RU2427060C1

RU2427060C1 - Ultra-wideband horn antenna

Info

Publication number: RU2427060C1
Application number: RU2010100765/07A
Authority: RU
Inventors: Герман Васильевич Коробейников (RU); Герман Васильевич Коробейников; Данил Данилович Кохнюк (RU); Данил Данилович Кохнюк; Анатолий Ростиславович Григорьев (RU); Анатолий Ростиславович Григорьев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики"
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2011-08-20

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: design of the ultra-wideband horn antenna uses a waveguide-to-coaxial adapter in form of a short line with an outer conductor having an inner surface which is a non-symmetric rectangular step structure whose steps are covered in the lower part by strips of radar absorbent material, and with an eccentric tapering rectangular inner conductor. A dielectric lens with a polarisation array is placed in the horn mouth. ^ EFFECT: high coefficient of overlapping the operating band of the antenna and small size and weight of the antenna. ^ 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к антенной технике, в частности к сверхширокополосным рупорным антеннам, работающим в непрерывном диапазоне ультравысоких частот (УВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ).The invention relates to antenna technology, in particular to ultra-wideband horn antennas operating in the continuous range of ultra-high frequencies (UHF) and ultra-high frequencies (microwave).

Рупорные антенны широко используются в качестве измерительных антенн, при этом предполагается их частая установка и демонтаж на стойках рабочих мест, в случае использования узкополосных рупорных антенн. В связи с этим целесообразно иметь сверхширокополосную малогабаритную легкую рупорную антенну, которая способна была бы работать с коэффициентом перекрытия рабочего диапазона частот более 20. Это в значительной мере облегчит и ускорит процесс измерений и позволит его автоматизировать.Horn antennas are widely used as measuring antennas, and it is assumed that they are often installed and dismantled at workplace racks, in the case of narrow-band horn antennas. In this regard, it is advisable to have an ultra-wideband small-sized light horn antenna, which would be able to work with a coefficient of overlap of the operating frequency range of more than 20. This will greatly facilitate and speed up the measurement process and allow it to be automated.

Известна широкополосная рупорная антенна П6-23А (Антенна измерительная П6-23А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - ЮК1.400.016ТО. - 1974 г. С.8-9). Антенна представляет собой рупор, выполненный как одно целое с диапазонным волноводно-коаксиальным переходом. Плоскость поляризации антенны проходит через ось рупора параллельно узким сторонам раскрыва. Вход антенны стандартный коаксиальный с волновым сопротивлением 50 Ом (7/3.04 мм). Коаксиальная линия переходит в линию с прямоугольным внешним проводником и эксцентрически расположенным внутренним стержнем. Далее фидер соединен с коньковым волноводом, который постепенно переходит в Н-образный волновод, а затем в рупор. В раскрыве рупора для коррекции фазовых искажений установлена диэлектрическая линза. Коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот 12. Габаритные размеры: длина 860 мм; раскрыв рупора 342×256,5 мм. Масса антенны 6,5 кг.Known broadband horn antenna P6-23A (Antenna measuring P6-23A. Technical description and operating instructions. - UK1.400.016TO. - 1974 S. 8-9). The antenna is a horn made as a whole with a band-waveguide-coaxial transition. The plane of polarization of the antenna passes through the axis of the horn parallel to the narrow sides of the aperture. The antenna input is standard coaxial with a wave impedance of 50 Ohms (7 / 3.04 mm). The coaxial line goes into a line with a rectangular outer conductor and an eccentrically located inner rod. Next, the feeder is connected to the ridge waveguide, which gradually passes into the H-shaped waveguide, and then into the horn. A dielectric lens is installed in the aperture of the horn for phase distortion correction. Coefficient of overlapping of the working frequency range 12. Overall dimensions: length 860 mm; horn opening 342 × 256.5 mm. The weight of the antenna is 6.5 kg.

Кроме указанной антенны, известны и другие широкополосные рупорные антенны - П6-59, П6-49 (Рекламный листок ФГУП «СКБ РИАП» («Специальное конструкторское бюро радиоизмерительной аппаратуры»). - Антенна измерительная рупорная П6-59: Назначение. Основные характеристики. - Нижний Новгород) и HF906 (Broadband directional antenna, preferably for use in EMI measurements. - Antennas HF-VHF-UHF-SHF. - Cataloq 1999/2000. - ROHDE&SHWARZ. - P.127). В Таблице для сравнения приведены массогабаритные характеристики и коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот указанных рупорных антенн и предмета изобретения.In addition to this antenna, other broadband horn antennas are also known - P6-59, P6-49 (Flyer FSB SKB RIAP (Special Design Bureau of Radio Measuring Equipment). - Measuring horn antenna P6-59: Purpose. Main characteristics. - Nizhny Novgorod) and HF906 (Broadband directional antenna, preferably for use in EMI measurements. - Antennas HF-VHF-UHF-SHF. - Cataloq 1999/2000. - ROHDE & SHWARZ. - P.127). The table for comparison shows the weight and size characteristics and the coefficient of overlap of the operating frequency range of these horn antennas and the subject of the invention.

Данные широкополосные рупорные антенны имеют в первую очередь недостаточный коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот, который не удовлетворяет требованиям развивающейся современной СВЧ техники, а также большие габариты и массу антенн П6-49, П6-59 и особенно П6-23А.These broadband horn antennas have, first of all, an insufficient coefficient of overlap of the operating frequency range that does not meet the requirements of the developing modern microwave technology, as well as the large dimensions and mass of the antennas P6-49, P6-59, and especially P6-23A.

Целью изобретения является разработка максимально сверхширокополосной рупорной антенны с коэффициентом перекрытия рабочего диапазона частот более 20 при минимальных габаритах и массе.The aim of the invention is to develop the most ultra-wideband horn antenna with a coefficient of overlap of the operating frequency range of more than 20 with minimum dimensions and weight.

Указанная цель достигается за счет того, что в конструкции сверхширокополосной рупорной антенны используется волноводно-коаксиальный переход в виде короткой линии с внешним проводником, имеющим внутреннюю поверхность, представляющую собой несимметричную прямоугольную ступенчатую структуру, ступеньки которой закрыты в нижней части полосками из радиопоглощающего материала, и с эксцентрично расположенным сужающимся прямоугольным внутренним проводником. В раскрыве рупора установлена диэлектрическая линза с поляризационной решеткой.This goal is achieved due to the fact that the design of the ultra-wideband horn antenna uses a waveguide-coaxial transition in the form of a short line with an external conductor having an inner surface that is an asymmetric rectangular step structure, the steps of which are closed in the lower part by strips of radar absorbing material, and with eccentrically arranged tapering rectangular inner conductor. A dielectric lens with a polarizing grating is installed in the mouth of the horn.

На чертеже изображена конструкция антенны, где 1 - гребенчатый Н-образный рупор, 2 - волноводно-коаксиальный переход с несимметричной прямоугольной ступенчатой структурой, 3 - полоски радиопоглощающего материала, 4 - сужающийся прямоугольный внутренний проводник, 5 - диэлектрическая линза, 6 - поляризационная решетка.The drawing shows the antenna design, where 1 is a comb-shaped H-shaped horn, 2 is a waveguide-coaxial junction with an asymmetric rectangular stepped structure, 3 is a strip of radar absorbing material, 4 is a tapered rectangular inner conductor, 5 is a dielectric lens, 6 is a polarizing grating.

Сверхширокополосная рупорная антенна работает следующим образом. Металлический гребенчатый Н-образный рупор возбуждается коротким ступенчатым сверхширокополосным волноводно-коаксиальным переходом, который в свою очередь трансформирует коаксиальный тип волны стандартной 50 Ом коаксиальной линии антенны (розетка, тип IX, вариант 3 по ГОСТ 13317-89) в симметричный Н-образный волновод рупора без дополнительных переходов к несимметричным Н-образному и коньковому волноводам. Для уменьшения несинфазности излучающей поверхности рупора в раскрыве его установлена диэлектрическая линза с поляризационной решеткой. Линза позволяет осуществить коррекцию фазовых искажений и обеспечить нормальные диаграммы направленности рупора во всем рабочем диапазоне частот, а также уменьшить уровень кроссполяризационной составляющей излучаемого поля.Ultrawide horn antenna operates as follows. A metal ridge N-shaped horn is excited by a short stepped ultra-wideband coaxial waveguide junction, which in turn transforms the coaxial wave type of the standard 50 Ohm coaxial antenna line (socket, type IX, option 3 according to GOST 13317-89) into a symmetrical H-shaped horn waveguide without additional transitions to asymmetric H-shaped and ridge waveguides. To reduce the out-of-phase of the radiating surface of the horn, a dielectric lens with a polarizing grating is installed in its aperture. The lens allows you to correct phase distortions and provide normal speaker patterns in the entire operating frequency range, as well as reduce the level of cross-polarization component of the emitted field.

Предложенная конструкция антенны имеет хорошие радиотехнические характеристики, позволяет существенно уменьшить габариты и массу антенны и дает возможность получить коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот не менее 30.The proposed antenna design has good radio characteristics, can significantly reduce the size and weight of the antenna and makes it possible to obtain a coefficient of overlap of the operating frequency range of at least 30.

Claims

An ultra-wideband horn antenna containing a metal comb H-shaped horn, a waveguide-coaxial transition, a dielectric lens, characterized in that the waveguide-coaxial transition is made in the form of a short line with an external conductor, the inner surface of which is an asymmetrical rectangular stepped structure, the steps of which are closed in the lower part by strips of radar absorbing material, and with an eccentrically arranged tapering rectangular inner conductor, and the dielectric nical lens provided with polarization grating.