической проницаемостью в рабочей полосе частот, приводит к росту или уменьшению электрической толщины стенки при отклонении рабочей частоты от средней, на которую «настроена» стенка обтекателя.The use of a dielectric material with a frequency-independent dielectric constant in the working frequency band for constructing the fairing wall leads to an increase or decrease in the electric thickness of the wall when the working frequency deviates from the average frequency on which the fairing wall is “tuned”.
Обтекатель с резонансной стенкой, изготовленный по данному техническому решению, вносит минимально возможные искажения в поле падающей волны на резонансной частоте, но пропорционально увеличению рабочей полосы значительно возрастает величина искажений, вносимых обтекателем в поле падающей волны.A fairing with a resonant wall made according to this technical solution introduces the minimum possible distortions in the field of the incident wave at the resonant frequency, but in proportion to the increase in the working band, the amount of distortion introduced by the fairing in the field of the incident wave increases significantly.
Известен широкополосный обтекатель для совмещенного диапазона с полуволновой стенкой для высокочастотного диапазона (94 ГГц) и соответственно «тонкой» по электрической толщине для диапазона 9,345 ГГц: патент USA №6028565. Н01Q 1/42, 19 ноября 1996 г.Known broadband fairing for the combined range with a half-wave wall for the high frequency range (94 GHz) and, accordingly, "thin" in electrical thickness for the range of 9.345 GHz: US patent No. 6028565.
При использовании материалов с частотно-независимыми диэлектрическими свойствами реализация полуволновой электрической толщины стенки обтекателя невозможна для широкой частотной полосы. Поэтому в широкополосном антенном обтекателе, работающем в совмещенных диапазонах, применяется структура стенки с «тонкой» электрической толщиной, менее 0,1 длины волны, за счет снижения геометрической толщины для низкочастотного диапазона, которая является полуволновой по электрической толщине для высокочастотной области. Даже незначительное увеличение электрической толщины стенки вносит обтекателем в падающее поле значительные искажения.When using materials with frequency-independent dielectric properties, the realization of the half-wave electric thickness of the fairing wall is impossible for a wide frequency band. Therefore, in a broadband antenna fairing operating in combined ranges, a wall structure with a “thin” electric thickness of less than 0.1 wavelength is used due to a decrease in the geometric thickness for the low-frequency range, which is half-wave electric thickness for the high-frequency region. Even a slight increase in the electric thickness of the wall introduces significant distortions into the incident field by the fairing.
Так как уменьшение толщины стенки ограничивается теплофизическими требованиями к обтекателю, искажения, вносимые в падающее поле из-за конечной толщины стенки, оказываются значительными, что приводит к высоким ошибкам пеленга. Кроме того, из-за отличия электрической толщины стенки от полуволновой, недостатком применения такой структуры является низкий коэффициент прохождения обтекателя.Since the decrease in wall thickness is limited by the thermophysical requirements for the fairing, the distortions introduced into the incident field due to the finite wall thickness turn out to be significant, which leads to high bearing errors. In addition, due to the difference in the electric thickness of the wall from half-wave, the disadvantage of using this structure is the low transmission coefficient of the fairing.
Наиболее близким техническим решением является антенный обтекатель по патенту RU №2054763, H01Q 1/42, 12.04.1993, содержащий стенку из диэлектрического материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, для уменьшения искажений вносимых обтекателем в падающее поле в широкой полосе частот, в качестве диэлектрического материала использован диэлектрический материал с тангенсом диэлектрических потерь, лежащим в пределах 0,02<tg(δ)<0,01, а толщина однослойной стенки выбрана из условияThe closest technical solution is the antenna cowl according to patent RU No. 2054763,
где d - толщина однослойной стенки,where d is the thickness of the single layer wall,
λ - длина волны в свободном пространстве,λ is the wavelength in free space,
ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала однослойной стенки.ε is the dielectric constant of the dielectric material of a single-layer wall.
Недостатком прототипа является то, что при выбранной геометрической толщине и диэлектрической проницаемости материала, независимой от частоты, стенка настроена по электрической толщине только на одну из частот рабочего диапазона, которая является полуволновой. При увеличении широкополосности, пропорционально увеличению рабочей частотной полосы, растет по диапазону неравномерность электрической толщины стенки относительно «настроенной» на среднюю частоту, которая приводит к увеличению искажений, вносимых обтекателем, в поле падающей волны.The disadvantage of the prototype is that with the selected geometric thickness and dielectric constant of the material, independent of frequency, the wall is configured in electric thickness to only one of the frequencies of the operating range, which is half-wave. With an increase in broadband, proportional to an increase in the working frequency band, the non-uniformity of the electric thickness of the wall with respect to the “tuned” medium frequency increases over the range, which leads to an increase in the distortions introduced by the fairing in the field of the incident wave.
Кроме того, для увеличения широкополосности обтекателя предлагается увеличить тангенс угла диэлектрических потерь. Но применение в конструкции стенки обтекателя материала с увеличенным тангенсом угла диэлектрических потерь маскирует частотную неоднородность искажения поля падающей волны. Собственные характеристики антенной системы под обтекателем со стенкой из материала с более высоким тангенсом угла диэлектрических потерь будут иметь более расплывчатые и хуже настроенные, менее чувствительные пеленгационные характеристики, в частности более низкий уровень глубины нуля разностного канала пеленгатора.In addition, to increase the wideband fairing, it is proposed to increase the dielectric loss tangent. But the use of material with an increased tangent of the dielectric loss angle in the construction of the wall of the cowl disguises the frequency inhomogeneity of the distortion of the field of the incident wave. The intrinsic characteristics of an antenna system under a cowl with a wall of material with a higher dielectric loss tangent will have more vague and less tuned, less sensitive direction-finding characteristics, in particular a lower level of zero depth of the direction finder differential channel.
Также недостатком прототипа является то, что при росте тангенса угла диэлектрических потерь возрастают прямые тепловые потери сигнала падающей волны в стенке обтекателя. Это приводит к уменьшению коэффициента прохождения и, как следствие, снижению дальности обнаружения цели.Another disadvantage of the prototype is that with an increase in the dielectric loss tangent, direct thermal losses of the incident wave signal in the cowl wall increase. This leads to a decrease in the transmission coefficient and, as a consequence, a decrease in the detection range of the target.
Задачей изобретения является снижение искажений, вносимых обтекателем, в поле падающей волны в рабочем диапазоне частот.The objective of the invention is to reduce the distortion introduced by the fairing in the field of the incident wave in the working frequency range.
Достигается задача тем, что предложен широкополосный обтекатель, содержащий стенку из диэлектрического материала в форме колпака, снабженный узлом крепления к летательному аппарату, отличающийся тем, что стенка выполнена из материала с частотно-зависимым распределением диэлектрической проницаемостиThe objective is achieved in that a broadband fairing is proposed, comprising a cap-shaped dielectric material wall equipped with an attachment unit to the aircraft, characterized in that the wall is made of a material with a frequency-dependent dielectric constant distribution
геометрическая толщина стенки выбирается из условияgeometric wall thickness is selected from the condition
при этом электрическая толщина стенки кратна половине длины волны в рабочем диапазоне частот, a α, αmin и αмaх - усредненный, минимальный и максимальный углы падения электромагнитной волны для выбранной формы обтекателя, FCP - средняя частота рабочего диапазона, с - скорость света, n = 1, 2… - натуральное число.the electric wall thickness is a multiple of half the wavelength in the working frequency range, a α, α min and α max are the average, minimum and maximum angles of incidence of the electromagnetic wave for the selected shape of the fairing, F CP is the average frequency of the working range, s is the speed of light, n = 1, 2 ... is a natural number.
Выполнение обтекателя со стенкой из материала, для которого реализованы условия по предлагаемому техническому решению с частотно-зависимым распределением диэлектрической проницаемости, позволяет уменьшить влияние изменения электрической толщины стенки и за счет улучшения согласования стенки со свободным пространством снизить искажения, вносимые стенкой в фазу поля падающей волны.Performing a fairing with a wall of material for which the conditions for the proposed technical solution with a frequency-dependent distribution of dielectric permittivity are implemented, allows to reduce the influence of changes in the electric thickness of the wall and to reduce distortions introduced by the wall into the phase field of the incident wave by improving the matching of the wall with free space.
Авторы установили, что в заявляемой конструкции широкополосного обтекателя для предложенного условия выбора геометрической толщины стенки электрическая толщина будет соответствовать кратной половине длины волны, а это необходимо для минимизации искажений вносимых обтекателем в поле падающей волны.The authors found that in the claimed design of the broadband fairing for the proposed condition for choosing the geometric wall thickness, the electrical thickness will correspond to a multiple of half the wavelength, and this is necessary to minimize the distortion introduced by the fairing in the field of the incident wave.
Определение величины электрической толщины стенки обтекателя кратной половине длины волны достигается применением рекуррентной процедуры уточнения выбора величины геометрической толщины с учетом формы обтекателя и частотно-зависимым распределением диэлектрической проницаемости материала, и наоборот.The determination of the electric thickness of the cowl wall multiple of half the wavelength is achieved by applying the recurrent procedure to refine the choice of the geometric thickness taking into account the shape of the cowl and the frequency-dependent distribution of the dielectric constant of the material, and vice versa.
Для доказательства преимущества предлагаемого технического решения проведены расчетные эксперименты, результаты которых представлены ниже.To prove the advantages of the proposed technical solution, computational experiments were carried out, the results of which are presented below.
На фиг.1 представлены расчетные зависимости коэффициента прохождения для ТЕ волны [Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Изд. «Наука», М., 1973, 720 с.] в диапазоне частот от FH=10 до FВ=15 ГГц при падении плоской волны на плоский слой диэлектрика с углом α=63 град для различных распределений диэлектрической проницаемости материала стенки по диапазону. Толщина слоя h=6,75 мм была определена расчетом при условии, что стенка равна полуволновой электрической толщине на нижней частоте 10 ГГц для ε(FН)=5,8.Figure 1 presents the calculated dependence of the transmission coefficient for the TE wave [Born M., Wolf E. Fundamentals of optics. Ed. "Science", Moscow, 1973, 720 pp.] In the frequency range from F H = 10 to F B = 15 GHz when a plane wave is incident on a plane dielectric layer with an angle α = 63 degrees for different distributions of the dielectric constant of the wall material over the range . The layer thickness h = 6.75 mm was determined by calculation, provided that the wall is equal to the half-wave electric thickness at the lower frequency of 10 GHz for ε (F H ) = 5.8.
Зависимость 1 соответствует частотно-независимому, равномерному распределению диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(F)=5,8.
Зависимость 2 соответствует монотонному уменьшению диэлектрической проницаемости по диапазону частот от ε(FН)=5,8 до ε(FВ)=3,1.
Зависимость 3 соответствует монотонному уменьшению диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(FН)=5,8 до ε(FВ)=4,1.
Зависимость 4 соответствует монотонному уменьшению диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(FН)=5,8 до ε(FВ)=2,1.
Зависимость 5 соответствует монотонному уменьшению диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(FН)=5,8 до ε(FВ)=6,2.
Зависимость 6 соответствует монотонному увеличению диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(FН)=5,8 до ε(FВ)=6,8.
Из фиг.1 видно, что коэффициент прохождения для материала с уменьшением диэлектрической проницаемости по диапазону частот (зависимости 2, 3, 4) выше, чем для материала с частотно-независимым распределением диэлектрической проницаемости по диапазону частот (зависимость 1) и выше, чем для материала с увеличением диэлектрической проницаемости по диапазону частот (зависимость 5, 6). Видно, что наилучшая зависимость 2 коэффициента прохождения от частоты для стенки, выполненной из материала, имеющего зависимость диэлектрической проницаемостью от частоты по предлагаемому техническому решению.Figure 1 shows that the transmission coefficient for a material with a decrease in dielectric constant in the frequency range (
Поэтому по предлагаемому техническому решению при конструировании широкополосных обтекателей необходимо применять конструкцию обтекателя, выполненного по предлагаемому техническому решению.Therefore, according to the proposed technical solution, when designing broadband fairings, it is necessary to apply the design of the fairing made according to the proposed technical solution.
На фиг.2-7 представлены проведенные модельные электродинамические расчеты коэффициента прохождения обтекателя оживальной формы для стенки толщинойFigure 2-7 presents the model electrodynamic calculations of the coefficient of transmission of the fairing of a lively shape for a wall with a thickness of
h=6,7 мм в частотном диапазоне от FH=10 до FВ=15 ГГц (на трех частотах: FH=10, FCP=12,5, FB=15), с распределениями диэлектрической проницаемости по частоте в соответствии с фиг.1.h = 6.7 mm in the frequency range from F H = 10 to F B = 15 GHz (at three frequencies: F H = 10, F CP = 12.5, F B = 15), with frequency distributions of dielectric constant in accordance with figure 1.
На фиг.2 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости коэффициента прохождения для Е поляризации от угла поворота обтекателя, со стенкой из материала с частотно-независимым распределением диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(F)=4,09.Figure 2 shows the calculated dependences of the transmission coefficient for E polarization on the angle of rotation of the fairing, corresponding to three frequencies, with a wall of material with a frequency-independent distribution of the dielectric constant in the frequency range ε (F) = 4.09.
На фиг.3 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости коэффициента прохождения для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с уменьшением диэлектрической проницаемости по диапазону частот: ε(FН)=4,59, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=3,59.Figure 3 shows the calculated dependences of the transmission coefficient for E polarization corresponding to three frequencies on the rotation angle of the fairing with a wall of material with a decrease in dielectric constant in the frequency range: ε (F H ) = 4.59, ε (F CP ) = 4.09 , ε (F B ) = 3.59.
На фиг.4 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости коэффициента прохождения для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с уменьшением диэлектрической проницаемости по диапазону частот: ε(FH)=5,8, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=3,1.Figure 4 shows the calculated dependences of the transmission coefficient for E polarization on the angle of rotation of the fairing with a wall of material corresponding to three frequencies with a decrease in the dielectric constant in the frequency range: ε (F H ) = 5.8, ε (F CP ) = 4.09 , ε (F B ) = 3.1.
На фиг.5 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости коэффициента прохождения для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с уменьшением диэлектрической проницаемости по диапазону частот от ε(FН)=6,09, ε(FCP)=4,09, ε(FВ)=2,09.Figure 5 shows the calculated dependences of the transmission coefficient for E polarization corresponding to three frequencies on the angle of rotation of the fairing with a wall of material with a decrease in the dielectric constant in the frequency range from ε (F H ) = 6.09, ε (F CP ) = 4.09 , ε (F B ) = 2.09.
На фиг.6 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости коэффициента прохождения для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с увеличением диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(FН)=2,09, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=6,09.Figure 6 shows the calculated dependences of the transmission coefficient for E polarization on the angle of rotation of the fairing with a wall of material corresponding to three frequencies with an increase in dielectric constant in the frequency range ε (F H ) = 2.09, ε (F CP ) = 4.09, ε (F B ) = 6.09.
На фиг.7 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости коэффициента прохождения для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с увеличением диэлектрической проницаемости по диапазону частот от ε(FН)=3,09, ε(FCP)=4,09, ε(FВ)=5,09.Fig. 7 shows the calculated dependences of the transmission coefficient for the E polarization on the angle of rotation of the fairing with a wall of material corresponding to three frequencies with an increase in the dielectric constant in the frequency range from ε (F H ) = 3.09, ε (F CP ) = 4.09 , ε (F B ) = 5.09.
Из представленных фиг.2-7 видно, что минимальные и усредненные величины коэффициента прохождения обтекателя со стенкой из материалов с диэлектрической проницаемостью, спадающей по диапазону частот (фиг.3, 4, 5), выше, чем для материала с частотно-независимым распределением диэлектрической проницаемостью по диапазону частот (фиг.2), и выше, чем для материалов с увеличением диэлектрической проницаемости по диапазону частот (фиг.6, 7). Видно, см. фиг.4, что наилучшая зависимость коэффициента прохождения от частоты для обтекателя, выполненного по предлагаемому техническому решению, со стенкой из материала, имеющего предлагаемую в техническом решении зависимость диэлектрической проницаемостью от частоты.From the presented Fig.2-7 shows that the minimum and average values of the coefficient of transmission of a fairing with a wall of materials with a dielectric constant falling over the frequency range (Figs. 3, 4, 5) is higher than for a material with a frequency-independent dielectric distribution permeability in the frequency range (Fig.2), and higher than for materials with an increase in dielectric constant in the frequency range (Fig.6, 7). It can be seen, see figure 4, that the best dependence of the transmission coefficient on frequency for a fairing made according to the proposed technical solution, with a wall of material having the frequency-dependent dielectric constant proposed in the technical solution.
Поэтому при конструировании широкополосных обтекателей необходимо применять конструкцию, выполненную по предлагаемому техническому решению.Therefore, when designing broadband fairings, it is necessary to apply a design made according to the proposed technical solution.
Проведенные модельные электродинамические расчеты крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации обтекателя оживальной формы с толщиной стенки h=6,7 мм в частотном диапазоне от FH=10 до FВ=15 ГГц (на трех частотах FH=10, FCP=12,5, FВ=15 ГГц) с различными распределениями диэлектрической проницаемости по частоте представлены на фиг.8-13.Model electrodynamic calculations of the steepness of the direction-finding error for the E polarization of a live-shaped cowl with a wall thickness h = 6.7 mm in the frequency range from F H = 10 to F B = 15 GHz (at three frequencies F H = 10, F CP = 12, 5, F B = 15 GHz) with different distributions of the dielectric constant in frequency are shown in FIGS. 8-13.
На фиг.8 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с частотно-независимым, равномерным распределением диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(F)=4,09.Fig. 8 shows the calculated dependences of the steepness of the direction-finding error for E polarization versus the angle of rotation of the cowling with a wall of material with a frequency-independent, uniform distribution of the dielectric constant in the frequency range ε (F) = 4.09.
На фиг.9 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с уменьшением диэлектрической проницаемости по диапазону частот от ε(FН)=4,59, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=3,09Figure 9 shows the calculated dependences of the steepness of the direction finding error for E polarization versus the angle of rotation of the cowling with a wall of material with a decrease in dielectric constant in the frequency range from ε (F H ) = 4.59, ε (F CP ) = 4, 09, ε (F B ) = 3.09
На фиг.10 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с уменьшением диэлектрической проницаемости по диапазону частот от ε(FН)=5,8, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=3,1.Figure 10 shows the calculated dependences of the steepness of the direction finding error for E polarization versus the angle of rotation of the cowling with a wall of material with a decrease in dielectric constant in the frequency range from ε (F H ) = 5.8, ε (F CP ) = 4, 09, ε (F B ) = 3.1.
На фиг.11 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с уменьшением диэлектрической проницаемости по диапазону частот: ε(FН)=6,09, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=2,09.Figure 11 shows the calculated dependences of the steepness of the direction finding error for E polarization versus the angle of rotation of the fairing with a wall of material with a decrease in dielectric constant in the frequency range: ε (F H ) = 6.09, ε (F CP ) = 4, 09, ε (F B ) = 2.09.
На фиг.12 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с увеличением диэлектрической проницаемости по диапазону частот от ε(FН)=2,09, ε(FCP)=4,09, ε(FВ)=6,09.12 shows the calculated dependences of the steepness of the direction-finding error for E polarization versus the angle of rotation of the cowling with a wall of material with an increase in dielectric constant in the frequency range from ε (F H ) = 2.09, ε (F CP ) = 4, 09, ε (F B ) = 6.09.
На фиг.13 представлены соответствующие трем частотам расчетные зависимости крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой из материала с увеличением диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(FН)=3,09, ε(FCP)=4,09, ε(FВ)=5,09.13 shows the calculated dependences of the steepness of the direction finding error for E polarization versus the angle of rotation of the cowling with a wall of material with increasing dielectric constant in the frequency range ε (F H ) = 3.09, ε (F CP ) = 4.09 , ε (F B ) = 5.09.
Из сравнения фиг.10 и 8, 9, 11, 12, 13 видно, что для обтекателя, выполненного по предлагаемому техническому решению, изменения крутизны в рабочем диапазоне частот значительно ниже, чем для обтекателей, выполненных из материалов с другими распределениями диэлектрической проницаемости по частоте (Фиг.9, 11, 12, 13), или для обтекателя, выполненного из материала с частотно-независимым, равномерным распределением диэлектрической проницаемости по частоте (Фиг.8).From a comparison of FIGS. 10 and 8, 9, 11, 12, 13, it is seen that for a cowl made according to the proposed technical solution, the steepness changes in the operating frequency range are much lower than for cowls made of materials with other frequency distributions of dielectric permittivity (Fig. 9, 11, 12, 13), or for a cowl made of a material with a frequency-independent, uniform distribution of dielectric constant in frequency (Fig. 8).
Улучшить радиотехнические характеристики обтекателя, выполненного по предлагаемому техническому решению, возможно с использованием метода профилирования стенки [Крылов В.П., Подольхов И.В., Ромашин В.Г., Шадрин А.П. Метод математического профилирования антенных обтекателей. Радиотехника №11, 2002 г., стр.20-24].It is possible to improve the radio technical characteristics of a fairing made according to the proposed technical solution using the method of wall profiling [Krylov V.P., Podolkhov I.V., Romashin V.G., Shadrin A.P. The method of mathematical profiling of antenna fairings. Radio engineering No. 11, 2002, pp. 20-24].
На фиг.14 представлены соответствующие трем частотам (нижней, средней и верхней: FH=10, FCP=12,5, FB=15 ГГц) частотного диапазона расчетные зависимости пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя со стенкой, выполненной из материала с распределением по техническому решению диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(FН)=5,8, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=3,1 и стенкой равной толщины.On Fig presents the corresponding three frequencies (lower, middle and upper: F H = 10, F CP = 12.5, F B = 15 GHz) of the frequency range the calculated dependence of the direction finding error for E polarization from the angle of rotation of the fairing with the wall made from a material with a dielectric constant distribution over the frequency range ε (F Н ) = 5.8, ε (F CP ) = 4.09, ε (F B ) = 3.1 and a wall of equal thickness.
На фиг.15, 16 приведены соответствующие трем частотам (нижней, средней и верхней: FH=10, FCP=12,5, FB=15 ГГц) рабочего диапазона расчетные зависимости пеленгационной ошибки и ее крутизны для Е поляризации от угла поворота обтекателя, выполненного по техническому решению, с профилированной стенкой, выполненной из материала с предлагаемым распределением диэлектрической проницаемости по диапазону частот ε(F) от ε(FН)=5,8, ε(FCP)=4,09, ε(FB)=3,1 для 10, 12,5, 15 ГГц частот соответственно.On Fig, 16 shows the corresponding three frequencies (lower, middle and upper: F H = 10, F CP = 12.5, F B = 15 GHz) of the operating range, the calculated dependence of the direction finding error and its slope for E polarization from the angle of rotation a fairing made according to the technical solution, with a profiled wall made of material with the proposed distribution of dielectric constant in the frequency range ε (F) from ε (F Н ) = 5.8, ε (F CP ) = 4.09, ε (F B ) = 3.1 for 10, 12.5, 15 GHz frequencies, respectively.
Из фиг.15 видно, что обтекатель, выполненный по предлагаемому техническому решению, с профилированной стенкой, выполненной из материала с предлагаемым распределением диэлектрической проницаемости диапазону частот ε(F), имеет максимальную пеленгационную ошибку в рабочем диапазоне частот не более 4 мин.From Fig.15 it can be seen that the fairing made according to the proposed technical solution, with a profiled wall made of a material with the proposed distribution of the dielectric constant of the frequency range ε (F), has a maximum direction finding error in the operating frequency range of not more than 4 minutes
Из фиг.16 видно, что обтекатель, выполненный по предлагаемому техническому решению, с профилированной стенкой имеет максимальную крутизну пеленгационной ошибки не более 0,007 град/град.From Fig.16 it can be seen that a cowl made according to the proposed technical solution with a profiled wall has a maximum steepness of direction finding error of not more than 0.007 deg / deg.
Полученные характеристики лучше, чем для непрофилированного обтекателя, выполненного по предлагаемому техническому решению, но с равнотолщинной стенкой (смотри для сравнения фиг.10), для которого изменение крутизны пеленгационной ошибки составило от -0,01 до +0,043 град./град.The obtained characteristics are better than for a non-profiled fairing made according to the proposed technical solution, but with an equal thickness wall (see figure 10 for comparison), for which the change in the steepness of the direction-finding error was from -0.01 to +0.043 degrees / degree.
Для улучшения прочностных, теплофизических и радиотехнических характеристик обтекатель по данному техническому решению можно выполнить с многослойной стенкой.To improve the strength, thermophysical and radio technical characteristics, the fairing according to this technical solution can be made with a multilayer wall.
На фиг.17, 18 и 19 представлены соответствующие трем частотам (нижней, средней и верхней: FH=10, FCP=12,5, FB=15 ГГц) диапазона расчетные радиотехнические характеристики для Е поляризации от угла поворота обтекателя, выполненного по техническому решению, с двухслойной стенкой: первый слой с постоянной диэлектрической проницаемостью ε1=3,6 и толщиной h1=2,0 мм, второй слой толщиной h2=4,7 м, выполнен из материала с распределением диэлектрической проницаемости ε(F) от ε(FН)=5,8, ε(FCP)=4,09, ε(FВ)=3,1 для 10, 12,5, 15 ГГц частот соответственно.On Fig, 18 and 19 presents the corresponding three frequencies (lower, middle and upper: F H = 10, F CP = 12.5, F B = 15 GHz) range calculated radio characteristics for E polarization from the angle of rotation of the fairing made according to the technical solution, with a two-layer wall: the first layer with a constant dielectric constant ε 1 = 3.6 and thickness h 1 = 2.0 mm, the second layer with a thickness h 2 = 4.7 m, is made of a material with a dielectric constant ε ( F) from ε (F Н ) = 5.8, ε (F CP ) = 4.09, ε (F В ) = 3.1 for 10, 12.5, 15 GHz frequencies, respectively.
На фиг.17 представлены расчетные частотные зависимости крутизны пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя, выполненного по техническому решению, с двухслойной стенкой.On Fig presents the calculated frequency dependence of the steepness of the bearing error for E polarization from the angle of rotation of the fairing, made by the technical solution, with a two-layer wall.
На фиг.18 представлены расчетные частотные зависимости пеленгационной ошибки для Е поляризации от угла поворота обтекателя, выполненного по техническому решению, с двухслойной стенкой.On Fig presents the calculated frequency dependence of the direction finding error for E polarization from the angle of rotation of the fairing, made by the technical solution, with a two-layer wall.
На фиг.19 представлены расчетные частотные зависимости коэффициента прохождения для Е поляризации от угла поворота обтекателя, выполненного по техническому решению, с двухслойной стенкой.On Fig presents the calculated frequency dependence of the transmission coefficient for E polarization from the angle of rotation of the fairing, made by the technical solution, with a two-layer wall.
Из фиг.17, 18, 19 видно, что обтекатель с многослойной стенкой и материалом с частотной зависимостью диэлектрической проницаемости имеет радиотехнические характеристики значительно лучше, чем обтекатель с монолитной стенкой выполненной из материала, без изменения диэлектрической проницаемости по частоте.From Fig.17, 18, 19 it is seen that a fairing with a multilayer wall and a material with a frequency dependence of the dielectric constant has radio characteristics much better than a fairing with a monolithic wall made of material, without changing the dielectric constant in frequency.
Улучшить радиотехнические характеристики обтекателя, выполненного по предлагаемому техническому решению, с многослойной стенкой возможно с использованием метода профилирования стенки первого или второго слоя.It is possible to improve the radio technical characteristics of a fairing made according to the proposed technical solution with a multilayer wall using the method of profiling the walls of the first or second layer.
На фиг.20, 21 представлены соответствующие трем частотам (нижней, средней и верхней: FH=10, FCP=12,5, FВ=15 ГГц) диапазона расчетные радиотехнические характеристики для Е поляризации от угла поворота профилированного по первому слою обтекателя, выполненного по техническому решению, с двухслойной стенкой: первый слой с постоянной диэлектрической проницаемостью ε1=3,6 и толщиной h1=2,0 мм, второй слой толщиной h2=4,7 м выполнен из материала с распределением диэлектрической проницаемости ε(F) от ε(FН)=8,6, ε(FCP)=4,4, ε(FB)=2,7 для 10, 12,5, 15 ГГц частот соответственно.On Fig, 21 presents the corresponding three frequencies (lower, middle and upper: F H = 10, F CP = 12.5, F B = 15 GHz) of the range of the calculated radio technical characteristics for E polarization from the angle of rotation of the profiled along the first layer of the fairing made according to the technical solution with a two-layer wall: the first layer with a constant dielectric constant ε 1 = 3.6 and a thickness h 1 = 2.0 mm, the second layer with a thickness h 2 = 4.7 m is made of a material with a dielectric constant ε (F) from ε (F Н ) = 8.6, ε (F CP ) = 4.4, ε (F B ) = 2.7 for 10, 12.5, 15 GHz frequencies, respectively but.
Из фиг.20 видно, что профилированный по первому слою многослойный обтекатель, выполненный по предлагаемому техническому решению, имеет максимальную крутизну пеленгационной ошибки не более 0,013 град/град.From Fig.20 it can be seen that the multilayer cowl profiled along the first layer, made according to the proposed technical solution, has a maximum steepness of direction finding error of not more than 0.013 deg / deg.
Из фиг.21 видно, что профилированный по первому слою многослойный обтекатель, выполненный по предлагаемому техническому решению, имеет максимальную пеленгационную ошибку в рабочем диапазоне частот не более 5,5 мин.From Fig.21 it is seen that the multilayer cowl profiled along the first layer, made according to the proposed technical solution, has a maximum direction finding error in the operating frequency range of not more than 5.5 minutes.
На фиг.22, 23 представлены соответствующие трем частотам (нижней, средней и верхней: FH=10, FCP=12,5, FВ=15 ГГц) диапазона расчетные радиотехнические характеристики для Е поляризации от угла поворота профилированного по второму слою обтекателя, выполненного по техническому решению, с двухслойной стенкой: первый слой с постоянной диэлектрической проницаемостью ε1=3,6 и толщиной h1=2,0 мм, второй слой толщиной h2=4,7 м выполнен из материала с распределением диэлектрической проницаемости ε(F) от ε(FH)=8,6, ε(FCP)=4,4, ε(FB)=2,7 для 10, 12,5, 15 ГГц частот соответственно.On Fig, 23 presents the corresponding three frequencies (lower, middle and upper: F H = 10, F CP = 12.5, F B = 15 GHz) of the range of the calculated radio characteristics for E polarization from the angle of rotation of the profiled along the second layer of the fairing made according to the technical solution with a two-layer wall: the first layer with a constant dielectric constant ε 1 = 3.6 and a thickness h 1 = 2.0 mm, the second layer with a thickness h 2 = 4.7 m is made of a material with a dielectric constant ε (F) from ε (F H) = 8,6, ε (F CP) = 4,4, ε (F B) = 2,7 to 10, 12.5, 15 GHz frequencies respectively about.
Из фиг.22 видно, что профилированный по второму слою многослойный обтекатель, выполненный по предлагаемому техническому решению, имеет максимальную крутизну пеленгационной ошибки не более 0,007 град/град.From Fig.22 it can be seen that the multilayer cowl profiled along the second layer, made according to the proposed technical solution, has a maximum steepness of the direction finding error of not more than 0.007 deg / deg.
Из фиг.23 видно, что профилированный по второму слою многослойный обтекатель, выполненный по предлагаемому техническому решению, имеет максимальную пеленгационную ошибку в рабочем диапазоне частот не более 2,5 мин.From Fig.23 it is seen that the multilayer cowl profiled along the second layer, made according to the proposed technical solution, has a maximum direction finding error in the operating frequency range of not more than 2.5 minutes.
Из сравнения фиг.20-23 с фиг.2, 8 видно, что обтекатель с многослойной профилированной стенкой, выполненной из материала с частотной зависимостью диэлектрической проницаемости, имеет радиотехнические характеристики значительно лучше, чем обтекатель с монолитной стенкой из материала с частотно-независимой диэлектрической проницаемостью.From a comparison of FIGS. 20-23 with FIGS. 2, 8 it can be seen that a fairing with a multilayer profiled wall made of a material with a frequency dependence of the dielectric constant has much better radio-technical characteristics than a fairing with a monolithic wall made of a material with a frequency-independent dielectric constant .
Широкополосный обтекатель, выполненный по предлагаемому техническому решению, по сравнению с известными конструкциями обтекателей, в широкой полосе частот вносит минимальные искажения в поле падающей волны и обладает лучшими радиотехническими характеристиками.A broadband fairing made according to the proposed technical solution, in comparison with the known designs of fairings, in a wide frequency band introduces minimal distortion in the field of the incident wave and has the best radio technical characteristics.
Источники информацииInformation sources
1. Каплун В.А. Обтекатели антенн СВЧ. М.: Советское радио, 1974 г., 238 с.1. Kaplun V.A. Microwave Fairings M .: Soviet Radio, 1974, 238 p.
2. Патент RU №2168814. Н01Q 1/42. Антенный обтекатель головки самонаведения. 27.04.2000.2. Patent RU No. 2168814.
3. Патент US №3314070. Tapered radome. (Конический обтекатель) Приор. 11 апреля 1967 г.3. US patent No. 3314070. Tapered radome. (Conical fairing) Prior. April 11, 1967
4. Патент US №6028565. W-band and X-band radome wall. Приор. 19 ноября 1996 г.4. US patent No. 6028565. W-band and X-band radome wall. Prior. November 19, 1996
5. Патент RU №2054763. H01Q 1/42. Антенный обтекатель. 12.04.1993.5. Patent RU No. 2054763.
6. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Изд. «Наука», М., 1973, 720 с.6. Bourne M., Wolf E. Fundamentals of optics. Ed. "Science", M., 1973, 720 p.
7. Крылов В.П., Подольхов И.В., Ромашин В.Г., Шадрин А.П. Метод математического профилирования антенных обтекателей. Радиотехника №11, 2002 г. стр.20-24.7. Krylov V.P., Podolkhov I.V., Romashin V.G., Shadrin A.P. The method of mathematical profiling of antenna fairings. Radio engineering No. 11, 2002, pp. 20-24.
Claims (1)
геометрическая толщина стенки выбирается из условия
при этом электрическая толщина стенки кратна половине длины волны в рабочем диапазоне частот, а α, αmin и αmах - усредненный, минимальный и максимальный углы падения электромагнитной волны для выбранной формы обтекателя, Fcp - средняя частота рабочего диапазона, с - скорость света, n = 1, 2… - натуральное число. Broadband fairing containing a wall of dielectric material in the form of a cap equipped with an attachment to the aircraft, characterized in that the wall is made of material with a frequency-dependent distribution of dielectric constant
geometric wall thickness is selected from the condition
the electrical wall thickness is a multiple of half the wavelength in the operating frequency range, and α, α min and α max are the average, minimum and maximum angles of incidence of the electromagnetic wave for the selected shape of the fairing, F cp is the average frequency of the operating range, and s is the speed of light, n = 1, 2 ... is a natural number.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008104464/09A RU2364998C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Broad-band blister |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008104464/09A RU2364998C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Broad-band blister |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2364998C1 true RU2364998C1 (en) | 2009-08-20 |
Family
ID=41151404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008104464/09A RU2364998C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Broad-band blister |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2364998C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459324C1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") | Broadband 'antenna-dome' system |
| RU2772671C1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-05-24 | Акционерное общество "НПО Стеклопластик" | Radiotransparent fairing |
-
2008
- 2008-02-05 RU RU2008104464/09A patent/RU2364998C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459324C1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") | Broadband 'antenna-dome' system |
| RU2772671C1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-05-24 | Акционерное общество "НПО Стеклопластик" | Radiotransparent fairing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Wideband high-gain open resonator antenna using a spherically modified, second-order cavity | |
| Tichit et al. | Design and experimental demonstration of a high-directive emission with transformation optics | |
| Sood et al. | Broadband ultrathin low-profile metamaterial microwave absorber | |
| Yazeen et al. | Electromagnetic performance analysis of graded dielectric inhomogeneous streamlined airborne radome | |
| AU2008201577A1 (en) | Vehicle integrated antenna | |
| Culhaoglu et al. | Mono-and bistatic scattering reduction by a metamaterial low reflection coating | |
| Zhang et al. | Study of attenuation characteristics of electromagnetic waves in multilayer plasma slabs | |
| Jain et al. | Flat-base broadband multibeam Luneburg lens for wide-angle scan | |
| RU2364998C1 (en) | Broad-band blister | |
| RU2459324C1 (en) | Broadband 'antenna-dome' system | |
| Kumar et al. | Multi-layer FSS for gain improvement of a wide-band stacked printed antenna | |
| RU2559730C2 (en) | Broadband blister | |
| RU2054763C1 (en) | Antenna dome | |
| Sahu et al. | Investigation on cylindrical dielectric resonator antenna with metamaterial superstrate | |
| Sukharevsky et al. | Scattering of reflector antenna with conic dielectric radome | |
| RU2647563C1 (en) | Broadband "antenna-fairing" system | |
| Varela et al. | Circularly polarized C-band lens-horn antenna for radar remote sensing calibration | |
| Meng et al. | Multi-objective optimization of radome performance with the structure of local uniform thickness | |
| Ma et al. | Beam scanning range expansion of liquid crystal based leaky wave antennas | |
| Ishii et al. | Design of leaky wave antenna with composite right-/left-handed transmission line structure for circular polarization radiation | |
| Chen et al. | Suppression of surface wave from finite conducting surfaces with impedance loading at margins | |
| Zhang et al. | Design of an X-band dual circularly polarized offset reflector antenna | |
| Sengupta et al. | Properties of microwave and optical 2-D periodic leaky wave antennas | |
| Rahman et al. | Design and analysis of an optimized cavity-backed zigzag Archimedean spiral antenna | |
| RU2513718C2 (en) | Broadband "antenna-dome" system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120926 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |