RU2514128C2 - Mirror-horn antenna - Google Patents

Mirror-horn antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2514128C2
RU2514128C2 RU2012119835/08A RU2012119835A RU2514128C2 RU 2514128 C2 RU2514128 C2 RU 2514128C2 RU 2012119835/08 A RU2012119835/08 A RU 2012119835/08A RU 2012119835 A RU2012119835 A RU 2012119835A RU 2514128 C2 RU2514128 C2 RU 2514128C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plates
mirror
additional
irradiator
plane
Prior art date
Application number
RU2012119835/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012119835A (en
Inventor
Сергей Евгеньевич Банков
Александр Георгиевич Давыдов
Владимир Абрамович Хиздер
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас"
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 Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" filed Critical Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас"
Priority to RU2012119835/08A priority Critical patent/RU2514128C2/en
Publication of RU2012119835A publication Critical patent/RU2012119835A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2514128C2 publication Critical patent/RU2514128C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to antenna engineering. The mirror-horn antenna has a planar reflector in form of top, bottom and middle metal plates mounted parallel to each other, and a parabolic cylinder made of metal and mounted between the bottom and top plates and has ohmic contact with said plates, and its axis is perpendicular to the planes of said plates; the middle plate has an edge situated between the parabolic cylinder and its focus, wherein the gap between the edge and the parabolic cylinder has a constant width; a feed element mounted between the top and middle plates and made in form of at least one exciter and a wall made of metal and situated between the bottom and middle plates, perpendicular to said plates; the wall is also perpendicular to the plane of symmetry of the guide of the parabolic cylinder; the top and middle plates have straight edges which are perpendicular to the plane of symmetry of the guide of the parabolic cylinder and lie at a distance from the peak of the guide of the parabolic cylinder which is greater than the focal distance thereof; a radiator in form of two rectangular metal plates whose edges are joined to the straight edges of the top and middle plates, wherein the planes of the rectangular plates have an intersection line lying between the top and middle plates.
EFFECT: high efficiency and resolution of the mirror-horn antenna.
10 cl, 20 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны радиолокационной или связной системы.The invention relates to antenna technology and can be used as an antenna of a radar or communication system.

Зеркальные антенны широко используются в различных радиотехнических системах. К числу их достоинств относятся простота конструкции, высокий коэффициент полезного действия (КПД), возможность реализации высокого коэффициента усиления (КУ), а также возможности реализации диаграмм направленности (ДН) специальной формы. Это ДН косекансной формы, веерные ДН, а также суммарно разностные ДН, которые находят широкое применение в радиолокационных системах.Mirror antennas are widely used in various radio systems. Their advantages include simplicity of design, high coefficient of performance (COP), the possibility of realizing a high gain (KU), and the possibility of realizing radiation patterns of a special shape. These are cosecant shaped patterns, fan patterns, as well as total difference patterns, which are widely used in radar systems.

Известны зеркальные антенны на основе зеркала, имеющего форму параболоида вращения и облучателя, расположенного в окрестности фокуса параболоида (Патент США №D409622, 1999, Parabolic antenna, Shigemi Inoue). Облучатель в передающем режиме работы антенны формирует в раскрыве зеркала амплитудно-фазовое распределение (АФР) поля, необходимое для создания ДН нужной формы. ДН облучателя должна быть выбрана таким образом, чтобы энергия не «переливалась» за края зеркала, а амплитудное распределение имело бы заданную форму. Требование подавления излучения за пределы зеркала минимизирует потери мощности и повышает КПД антенны в целом. Форма амплитудного распределения определяет такой важный показатель качества (ПК) антенны, как уровень боковых лепестков (УБЛ) ДН.Known mirror antennas based on a mirror having the shape of a paraboloid of revolution and an irradiator located in the vicinity of the focus of the paraboloid (US Patent No. D409622, 1999, Parabolic antenna, Shigemi Inoue). The irradiator in the transmitting mode of operation of the antenna forms in the aperture of the mirror the amplitude-phase distribution (AFR) of the field necessary to create the desired shape of the pattern. The bottom of the irradiator should be chosen so that the energy does not "overflow" beyond the edges of the mirror, and the amplitude distribution has a given shape. The requirement of suppressing radiation outside the mirror minimizes power loss and increases the efficiency of the antenna as a whole. The shape of the amplitude distribution determines such an important quality indicator (PC) of the antenna as the level of the side lobes (UBL) of the beam.

Важный класс зеркальных антенн составляют антенны с веерной ДН. Они широко применяются в радиолокационных системах обзорного типа. Такие ДН имеют главный луч с существенно разной шириной в двух ортогональных плоскостях. В антеннах линейной поляризации эти плоскости часто называют плоскостями векторов электрического и магнитного полей, или плоскостями векторов Е и Н. Для реализации веерной ДН зеркало антенны должно иметь неодинаковую ширину в двух плоскостях, и, следовательно, облучатель также должен иметь ДН с существенно разной шириной в указанных плоскостях для оптимального облучения поверхности зеркала. Наибольшую сложность представляет создание облучателя с узкой ДН, так как для этого его излучающая апертура должна иметь большие электрические размеры.An important class of mirror antennas are antennas with a fan beam. They are widely used in survey type radar systems. Such MDs have a main beam with substantially different widths in two orthogonal planes. In linear polarization antennas, these planes are often called the planes of vectors of electric and magnetic fields, or the planes of vectors E and N. For the implementation of a fan beam, the antenna mirror must have an unequal width in two planes, and therefore the irradiator must also have a beam with a significantly different width in indicated planes for optimal irradiation of the mirror surface. The greatest difficulty is the creation of an irradiator with a narrow beam, since for this its radiating aperture must have large electrical dimensions.

Чаще всего в качестве облучателя зеркальной антенны используют рупора с небольшими углами раскрыва. Если излучающая апертура такого рупора увеличивается, то неизбежно увеличивается и его длина. В результате использование такого рупора в зеркальной антенне становится неэффективным, так как он сильно затеняет зеркало, что приводит к снижению КУ и повышению УБЛ.Most often, a horn with small aperture angles is used as the irradiator of the mirror antenna. If the radiating aperture of such a horn increases, then its length inevitably increases. As a result, the use of such a horn in a mirror antenna becomes ineffective, since it greatly obscures the mirror, which leads to a decrease in KU and an increase in SLL.

Дополнительные сложности возникают при создании зеркальных антенн с суммарно-разностными ДН. Такие ДН также широко используются в радиолокации для повышения точности пеленгации цели. В антеннах с веерной ДН разностная ДН используется в плоскости, в которой ширина главного луча большая. В этой плоскости размеры облучателя также велики. Создание разностной ДН достигается путем применения двух и более близко расположенных облучателей (Патент США №7834803). Размещение двух облучателей с большими электрическими размерами дополнительно увеличивает их негативное влияние на ДН зеркальной антенны.Additional difficulties arise when creating mirrored antennas with total-differential DNs. Such MDs are also widely used in radar to increase the accuracy of direction finding of a target. In antennas with a fan beam, the difference beam is used in a plane in which the width of the main beam is large. In this plane, the size of the irradiator is also large. The creation of differential DN is achieved by the use of two or more closely spaced irradiators (US Patent No. 7834803). The placement of two irradiators with large electrical dimensions further increases their negative impact on the bottom of the reflector antenna.

Известна зеркальная антенна, в которой используется зеркало, имеющее форму параболического цилиндра (Патент США №2589433). Зеркало размещается между двумя параллельными металлическими пластинами. В окрестности фокуса располагается облучатель. Таким образом, облучатель излучает энергию не в свободное пространство, а в область между двумя металлическими пластинами. Отражаясь от поверхности зеркала, цилиндрическая электромагнитная волна, создаваемая облучателем, преобразуется в плоскую волну. Параллельные металлические пластины выполняют функцию плоского волновода, вдоль которого происходит распространение волны. На его краю происходит излучение в свободное пространство. При этом обрыв плоского волновода играет роль излучателя зеркальной антенны. В антенне данного типа зеркало формирует ДН только в одной плоскости, в которой главный луч имеет меньшую ширину. В ортогональной плоскости, в которой главный луч шире, ДН формируется излучателем. Таким образом, облучатель облучает зеркало с большими электрическими размерами. Поэтому он должен иметь широкую ДН и малые размеры.A mirror antenna is known in which a mirror having the shape of a parabolic cylinder is used (US Pat. No. 2,589,433). The mirror is placed between two parallel metal plates. In the vicinity of the focus is the irradiator. Thus, the irradiator does not radiate energy into free space, but into the region between two metal plates. Reflecting from the surface of the mirror, a cylindrical electromagnetic wave generated by the irradiator is converted into a plane wave. Parallel metal plates perform the function of a plane waveguide along which the wave propagates. At its edge, radiation occurs in free space. In this case, the breakage of a plane waveguide plays the role of a radiator of a mirror antenna. In an antenna of this type, a mirror forms a beam pattern in only one plane, in which the main beam has a smaller width. In the orthogonal plane, in which the main beam is wider, the beam pattern is formed by the emitter. Thus, the irradiator irradiates a mirror with large electrical dimensions. Therefore, it should have a wide DN and small size.

Недостатком данной антенны является то, что в ней имеется затенение зеркала облучателем. Размеры облучателя в рассматриваемом случае существенно меньше размеров облучателя антенны с зеркалом в виде параболоида вращения, однако площадь зеркала в виде параболического цилиндра также существенно меньше. Поэтому отношение площадей облучателя и зеркала, определяющее степень затенения, остается на высоком уровне, который приводит к росту УБЛ и снижению КУ.The disadvantage of this antenna is that it has a shading mirror irradiator. The size of the irradiator in this case is significantly smaller than the size of the irradiator antenna with a mirror in the form of a paraboloid of revolution, however, the area of the mirror in the form of a parabolic cylinder is also significantly smaller. Therefore, the ratio of the area of the irradiator and the mirror, which determines the degree of shading, remains at a high level, which leads to an increase in the SLL and a decrease in the CI.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой зеркально-рупорной антенне является антенна (С.Е.Банков. Проектирование и экспериментальное исследование решетки щелевых излучателей. // Радиотехника и электроника, 2004, т.49, №6, с.701-706), содержащая планарное зеркало, облучатель и излучатель, причем планарное зеркало выполнено в виде верхней, нижней и средней металлических пластин, которые установлены параллельно друг другу, и параболического цилиндра, который выполнен из металла, установлен между нижней и верхней пластинами и имеет с ними гальванический контакт, а его ось перпендикулярна плоскостям металлических пластин, средняя металлическая пластина установлена между верхней и нижней металлическими пластинами и имеет кромку, расположенную между параболическим цилиндром и его фокусом, причем зазор между кромкой и параболическим цилиндром имеет постоянную ширину, облучатель установлен между нижней и средней металлическими пластинами. Облучатель выполнен в виде плоского рупора, а излучатель - в виде плоской щелевой решетки, возбуждаемой планарным зеркалом.The closest technical solution to the claimed mirror-horn antenna is an antenna (S.E. Bankov. Design and experimental study of the array of slot emitters. // Radio engineering and electronics, 2004, v. 49, No. 6, p. 701-706), containing a planar mirror, an irradiator and a radiator, the planar mirror being made in the form of upper, lower and middle metal plates that are installed parallel to each other, and a parabolic cylinder, which is made of metal, is installed between the lower and upper plates and has them galvanic contact, and its axis is perpendicular to the planes of the metal plates, the middle metal plate is installed between the upper and lower metal plates and has an edge located between the parabolic cylinder and its focus, and the gap between the edge and the parabolic cylinder has a constant width, the irradiator is installed between the lower and middle metal plates. The irradiator is made in the form of a flat horn, and the emitter is in the form of a flat slotted grating excited by a planar mirror.

К числу недостатков такой антенны можно отнести:The disadvantages of such an antenna include:

- узкую полосу рабочих частот, которая обусловлена зависимостью положения главного луча ДН от частоты, возникающей вследствие явления частотного сканирования, присущего решеткам с последовательным возбуждением;- a narrow band of operating frequencies, which is due to the dependence of the position of the main beam of the beam on the frequency arising from the phenomenon of frequency scanning inherent in gratings with sequential excitation;

- высокий УБЛ в плоскости вектора Н определяется амплитудным распределением рупорной волны и не может быть уменьшен ниже уровня -(18-20) дБ, который недостаточен для многих практических приложений;- high UBL in the plane of the vector H is determined by the amplitude distribution of the horn wave and cannot be reduced below the level of - (18-20) dB, which is insufficient for many practical applications;

- невозможность создания веерной ДН с большим отношением ширин главного луча в двух плоскостях из-за снижения ее эффективности в этом случае.- the impossibility of creating a fan pattern with a large ratio of the width of the main beam in two planes due to a decrease in its efficiency in this case.

Предлагаемое изобретение нацелено на получение технического результата, выражающегося в расширении полосы рабочих частот, в уменьшении УБЛ ДН, формировании ДН веерного типа с большим отношением ширин главного луча в двух ортогональных плоскостях, а также создании суммарно-разностных ДН в двух ортогональных плоскостях. Получаемый технический результат выражается в повышении КПД и повышении разрешающей способности зеркально-рупорной антенны.The present invention is aimed at obtaining a technical result, expressed in the expansion of the operating frequency band, in reducing the UBL of the beam, the formation of fan-shaped beam with a large ratio of the width of the main beam in two orthogonal planes, as well as the creation of total-difference beam in two orthogonal planes. The technical result obtained is expressed in an increase in efficiency and an increase in the resolution of the horn-mirror antenna.

Предлагаемая зеркально-рупорная антенна, содержащая планарное зеркало, облучатель и излучатель, причем планарное зеркало выполнено в виде верхней, нижней и средней металлических пластин, которые установлены параллельно друг другу, и параболического цилиндра, который выполнен из металла и установлен между нижней и верхней пластинами, и имеет с ними гальванический контакт, а его ось перпендикулярна плоскостям указанных пластин, средняя пластина установлена между верхней и нижней пластиной и имеет кромку, расположенную между параболическим цилиндром и его фокусом, причем зазор между кромкой и параболическим цилиндром имеет постоянную ширину, облучатель установлен между нижней и средней пластинами. Особенностью предлагаемого изобретения является решение следующих задач:The proposed mirror-horn antenna, comprising a planar mirror, an irradiator and a radiator, wherein the planar mirror is made in the form of upper, lower and middle metal plates that are mounted parallel to each other, and a parabolic cylinder, which is made of metal and installed between the lower and upper plates, and has galvanic contact with them, and its axis is perpendicular to the planes of these plates, the middle plate is installed between the upper and lower plates and has an edge located between the parabolic cylinder and its focus, and the gap between the edge and the parabolic cylinder has a constant width, the irradiator is installed between the lower and middle plates. A feature of the invention is the solution of the following tasks:

- расширение полосы рабочих частот;- extension of the working frequency band;

- уменьшение УБЛ ДН;- reduction of UBL DN;

- формирование ДН веерного типа с большим отношением ширин главного луча в двух ортогональных плоскостях;- the formation of a fan-shaped pattern with a large ratio of the width of the main beam in two orthogonal planes;

- создание суммарно-разностных ДН в двух ортогональных плоскостях.- the creation of total-difference MD in two orthogonal planes.

Эти задачи решаются за счет того, что с целью уменьшения уровня боковых лепестков диаграммы направленности и формирования диаграммы направленности веерного типа с большим отношением ширин главного луча в двух ортогональных плоскостях облучатель выполнен в виде, по крайней мере, одного возбудителя и стенки, выполненной из металла и установленной между нижней и средней пластинами перпендикулярно им, стенка установлена также перпендикулярно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра, верхняя и средняя пластины выполнены с прямолинейными кромками, перпендикулярными плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра и расположенными на расстоянии от вершины направляющей параболического цилиндра, превышающем его фокусное расстояние, излучатель выполнен в виде двух прямоугольных пластин, выполненных из металла, кромки которых соединены с прямолинейными кромками верхней и средней пластин, причем плоскости прямоугольных пластин имеют линию пересечения, расположенную между верхней и средней пластинами.These problems are solved due to the fact that in order to reduce the level of the side lobes of the radiation pattern and to create a fan-like radiation pattern with a large ratio of the width of the main beam in two orthogonal planes, the irradiator is made in the form of at least one pathogen and a wall made of metal and installed between the lower and middle plates perpendicular to them, the wall is also installed perpendicular to the plane of symmetry of the guide of the parabolic cylinder, the upper and middle plates are made with straight edges perpendicular to the plane of symmetry of the guide of the parabolic cylinder and located at a distance from the top of the guide of the parabolic cylinder exceeding its focal length, the emitter is made in the form of two rectangular plates made of metal, the edges of which are connected with the straight edges of the upper and middle plates, and the plane rectangular plates have a line of intersection located between the upper and middle plates.

Возможны дополнительные варианты выполнения зеркально-рупорной антенны. В дополнительном варианте с целью улучшения ее согласования возбудитель выполнен в виде штыря, который выполнен из металла и установлен между нижней и средней пластинами перпендикулярно им без гальванического контакта с указанными пластинами и отрезка линии передачи, в зазор между средней пластиной и возбудителем включен сосредоточенный конденсатор, отрезок линии передачи имеет внутренний конец, соединенный центральным проводником со штырем через отверстие в нижней пластине, и внешний конец, образующий выход антенны, экран отрезка линии передачи имеет гальванический контакт с нижней пластиной.Additional options for the implementation of the mirror-horn antenna. In an additional embodiment, in order to improve its coordination, the pathogen is made in the form of a pin, which is made of metal and installed between the lower and middle plates perpendicular to it without galvanic contact with the indicated plates and the length of the transmission line, a concentrated capacitor is included in the gap between the middle plate and the pathogen, the transmission line has an inner end connected by a central conductor to a pin through an opening in the bottom plate, and an outer end forming the antenna output, the cut-off screen transmitting a SRI galvanic contact with the bottom plate.

В дополнительном варианте, обеспечивающем повышение удобства монтажа антенны, облучатель выполнен с одним возбудителем в виде двух лент и отрезка линии передачи, ленты выполнены из металла и имеют гальванический контакт друг с другом, их оси расположены под прямым углом друг к другу, причем ось одной ленты расположена параллельно стенке и перпендикулярно пластинам и соединена с верхней пластиной через конденсатор, а ось другой ленты перпендикулярна стенке и не имеет с ней гальванического контакта, отрезок линии передачи имеет внутренний конец, соединенный центральным проводником с лентой, ось которой перпендикулярна стенке, через отверстие в указанной стенке, и внешний конец, образующий выход антенны, а экран отрезка линии передачи имеет гальванический контакт со стенкой.In an additional embodiment, which provides increased convenience for mounting the antenna, the irradiator is made with one exciter in the form of two tapes and a segment of the transmission line, the tapes are made of metal and have galvanic contact with each other, their axes are located at right angles to each other, and the axis of one tape located parallel to the wall and perpendicular to the plates and connected to the upper plate through a capacitor, and the axis of the other tape is perpendicular to the wall and does not have galvanic contact with it, the segment of the transmission line has an internal the end connected by the central conductor to the tape, the axis of which is perpendicular to the wall, through an opening in the specified wall, and the outer end, which forms the antenna output, and the screen of the transmission line segment has galvanic contact with the wall.

В дополнительном варианте с целью расширения функциональных возможностей облучатель выполнен с двумя возбудителями, причем эти возбудители расположены симметрично относительно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра, а внешние концы отрезков линий передачи возбудителей образуют два выхода антенны.In an additional embodiment, in order to expand the functionality, the irradiator is made with two pathogens, and these pathogens are located symmetrically relative to the plane of symmetry of the guide of the parabolic cylinder, and the outer ends of the segments of the transmission lines of the pathogens form two antenna outputs.

В дополнительном варианте с целью уменьшения боковых лепестков в плоскости вектора магнитного поля в облучатель введен синфазный делитель мощности на две равные части, боковые плечи которого соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей.In an additional embodiment, in order to reduce side lobes in the plane of the magnetic field vector, an in-phase power divider is introduced into the irradiator into two equal parts, the lateral shoulders of which are connected to the outer ends of the segments of the transmission lines of pathogens.

В дополнительном варианте с целью формирования суммарно-разностной диаграммы направленности в плоскости вектора электрического поля в остронаправленную антенну введены гибридное соединение и дополнительное планарное зеркало, дополнительный облучатель и дополнительный излучатель, идентичные планарному зеркалу, облучателю и излучателю и расположенные симметрично относительно плоскости симметрии, которая параллельна пластинам планарного зеркала, причем суммарно-разностные выходы гибридного соединения соединены с центральными входами синфазных делителей мощности на две равные части основного и дополнительного облучателей.In an additional embodiment, in order to form a sum-difference radiation pattern in the plane of the electric field vector, a hybrid connection and an additional planar mirror, an additional irradiator and an additional radiator identical to the planar mirror, irradiator and radiator and located symmetrically with respect to the plane of symmetry which is parallel to the plates a planar mirror, and the total-differential outputs of the hybrid connection are connected to the central inputs rows inphase power divider into two equal parts of basic and additional irradiators.

В дополнительном варианте с целью уменьшения уровня боковых лепестков в плоскости вектора электрического поля в основной и дополнительный излучатели симметрично относительно плоскости симметрии, параллельной пластинам планарного зеркала, введены соответственно первая и вторая дополнительные прямоугольные пластины, две кромки первой дополнительной прямоугольной пластины расположены параллельно прямолинейным кромкам средней и верхней пластин, причем одна из указанных кромок расположена между средней и верхней пластинами, а другая кромка расположена в плоскости, проходящей через кромки прямоугольных пластин, не имеющих соединения со средней и верхней пластинами.In an additional embodiment, in order to reduce the level of side lobes in the plane of the electric field vector, the first and second additional rectangular plates are introduced respectively into the main and additional emitters symmetrically with respect to the plane of symmetry parallel to the planar mirror plates, the two edges of the first additional rectangular plate are parallel to the straight edges of the middle and the upper plates, one of these edges being located between the middle and upper plates, and the other the edge is located in a plane passing through the edges of rectangular plates that are not connected to the middle and upper plates.

В дополнительном варианте с целью формирования суммарно-разностной диаграммы направленности в плоскости вектора магнитного поля в нее введено гибридное соединение, суммарно-разностные выходы которого соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей.In an additional embodiment, in order to form a total-difference radiation pattern in the plane of the magnetic field vector, a hybrid connection is introduced into it, the total-difference outputs of which are connected to the external ends of the segments of the transmission lines of pathogens.

В дополнительном варианте с целью формирования суммарно-разностной диаграммы направленности одновременно в плоскости векторов электрического и магнитного полей в остронаправленную антенну введены дополнительное планарное зеркало, дополнительный облучатель и дополнительный излучатель, идентичные планарному зеркалу, облучателю и излучателю и расположенные симметрично относительно плоскости симметрии, которая параллельна пластинам планарного зеркала, также в остронаправленную антенну введена диаграммообразующая схема, которая имеет четыре суммарно-разностных выхода и не менее трех входов, суммарно-разностные выходы соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей облучателя и дополнительного облучателя.In an additional embodiment, in order to form a total-difference radiation pattern simultaneously in the plane of the vectors of electric and magnetic fields, an additional planar mirror, an additional irradiator and an additional radiator identical to the planar mirror, irradiator and radiator and located symmetrically with respect to the plane of symmetry which is parallel to the plates are inserted in the directional antenna planar mirror, also in the directional antenna introduced diagram-forming circuit, which EET four sum-difference output and at least three inputs, a sum-difference outputs are connected to the outer ends of the transmission line segments pathogens irradiator and additional illuminator.

На фиг.1-3 показан один из возможных вариантов выполнения зеркально-рупорной антенны. На фиг.1 представлен общий вид зеркально-рупорной антенны в двух проекциях. Зеркально-рупорная антенна содержит облучатель (1), планарное зеркало (2) и излучатель (3). На фиг.2 - разрез А-А′ зеркально-рупорной антенны, а на фиг.3 -разрез В-В′. Из фиг.2, 3 видно, что планарное зеркало (2) выполнено в виде верхней пластины (4), нижней пластины (6) и средней пластины (5), которые выполнены из металла и установлены параллельно друг другу, и параболического цилиндра (7), который выполнен из металла, установлен между нижней пластиной (4) и верхней пластиной (6) и имеет с ними гальванический контакт, а его ось перпендикулярна плоскостям пластин (4, 5 и 6), средняя пластина (5) установлена между верхней пластиной (4) и нижней пластиной (6). Облучатель (1) выполнен в виде возбудителя (8) и стенки (9), выполненной из металла и установленной между нижней пластиной (4) и средней пластиной (5) перпендикулярно им, стенка (9) установлена также перпендикулярно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра (7). Излучатель (3) выполнен в виде двух прямоугольных пластин (10) и (11), кромки которых соединены с прямолинейными кромками верхней пластины (6) и средней пластины (5), причем плоскости прямоугольных пластин (10), (11) имеют линию пересечения, расположенную между верхней пластиной (6) и средней пластиной (5). Средняя пластина (6) имеет кромку (12), расположенную между параболическим цилиндром (7) и его фокусом F, причем зазор (13) между кромкой (12) и параболическим цилиндром (7) имеет постоянную ширину.Figure 1-3 shows one of the possible embodiments of a mirror horn antenna. Figure 1 presents a General view of a mirror-horn antenna in two projections. The horn-mirror antenna contains an irradiator (1), a planar mirror (2) and an emitter (3). In Fig.2 is a section A-A ′ of a mirror-horn antenna, and in Fig.3 is a section B-B ′. From figure 2, 3 it is seen that the planar mirror (2) is made in the form of an upper plate (4), a lower plate (6) and a middle plate (5), which are made of metal and mounted parallel to each other, and a parabolic cylinder (7 ), which is made of metal, is installed between the lower plate (4) and the upper plate (6) and has galvanic contact with them, and its axis is perpendicular to the planes of the plates (4, 5 and 6), the middle plate (5) is installed between the upper plate (4) and bottom plate (6). The irradiator (1) is made in the form of a pathogen (8) and a wall (9) made of metal and installed between the lower plate (4) and the middle plate (5) perpendicular to it, the wall (9) is also installed perpendicular to the plane of symmetry of the guide of the parabolic cylinder ( 7). The emitter (3) is made in the form of two rectangular plates (10) and (11), the edges of which are connected with the straight edges of the upper plate (6) and the middle plate (5), and the planes of the rectangular plates (10), (11) have an intersection line located between the upper plate (6) and the middle plate (5). The middle plate (6) has an edge (12) located between the parabolic cylinder (7) and its focus F, and the gap (13) between the edge (12) and the parabolic cylinder (7) has a constant width.

Рассмотрим функционирование зеркально-рупорной антенны. Поскольку антенна является взаимным устройством, то ее можно эквивалентным образом анализировать в передающем и приемном режимах. Рассмотрим функционирование антенны в передающем режиме.Consider the operation of a horn antenna. Since the antenna is a reciprocal device, it can be equivalently analyzed in the transmitting and receiving modes. Consider the operation of the antenna in transmitting mode.

В этом случае сигнал от внешнего источника подается на вход облучателя (1), который содержит возбудитель (8) и стенку (9). Вместе они образуют антенну, которая излучает электромагнитную энергию в пространство между нижней пластиной (4) и средней пластиной (5). Структура, образованная двумя параллельными пластинами из металла, в технике СВЧ получила название плоского волновода (ПВ). Если высота ПВ h меньше половины длины волны в заполняющей его среде, то в нем распространяется одна волна, имеющая единственную компоненту электрического поля, перпендикулярную пластинам, образующим ПВ. Эта волна получила название Т-волны. Ее постоянная распространения γ равна

Figure 00000001
, где k - волновое число свободного пространства, a ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды внутри ПВ. В нашем случае она равна единице. Т-волна может распространяться в любом направлении в плоскости ПВ. Поэтому возбудитель (8) возбуждает внутри ПВ спектр Т-волн, формирующих поле внутри волновода. Это поле, имеющее характер цилиндрической волны, можно описать по аналогии с излучением в свободное пространство с помощью ДН D(θ), которая является функцией угла θ (см. фиг.4).In this case, the signal from an external source is supplied to the input of the irradiator (1), which contains the pathogen (8) and the wall (9). Together, they form an antenna that radiates electromagnetic energy into the space between the bottom plate (4) and the middle plate (5). The structure formed by two parallel plates of metal, in the microwave technique, is called a plane waveguide (PV). If the PV height h is less than half the wavelength in the medium filling it, then one wave propagates in it, having a single component of the electric field perpendicular to the plates forming the PV. This wave is called the T-wave. Its propagation constant γ is
Figure 00000001
, where k is the wave number of free space, and ε is the relative dielectric constant of the medium inside the PV. In our case, it is equal to unity. T-wave can propagate in any direction in the plane of the PV. Therefore, the pathogen (8) excites inside the PV the spectrum of T-waves that form the field inside the waveguide. This field, which has the nature of a cylindrical wave, can be described by analogy with radiation into free space with the help of a beam D (θ), which is a function of the angle θ (see Fig. 4).

ДН возбудителя (8) зависит от расстояния до металлической стенки (9). Приближенно ее можно описать ДН линейного источника, расположенного вблизи металлического экрана [1]The pathogen pathway (8) depends on the distance to the metal wall (9). Approximately it can be described as a bottom hole of a linear source located near a metal screen [1]

Figure 00000002
Figure 00000002

Фазовый центр ДН лежит в начале координат, которое расположено на поверхности металлической стенки (7).The phase center of the DN lies at the origin, which is located on the surface of the metal wall (7).

Излучение в области |θ|>π/2 отсутствует, так как проникновению его в эту область препятствует стенка (7). Таким образом, вся энергия, излученная возбудителем, распространяется вдоль ПВ в направлении кромки (12) средней пластины (5). Зазор (13) между кромкой (12) и параболическим цилиндром (7) имеет постоянную величину вблизи любой точки на направляющей параболического цилиндра (7). Зазор (13) играет роль элемента связи, который обеспечивает передачу энергии из области между нижней пластиной (4) и средней пластиной (5) в область между средней пластиной (5) и верхней пластиной (6). Указанная область также является ПВ, который расположен над ПВ, образованным нижней пластиной (4) и средней пластиной (5). Назовем указанные ПВ верхним и нижним.There is no radiation in the region | θ |> π / 2, since its penetration into this region is prevented by the wall (7). Thus, all the energy emitted by the pathogen propagates along the PV in the direction of the edge (12) of the middle plate (5). The gap (13) between the edge (12) and the parabolic cylinder (7) has a constant value near any point on the guide of the parabolic cylinder (7). The gap (13) plays the role of a coupling element that provides energy transfer from the region between the lower plate (4) and the middle plate (5) to the region between the middle plate (5) and the upper plate (6). The specified area is also the PV, which is located above the PV formed by the lower plate (4) and the middle plate (5). We call these PV upper and lower.

Ширина зазора (12) выбирается таким образом, чтобы коэффициент отражения в нижний ПВ был бы минимальным. В работе [2] показано, что правильный выбор зазора (12) обеспечивает хорошее согласование элемента связи.The width of the gap (12) is selected so that the reflection coefficient in the lower MF would be minimal. It was shown in [2] that the correct choice of the gap (12) ensures good coordination of the coupling element.

Цилиндрическую волну, созданную возбудителем (8) на достаточно большом расстоянии от начала координат, можно представить в приближении геометрической оптики в виде системы лучей, исходящих из фазового центра ДН, расположенного в начале координат. Падение одного из таких лучей на кромку (12) показано на фиг.5. Поскольку зазор между кромкой (12) и параболическим цилиндром (7) не меняется вдоль кромки, то кромка (12) имеет форму, близкую к параболе. Поэтому луч падает на нее под некоторым углом φ между лучом и нормалью к кромке

Figure 00000003
. Величина угла падения зависит от угла θ: φ=φ(θ). В указанной выше работе показано, что выбор зазора (12) обеспечивает коэффициент отражения R в нижний ПВ для всех углов падения на уровне, меньшем -20 дБ в широкой полосе частот. На фиг.6 показана частотная зависимость модуля коэффициента отражения R, полученная для ПВ высотой 5 мм при ширине зазора 3 мм. Кривая 1 соответствует нормальному падению волны, а кривая 2 - падению под углом 30°.The cylindrical wave created by the pathogen (8) at a sufficiently large distance from the origin can be represented in the approximation of geometric optics as a system of rays emanating from the phase center of the MD located at the origin. The incidence of one of these rays on the edge (12) is shown in Fig.5. Since the gap between the edge (12) and the parabolic cylinder (7) does not change along the edge, the edge (12) has a shape close to a parabola. Therefore, the beam falls on it at a certain angle φ between the beam and the normal to the edge
Figure 00000003
. The angle of incidence depends on the angle θ: φ = φ (θ). In the aforementioned work, it was shown that the choice of the gap (12) provides the reflection coefficient R in the lower MF for all incidence angles at a level less than -20 dB in a wide frequency band. Figure 6 shows the frequency dependence of the modulus of the reflection coefficient R obtained for a PV with a height of 5 mm with a gap width of 3 mm. Curve 1 corresponds to the normal incidence of the wave, and curve 2 to the incidence at an angle of 30 °.

Передача энергии в верхний ПВ из нижнего характеризуется для каждого луча коэффициентом передачи T, который в силу закона сохранения энергии по модулю близок к единице. Его фаза слабо зависит от угла падения φ. Поэтому фазовое распределение поля в верхнем ПВ определяется главным образом формой кромки (12), а также расположением фокуса F параболического цилиндра (7) относительно фазового центра ДН возбудителя (8). В оптимальном варианте они должны совпадать.The energy transfer to the upper PV from the lower is characterized for each beam by a transmission coefficient T, which, by virtue of the energy conservation law, is modulo close to unity. Its phase weakly depends on the angle of incidence φ. Therefore, the phase distribution of the field in the upper MF is determined mainly by the shape of the edge (12), as well as by the location of the focus F of the parabolic cylinder (7) relative to the phase center of the pathogen pathway (8). In the best case, they should match.

Таким образом, видно, что кромка (12) вместе с параболическим цилиндром (7) преобразуют волны ПВ точно также как параболическое зеркало, расположенное в свободном пространстве, преобразует плоские волны. Единственное отличие состоит в том, что одновременно с отражением волн ПВ происходит их передача из нижнего ПВ в верхний. Известно [1], что параболическое зеркало преобразует расходящуюся волну источника в плоскую волну. В рассматриваемом случае происходит преобразование цилиндрической волны в нижнем ПВ, созданной возбудителем (8), в плоскую волну верхнего ПВ, которая бежит по направлению к излучателю (3) (см. фиг.1), то есть вдоль оси 0у.Thus, it can be seen that the edge (12) together with the parabolic cylinder (7) transforms the PV waves in the same way as a parabolic mirror located in free space converts plane waves. The only difference is that simultaneously with the reflection of the PV waves, they are transmitted from the lower PV to the upper. It is known [1] that a parabolic mirror converts a diverging source wave into a plane wave. In the case under consideration, a cylindrical wave in the lower MF created by the pathogen (8) is converted into a plane wave of the upper MF, which runs towards the emitter (3) (see Fig. 1), that is, along the 0y axis.

Фаза поля в направлении, перпендикулярном направлению распространения, то есть вдоль оси 0х постоянна. Амплитудное распределение U(x) вдоль этой оси известно [1]The phase of the field in the direction perpendicular to the direction of propagation, that is, along the 0x axis, is constant. The amplitude distribution U (x) along this axis is known [1]

Figure 00000004
Figure 00000004

Из соотношения (2) видно, что на краях параболического цилиндра (7) при m=xm=2F амплитудное распределение обращается в нуль, так как в этих точках обращается в нуль ДН (1).From relation (2) it can be seen that at the edges of the parabolic cylinder (7) with m = x m = 2F, the amplitude distribution vanishes, since at these points the vanishing coefficient of the displacement (1) vanishes.

Волна в верхнем ПВ попадает в излучатель (3), который выполнен в виде двух прямоугольных пластин (10) и (11), которые соединены со средней пластиной (5) и верхней пластиной (6). Таким образом, прямоугольные пластины образуют плоский рупор, соединенный с верхним ПВ и возбуждаемый волной, сформированной в этом ПВ. Линия пересечения прямоугольных пластин (10) и (11) должна находиться между верхней пластиной (5) и средней пластиной (6), чтобы рупор расширялся при удалении от ПВ.The wave in the upper MF enters the emitter (3), which is made in the form of two rectangular plates (10) and (11), which are connected to the middle plate (5) and the upper plate (6). Thus, the rectangular plates form a flat horn connected to the upper MF and excited by a wave formed in this MF. The line of intersection of the rectangular plates (10) and (11) should be between the upper plate (5) and the middle plate (6) so that the horn expands with distance from the airfoil.

Волна ПВ преобразуется в волну плоского рупора. При этом АФР вдоль оси 0x остается неизменным. Меняется только АФР поля V(z) вдоль оси 0z. Оно совпадает с распределением поля рупорной волны. На фиг.7 показан излучатель (3) с симметричным расположением прямоугольной пластины (9) и прямоугольной пластины (10). Для него АФР поля V(z) в выходной плоскости С-С′ плоского рупора, которая расположена на расстоянии Z от линии пересечения прямоугольных пластин (10) и (11), имеет следующий вид:The wave of PV is converted into a wave of a flat horn. In this case, the AFR along the 0x axis remains unchanged. Only the AFR of the field V (z) varies along the 0z axis. It coincides with the distribution of the horn wave field. 7 shows the emitter (3) with a symmetrical arrangement of a rectangular plate (9) and a rectangular plate (10). For him, the AFR of the field V (z) in the output plane С-С ′ of the flat horn, which is located at a distance Z from the line of intersection of the rectangular plates (10) and (11), has the following form:

Figure 00000005
Figure 00000005

где 2zm - размер выходного сечения плоского рупора. Из соотношения (3) видно, что фазовое распределение описывается квадратичным законом, типичным для рупорных волн. Амплитудное распределение близко к равномерному при условии zm<<L, что обычно выполняется.where 2z m is the size of the output section of the flat speaker. From relation (3) it can be seen that the phase distribution is described by a quadratic law typical of horn waves. The amplitude distribution is close to uniform under the condition z m << L, which is usually satisfied.

Из соотношений (2) и (3) видно, что АФР в вертикальной и горизонтальной плоскостях формируются независимо друг от друга. В горизонтальной плоскости оно создается планарным зеркалом (2) и облучателем (1), а в вертикальной плоскости - излучателем (3). Такой способ формирования АФР позволяет создавать веерные ДН с произвольным отношением ширин главного луча в разных плоскостях. Приближенно отношение ширины главного луча в горизонтальной плоскости (плоскость вектора H) Δθh к ширине луча в вертикальной плоскости Δθν (плоскость вектора E) определяется отношением размеров выходной плоскости излучателя (3)From relations (2) and (3) it can be seen that AFR in the vertical and horizontal planes are formed independently of each other. In the horizontal plane, it is created by a planar mirror (2) and an irradiator (1), and in the vertical plane, by an emitter (3). This method of forming AFR allows you to create a fan pattern with an arbitrary ratio of the width of the main beam in different planes. The ratio of the width of the main beam in the horizontal plane (plane of the vector H) Δθ h to the width of the beam in the vertical plane Δθ ν (plane of the vector E) is approximately determined by the ratio of the dimensions of the output plane of the emitter (3)

Figure 00000006
Figure 00000006

Все элементы зеркально-рупорной антенны, формирующие наиболее критичное к изменениям частоты фазовое распределение, являются частотно-независимыми устройствами. Поэтому направление главного луча ее ДН постоянно и не меняется с частотой. Оно всегда ориентировано вдоль оси 0у. Благодаря этому достигается расширение рабочего диапазона зеркально-рупорной антенны.All elements of the horn-antenna, forming the phase distribution most critical to frequency changes, are frequency-independent devices. Therefore, the direction of the main beam of its beam is constant and does not change with frequency. It is always oriented along the 0y axis. Due to this, an extension of the working range of the horn-antenna is achieved.

ДН зеркально-рупорной антенны Da в горизонтальной плоскости зависит от расстояния между возбудителем (8) и стенкой (7) d. На фиг.8 показана расчетная ДН в горизонтальной плоскости. Кривая получена при F=500, xm=1000, d=10. Все размеры даны в миллиметрах. Частота равна 1.3 ГГц. Видно, что УБЛ достигает приемлемого для многих практических задач значения -25 дБ. Таким образом, достигается уменьшение УБЛ зеркально-рупорной антенны.Horn Mirror Horn Da in the horizontal plane depends on the distance between the pathogen (8) and the wall (7) d. On Fig shows the calculated daylight in the horizontal plane. The curve is obtained at F = 500, xm= 1000, d = 10. All dimensions are given in millimeters. The frequency is 1.3 GHz. It can be seen that the UBL reaches an acceptable value for many practical problems of -25 dB. Thus, a reduction in the SLL of the horn antenna is achieved.

Фрагмент первого дополнительного варианта выполнения зеркально-рупорной антенны показан на фиг.9. В нем возбудитель (8) выполнен в виде штыря (14), выполненного из металла и установленного между нижней пластиной (4) и средней пластиной (5) перпендикулярно им без гальванического контакта с указанными пластинами и отрезка (16) линии передачи, в зазор между средней пластиной (5) и штырем (14) включен сосредоточенный конденсатор (15), отрезок (16) линии передачи имеет внутренний конец, соединенный центральным проводником со штырем (14) через отверстие в нижней пластине (4), и внешний конец, образующий выход антенны, экран отрезка линии передачи имеет гальванический контакт с нижней пластиной (4).A fragment of the first additional embodiment of the mirror-horn antenna is shown in Fig.9. In it, the pathogen (8) is made in the form of a pin (14) made of metal and installed between the lower plate (4) and the middle plate (5) perpendicular to it without galvanic contact with the indicated plates and the segment (16) of the transmission line, in the gap between the middle plate (5) and the pin (14) include a concentrated capacitor (15), the segment (16) of the transmission line has an inner end connected by a central conductor to the pin (14) through an opening in the lower plate (4), and an external end forming an outlet antennas, the screen of the segment of the transmission line has galv contact with the bottom plate (4).

В данном дополнительном варианте выполнения зеркально-рупорной антенны достигается улучшение ее согласования. Штырь (14) имеет реактивное индуктивное сопротивление, которое включено последовательно с активным сопротивлением. Идеальное согласование такой нагрузки с отрезком (16) линии передачи невозможно из-за наличия реактивной составляющей входного импеданса. Для ее компенсации в зазор между штырем (14) и средней пластиной (5) включен сосредоточенный конденсатор (15). Он может быть выполнен в виде навесного схемного элемента или в виде металлической платы, которая вместе со средней пластиной (5) формирует плоский конденсатор. В зависимости от частотного диапазона и геометрических размеров штыря (14) необходимость применения дополнительных емкостных элементов может быть исключена, так как приемлемая емкость будет возникать между плоской вершиной штыря (14) и средней пластиной (5).In this further embodiment of the horn antenna, an improvement in its matching is achieved. The pin (14) has a reactive inductive reactance, which is connected in series with the active resistance. The ideal matching of such a load with the segment (16) of the transmission line is impossible due to the presence of the reactive component of the input impedance. To compensate, a concentrated capacitor (15) is included in the gap between the pin (14) and the middle plate (5). It can be made in the form of a mounted circuit element or in the form of a metal board, which together with the middle plate (5) forms a flat capacitor. Depending on the frequency range and geometric dimensions of the pin (14), the need for additional capacitive elements can be eliminated, since an acceptable capacitance will arise between the flat top of the pin (14) and the middle plate (5).

Фрагмент второго дополнительного варианта выполнения зеркально-рупорной антенны показан на фиг.10. В нем облучатель (1) выполнен с одним возбудителем (8) в виде двух лент (17) и (18) из металла и отрезка линии передачи (16), ленты (17) и (18) имеют гальванический контакт друг с другом, их оси расположены под прямым углом друг к другу, причем ось одной ленты (17) расположена параллельно стенке (9) и перпендикулярно нижней пластине (4) и средней пластине (5) и соединена со средней пластиной (5) через конденсатор (15), а ось другой ленты (18) перпендикулярна стенке (9) и не имеет с ней гальванического контакта, отрезок (16) линии передачи имеет внутренний конец, соединенный центральным проводником с лентой (18), ось которой перпендикулярна стенке (9), через отверстие в указанной стенке, и внешний конец, образующий выход антенны, а экран отрезка (16) линии передачи имеет гальванический контакт со стенкой (9).A fragment of a second additional embodiment of a horn antenna is shown in FIG. 10. In it, the irradiator (1) is made with one exciter (8) in the form of two tapes (17) and (18) made of metal and a segment of the transmission line (16), tapes (17) and (18) have galvanic contact with each other, their the axes are located at right angles to each other, and the axis of one tape (17) is parallel to the wall (9) and perpendicular to the bottom plate (4) and the middle plate (5) and connected to the middle plate (5) through a capacitor (15), and the axis of the other tape (18) is perpendicular to the wall (9) and does not have galvanic contact with it, the segment (16) of the transmission line has an inner end, is connected a central conductor with a tape (18), the axis of which is perpendicular to the wall (9), through the hole in the specified wall, and the external end, which forms the antenna output, and the screen of the segment (16) of the transmission line has galvanic contact with the wall (9).

Достоинством данного варианта выполнения зеркально-рупорной антенны является удобство монтажа возбудителя, обусловленное ориентацией оси отрезка (16) линии передачи параллельно плоскости антенны. Чаще всего отрезок (16) линии передачи выполняется в виде коаксиального разъема, который устанавливается на внешней поверхности зеркально-рупорной антенны. При этом антенна соединяется с внешними устройствами с помощью коаксиального кабеля, который имеет резьбовое соединение с указанным разъемом. Присоединение коаксиального кабеля к разъему, установленному на стенке (9), во многих случаях более удобно, чем присоединение к разъему, установленному на нижней пластине (4).The advantage of this embodiment of the mirror-horn antenna is the convenience of mounting the pathogen, due to the orientation of the axis of the segment (16) of the transmission line parallel to the antenna plane. Most often, the segment (16) of the transmission line is made in the form of a coaxial connector, which is installed on the outer surface of the mirror-horn antenna. In this case, the antenna is connected to external devices using a coaxial cable, which has a threaded connection with the specified connector. Attaching a coaxial cable to a connector mounted on a wall (9) is in many cases more convenient than connecting to a connector mounted on a bottom plate (4).

Например, при создании антенн с суммарно-разностной ДН необходимо использовать две зеркально-рупорные антенны, расположенные параллельно друг другу. При установке разъема на нижней пластине (4) выходы двух зеркально-рупорных антенн оказываются друг напротив друга на малом расстоянии, как показано на фиг.11а. Присоединение к ним кабелей или других устройств затруднительно, а часто вообще невозможно из-за отсутствия необходимого пространства. При установке разъема на стенке (9) (см. фиг.11б) их соединение с внешними устройствами облегчается.For example, when creating antennas with a total-differential beam pattern, it is necessary to use two mirror-horn antennas located parallel to each other. When the connector is installed on the bottom plate (4), the outputs of two mirror-horn antennas are opposite each other at a small distance, as shown in Fig. 11a. Attaching cables or other devices to them is difficult, and often impossible at all, due to lack of space. When installing the connector on the wall (9) (see Fig. 11b), their connection with external devices is facilitated.

Третий дополнительный вариант выполнения зеркально-рупорной антенны без излучателя (3) показан на фиг.12. В нем с целью расширения функциональных возможностей облучатель (1) выполнен с двумя возбудителями (19) и (20), причем эти возбудители (19) и (20) расположены симметрично относительно плоскости (21) симметрии направляющей параболического цилиндра (7), а внешние концы отрезков линий передачи возбудителей (19) и (20) образуют два выхода (22), (23) антенны.The third additional embodiment of the mirror-horn antenna without emitter (3) is shown in Fig. 12. In it, in order to expand the functionality, the irradiator (1) is made with two pathogens (19) and (20), and these pathogens (19) and (20) are located symmetrically with respect to the plane of symmetry (21) of the guide of the parabolic cylinder (7), and the external the ends of the transmission lines of the pathogens (19) and (20) form two outputs (22), (23) of the antenna.

Расширение функциональных возможностей зеркально-рупорной антенны по третьему дополнительному варианту связано с увеличением числа ее входов, которое позволяет путем соединения указанных входов (22), (23) с внешними схемами изменять заданным образом ДН антенны.The expansion of the functionality of the mirror-horn antenna according to the third additional option is associated with an increase in the number of its inputs, which allows, by connecting the specified inputs (22), (23) with external circuits, to change the antenna pattern in a predetermined manner.

Четвертый дополнительный вариант выполнения зеркально-рупорной антенны показан на фиг.13. В нем в третий дополнительный вариант зеркально-рупорной антенны введен синфазный делитель (24) мощности на две равные части, боковые плечи которого соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей (19) и (20), которые образуют выходы (22) и (23). В четвертом дополнительном варианте выполнения зеркально-рупорной антенны достигается уменьшение УБЛ ДН антенны в плоскости вектора H или в горизонтальной плоскости.A fourth additional embodiment of the horn antenna is shown in FIG. 13. In it, in the third additional version of the mirror-horn antenna, a common-mode power divider (24) is introduced into two equal parts, the lateral shoulders of which are connected to the outer ends of the transmission line segments of the pathogens (19) and (20), which form the outputs (22) and (23 ) In the fourth additional embodiment, the implementation of the mirror-horn antenna is achieved by reducing the UBL antenna bottom in the plane of the vector H or in the horizontal plane.

В рассматриваемом варианте выполнения зеркально-рупорной антенны облучатель (1) образуется двумя возбудителями (19) и (20). При подаче сигнала на центральный вход (25) синфазного делителя (24) мощности на его боковых выходах, соединенных со входами (22) и (23) появляются сигналы, имеющие одинаковую фазу и одинаковую амплитуду. Поэтому возбудители (19) и (20) возбуждают нижний ПВ синфазно. Результирующую ДН поля излучения в нижнем ПВ можно записать следующим образом:In the considered embodiment of the mirror-horn antenna, the irradiator (1) is formed by two pathogens (19) and (20). When a signal is applied to the central input (25) of the in-phase power divider (24), signals having the same phase and same amplitude appear at its side outputs connected to inputs (22) and (23). Therefore, pathogens (19) and (20) excite the lower PV in phase. The resulting MD of the radiation field in the lower MF can be written as follows:

Figure 00000007
Figure 00000007

где 2а - расстояние между возбудителями (19) и (20), а d - расстояние от ленты (17) до стенки (9) при выполнении возбудителей (19) и (20) в соответствии со вторым дополнительным вариантом зеркально-рупорной антенны (см. фиг.10).where 2a is the distance between pathogens (19) and (20), and d is the distance from the tape (17) to the wall (9) when executing pathogens (19) and (20) in accordance with the second additional variant of the mirror-horn antenna (see Fig. 10).

Выражение U(x), описывающее амплитудное распределение поля вдоль оси 0х отличается от соотношения (2) только тем, что теперь функция D(θ) дается формулой (5). На фиг.14 показаны расчетные ДН зеркально-рупорной антенны в плоскости вектора H. Кривые 26-28 получены для F=500, xm=1000, d=30, a=25, 30, 35, f=1.3 ГГц. Видно, что применение двух возбудителей (19), (20) и синфазного делителя (24) мощности позволяет существенно уменьшить УБЛ ДН зеркально-рупорной антенны по сравнению со случаем, когда облучатель (1) содержит один возбудитель (8) (см. фиг.8). УБЛ уменьшается почти на 10 дБ.The expression U (x) describing the amplitude distribution of the field along the 0x axis differs from relation (2) only in that the function D (θ) is now given by formula (5). On Fig shows the calculated MD of the horn antenna in the plane of the vector H. Curves 26-28 are obtained for F = 500, x m = 1000, d = 30, a = 25, 30, 35, f = 1.3 GHz. It can be seen that the use of two pathogens (19), (20) and a common-mode power divider (24) allows one to significantly reduce the SLL of the MD-horn antenna compared to the case when the feed (1) contains one pathogen (8) (see Fig. 8). UBL decreases by almost 10 dB.

Пятый дополнительный вариант выполнения зеркально-рупорной антенны изображен на фиг.15. В нем с целью формирования суммарно-разностной диаграммы направленности в плоскости вектора электрического поля в зеркально-рупорную антенну, выполненную в соответствии со вторым дополнительным вариантом, введены гибридное соединение (32), дополнительный облучатель (29), дополнительное планарное зеркало (30) и дополнительный излучатель (31), идентичные планарному зеркалу (2), облучателю (1) и излучателю (3) и расположенные симметрично относительно плоскости симметрии (35), которая параллельна металлическим пластинам планарного зеркала (2), причем суммарно-разностные выходы (33) и (34) гибридного соединения (32) соединены с выходами (1) и (31) облучателей, а свободные входы (36) и (37) гибридного соединения (32) образуют входы зеркально-рупорной антенны.A fifth additional embodiment of the horn antenna is shown in FIG. In order to form a total-difference radiation pattern in the plane of the electric field vector, a hybrid connection (32), an additional irradiator (29), an additional planar mirror (30) and an additional one are introduced into the mirror-horn antenna made in accordance with the second additional option emitter (31), identical to the planar mirror (2), irradiator (1) and emitter (3) and located symmetrically with respect to the plane of symmetry (35), which is parallel to the metal plates of the planar mirror (2), sum-and-difference output (33) and (34), a hybrid junction (32) connected to the outputs (1) and (31) feed elements, and the free inputs (36) and (37) a hybrid compound (32) form inputs mirror-horn antenna.

При подаче сигнала на свободные входы (36) и (37) гибридного соединения (32) на его суммарно-разностных выходах (33), (34) возникают сигналы одинаковой амплитуды, но с разными фазовыми соотношениями. Пусть при подаче сигнала на свободный вход (36) на суммарно-разностных выходах (33), (34) формируются синфазные сигналы, а при подаче сигнала на свободный вход (37) на суммарно-разностных выходах (33), (34) формируются противофазные сигналы. Тогда при возбуждении зеркально-рупорной антенны со стороны свободного входа (36) излучатель (3) и дополнительный излучатель (31) формируют в свободном пространстве поля излучения с ДН соответственно F1, 2. Указанные ДН идентичны в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости они отличаются только множителямиWhen a signal is applied to the free inputs (36) and (37) of the hybrid compound (32), signals of the same amplitude but with different phase ratios appear at its total-difference outputs (33), (34). Suppose that when a signal is applied to a free input (36), in-phase outputs (33), (34) are formed in-phase signals, and when a signal is fed to a free input (37), total-difference outputs (33), (34) are formed signals. Then, when the mirror-horn antenna is excited from the side of the free input (36), the emitter (3) and the additional emitter (31) form in the free space the radiation field with a beam, respectively, F 1, 2 . The indicated MDs are identical in the horizontal plane, and in the vertical plane they differ only by factors

Figure 00000008
Figure 00000008

где b - расстояние между излучателем (3) и дополнительным излучателем (31), F0(θ) - ДН уединенного излучателя (3). Общая ДН всей зеркально-рупорной антенны Fs(θ) равна сумме ДН F1, 2 where b is the distance between the emitter (3) and the additional emitter (31), F 0 (θ) is the DN of the solitary emitter (3). The total daylight of the entire horn antenna F s (θ) is equal to the sum of daylight F 1, 2

Figure 00000009
Figure 00000009

Аналогично при подаче сигнала на свободный вход (37) излучатель (3) и дополнительный излучатель (31) формируют в свободном пространстве поля излучения с ДН F1, 2, отличающимися от ДН (6) знаками:Similarly, when a signal is applied to the free input (37), the emitter (3) and the additional emitter (31) form in the free space radiation fields with DNs F 1, 2 that are different from the DNs (6) by the signs:

Figure 00000010
Figure 00000010

В этом режиме общая ДН зеркально-рупорной антенны Fd(θ) записывается следующим образом:In this mode, the total MD of the horn antenna F d (θ) is written as follows:

Figure 00000011
Figure 00000011

ДН Fs(θ) называется суммарной, а Fd(θ) - разностной ДН зеркально-рупорной антенны.The DN F s (θ) is called the total, and F d (θ) - the differential DN of the horn antenna.

На фиг.16 кривые (38) и (39) показывают типичные суммарную и разностную ДН зеркально-рупорной антенны, выполненной по пятому дополнительному варианту. Разностная ДН имеет нуль в направлении θ=0. В этом же направлении она имеет максимальную крутизну, что эффективно используется для повышения точности пеленгации цели в радиолокационных системах.In Fig. 16, curves (38) and (39) show typical total and differential MDs of a horn-mirror antenna made in a fifth additional embodiment. The difference DN has zero in the direction θ = 0. In the same direction, it has the maximum steepness, which is effectively used to increase the accuracy of direction finding in radar systems.

Шестой дополнительный вариант выполнения зеркально-рупорной антенны изображен на фиг.17. В нем с целью уменьшения УБЛ в плоскости вектора электрического поля в основной излучатель (1) и дополнительный излучатель (31) зеркально-рупорной антенны, выполненной по пятому варианту, симметрично относительно плоскости (35) симметрии, параллельной металлическим пластинам планарного зеркала (2), введены соответственно первая дополнительная прямоугольная пластина (40) и вторая дополнительная прямоугольная металлическая пластина (41), две кромки первой дополнительной прямоугольной пластины (40) расположены параллельно прямолинейным кромкам средней пластины (5) и верхней пластины (6), причем одна из указанных кромок расположена между средней пластиной (5) и верхней пластиной (6), а другая кромка расположена в плоскости, проходящей через кромки прямоугольных пластин (10) и (11), не имеющих соединения со средней пластиной (5) и верхней пластиной (6).A sixth additional embodiment of the horn antenna is shown in FIG. In it, in order to reduce the SLL in the plane of the electric field vector into the main emitter (1) and the additional emitter (31) of the mirror-horn antenna, made in the fifth embodiment, it is symmetrical about the plane of symmetry (35) parallel to the metal plates of the planar mirror (2), the first additional rectangular plate (40) and the second additional rectangular metal plate (41) are respectively introduced; two edges of the first additional rectangular plate (40) are parallel to the rectilinear edges the middle plate (5) and the upper plate (6), one of these edges being located between the middle plate (5) and the upper plate (6), and the other edge is located in the plane passing through the edges of the rectangular plates (10) and (11) having no connection with the middle plate (5) and the upper plate (6).

Зеркально-рупорная антенна по шестому дополнительному варианту функционирует следующим образом. При подаче сигнала на свободный вход (36) гибридного соединения (32) облучатель (1) и дополнительный облучатель (29) возбуждаются синфазно. Благодаря этому в планарном зеркале (2) и дополнительном планарном зеркале (30) возникают синфазные волны, возбуждающие излучатель (3) и дополнительный излучатель (31). В результате зеркально-рупорная антенна формирует в вертикальной плоскости суммарную ДН.The horn-mirror antenna according to the sixth additional embodiment operates as follows. When a signal is applied to the free input (36) of the hybrid compound (32), the irradiator (1) and the additional irradiator (29) are excited in phase. Due to this, in-phase waves appear in the planar mirror (2) and the additional planar mirror (30), exciting the emitter (3) and the additional emitter (31). As a result, the mirror-horn antenna forms a total DN in the vertical plane.

В зеркально-рупорной антенне по пятому дополнительному варианту распределение поля в выходной плоскости излучателя (3) и дополнительного излучателя (31) совпадает с полем рупорной волны в плоскости вектора E. Это поле имеет амплитудное распределение, близкое к равномерному. Такому амплитудному распределению соответствует УБЛ, который для ДН с шириной, меньшей 30°, достигает уровня -13 дБ. Такой УБЛ неприемлем для многих радиолокационных приложений.In the fifth horn mirror antenna, according to the fifth additional embodiment, the field distribution in the output plane of the emitter (3) and the additional emitter (31) coincides with the horn wave field in the plane of the vector E. This field has an amplitude distribution close to uniform. This amplitude distribution corresponds to UBL, which for a beam with a width less than 30 ° reaches a level of -13 dB. Such a UBL is unacceptable for many radar applications.

В зеркально-рупорной антенне по шестому дополнительному варианту УБЛ снижается с помощью первой дополнительной прямоугольной пластины (40) и второй дополнительной прямоугольной пластины (41). В силу симметрии зеркально-рупорной антенны относительно плоскости (35) нам достаточно рассмотреть амплитудное распределение поля в выходной плоскости излучателя (3), которое изменяется с помощью первой дополнительной прямоугольной пластины (40).In the mirror-horn antenna according to the sixth additional embodiment, the SLL is reduced by the first additional rectangular plate (40) and the second additional rectangular plate (41). Due to the symmetry of the horn antenna relative to the plane (35), it suffices to consider the amplitude distribution of the field in the output plane of the emitter (3), which changes with the help of the first additional rectangular plate (40).

В зеркально-рупорной антенне по шестому дополнительному варианту излучатель (3) представляет собой сдвоенный плоский рупор. Один из рупоров образуется прямоугольной пластиной (10) и первой дополнительной прямоугольной пластиной (40), а другой рупор образован первой дополнительной прямоугольной пластиной (40) и прямоугольной пластиной (11). В каждом из плоских рупоров амплитудное распределение является равномерным, однако интенсивность поля отличается. Она зависит от расстояний h1, 2 от кромки первой дополнительной прямоугольной пластины (40), расположенной между средней пластиной (5) и верхней пластиной (6), до средней пластины (5) и верхней пластины (6), а также от расстояний b1, 2 от другой кромки первой дополнительной прямоугольной пластины (40), параллельной указанной кромке первой дополнительной прямоугольной пластины (40) до кромок прямоугольных пластин (10) и (11), не имеющих соединения со средней пластиной (5) и верхней пластиной (6).In the mirror-horn antenna according to the sixth additional embodiment, the emitter (3) is a double flat horn. One of the horns is formed by a rectangular plate (10) and the first additional rectangular plate (40), and the other horn is formed by the first additional rectangular plate (40) and a rectangular plate (11). In each of the flat horns, the amplitude distribution is uniform, but the field intensity is different. It depends on the distances h 1, 2 from the edge of the first additional rectangular plate (40) located between the middle plate (5) and the upper plate (6), to the middle plate (5) and the upper plate (6), as well as on the distances b 1, 2 from the other edge of the first additional rectangular plate (40) parallel to the specified edge of the first additional rectangular plate (40) to the edges of the rectangular plates (10) and (11) that are not connected to the middle plate (5) and the upper plate (6 )

При возбуждении излучателя (3) планарным зеркалом (2) мощность делится между первым и вторым плоскими рупорами с размерами h1, b1 и h2, b2 соответственно в отношении h1/h2 When the emitter (3) is excited by a planar mirror (2), the power is divided between the first and second flat horns with dimensions h 1 , b 1 and h 2 , b 2, respectively, with respect to h 1 / h 2

Figure 00000012
Figure 00000012

где P1, 2 - мощности, поступившие в первый и второй рупора. В выходной плоскости излучателя (3) мощности P1, 2 приближенно выражаются через напряженности электрических полей E1, 2 следующим образом:where P 1, 2 - power received in the first and second speaker. In the output plane of the emitter (3) power P 1, 2 are approximately expressed in terms of electric field strengths E 1, 2 as follows:

Figure 00000013
Figure 00000013

где W0=120π - волновое сопротивление свободного пространства.where W 0 = 120π - wave impedance of free space.

Из соотношений (10) и (11) получаем отношение напряженностей поля в выходной плоскостиFrom relations (10) and (11) we obtain the ratio of the field strengths in the output plane

Figure 00000014
Figure 00000014

Из выражения (12) видно, что выбирая, например, b1=b2 и h2>h1,

Figure 00000015
From the expression (12) it can be seen that choosing, for example, b 1 = b 2 and h 2 > h 1 ,
Figure 00000015

можно сконцентрировать поле во втором плоском рупоре (Е2>E1). В этом случае в выходной плоскости излучателя (3) и дополнительного излучателя (31) формируется амплитудное распределение поля, спадающее к краям. Известно [1], что такому амплитудному распределению соответствует ДН с уменьшенным УБЛ.it is possible to concentrate the field in the second flat horn (E 2 > E 1 ). In this case, in the output plane of the emitter (3) and the additional emitter (31), an amplitude field distribution is formed that decreases to the edges. It is known [1] that such an amplitude distribution corresponds to MDs with reduced SLL.

На фиг.18 показаны расчетные ДН, полученные для частоты f=1.3 ГГц и b1=b2=50 мм, длина плоского рупора равна 200 мм. Кривые (42)-(44) соответствуют отношению E1/E1=1, 0.7, 0.5. Из фиг.18 видно, что уменьшение отношения амплитуд полей в выходной плоскости облучателя (3) и дополнительного облучателя (31) позволяет существенно снизить уровень первого бокового лепестка и довести его до значения -30 дБ, которое приемлемо для большинства радиолокационных применений.On Fig shows the calculated MD obtained for the frequency f = 1.3 GHz and b 1 = b 2 = 50 mm, the length of the flat speaker is 200 mm. Curves (42) - (44) correspond to the ratio E 1 / E 1 = 1, 0.7, 0.5. From Fig. 18 it is seen that a decrease in the ratio of the field amplitudes in the output plane of the irradiator (3) and the additional irradiator (31) can significantly reduce the level of the first side lobe and bring it to a value of -30 dB, which is acceptable for most radar applications.

Фрагмент седьмого дополнительного варианта выполнения зеркально-рупорной антенны изображен на фиг.19. В нем с целью формирования суммарно-разностной диаграммы направленности в плоскости вектора магнитного поля в зеркально-рупорную антенну, выполненную по третьему дополнительному варианту, введено гибридное соединение (32), суммарно-разностные выходы (33), (34) которого соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей (19), (20). Свободные выходы (36) и (37) гибридного соединения (32) образуют выходы зеркально-рупорной антенны.A fragment of a seventh additional embodiment of a mirror-horn antenna is shown in Fig. 19. In order to form a sum-difference directional pattern in the plane of the magnetic field vector, a hybrid connection (32) is introduced in the mirror-horn antenna made in the third additional embodiment, the total-difference outputs (33), (34) of which are connected to the external ends segments of transmission lines of pathogens (19), (20). The free outputs (36) and (37) of the hybrid connection (32) form the outputs of the mirror-horn antenna.

Зеркально-рупорная антенна по седьмому варианту функционирует следующим образом. Пусть сигнал поступает на свободный вход (36) гибридного соединения (32). В этом случае на суммарно-разностных выходах (33) и (34) формируются синфазные сигналы, которые поступают на возбудители (19) и (20). При подаче сигнала на свободный вход (37) на суммарно-разностных выходах (33) и (34) формируются противофазные сигналы, которые также поступают на возбудители (19) и (20). Поскольку зеркально-рупорная антенна является линейным устройством, то ее возбуждение можно рассматривать отдельно возбудителем (19), а затем возбудителем (20). Суммарное поле, созданное обоими возбудителями (19), (20) будет суммой полей, сформированных каждым из них.The horn-mirror antenna according to the seventh embodiment operates as follows. Let the signal go to the free input (36) of the hybrid connection (32). In this case, in-phase outputs (33) and (34) form in-phase signals that are transmitted to pathogens (19) and (20). When a signal is applied to a free input (37), antiphase signals are generated at the total difference outputs (33) and (34), which also enter the exciters (19) and (20). Since the mirror-horn antenna is a linear device, its excitation can be considered separately by the pathogen (19), and then the pathogen (20). The total field created by both pathogens (19), (20) will be the sum of the fields generated by each of them.

Рассмотрим возбуждение зеркально-рупорной антенны возбудителем (19), который расположен при x>0 (см. фиг.4). Анализ возбуждения зеркально-рупорной антенны в этом случае отличается от представленного выше при описании зеркально-рупорной антенны по основному варианту только тем, что возбудитель (19) смещен относительно плоскости симметрии (21) параболического цилиндра (7) на расстояние a. Если это смещение мало по сравнению с фокусным расстоянием F, то амплитудное распределение на выходе планарного зеркала (2) по-прежнему описывается функцией (2). Фазовое распределение Ф(x) приближенно можно представить следующим образом:Consider the excitation of a mirror-horn antenna by a pathogen (19), which is located at x> 0 (see Fig. 4). The analysis of the excitation of a horn antenna in this case differs from that presented above when describing a horn antenna in the main version only in that the pathogen (19) is displaced relative to the plane of symmetry (21) of the parabolic cylinder (7) a distance a . If this shift is small compared with the focal length F, then the amplitude distribution at the output of the planar mirror (2) is still described by function (2). The phase distribution Φ (x) can be approximately represented as follows:

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

АФР по координате x, задаваемое формулами (2) и (14), остается неизменным вплоть до выходной плоскости излучателя (3). Появление линейно изменяющейся фазы приводит к повороту ДН зеркально-рупорной антенны в горизонтальной плоскости на угол α.The AFR along the x coordinate given by formulas (2) and (14) remains unchanged up to the output plane of the emitter (3). The appearance of a linearly changing phase leads to the rotation of the MD of the horn antenna in the horizontal plane by an angle α.

Аналогично при возбуждении зеркально-рупорной антенны возбудителем (20), смещенным относительно плоскости симметрии на расстояние - a, поле излучения имеет в горизонтальной плоскости ДН, повернутую на угол - α.Similarly, when a specular-horn antenna is excited by a pathogen (20) that is displaced relative to the plane of symmetry by a distance of -a, the radiation field has a horizontal direction of the radiation pattern that is rotated by an angle of α.

Теперь мы можем записать соотношение для суммарной и разностной ДН, которые создаются при одновременном возбуждении зеркально-рупорной антенны возбудителями (19) и (20), на которые подаются синфазные и противофазные сигналыNow we can write the ratio for the total and difference MDs, which are created when the mirror-horn antenna is excited simultaneously by pathogens (19) and (20), to which in-phase and antiphase signals are applied

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
,
Figure 00000019
,

где, как и раньше, Fs(θ) - суммарная, Fd(θ) - разностная ДН, а F0(θ) - ДН при размещении возбудителя в плоскости симметрии (21). Из формул (15) видно, что разностная ДН имеет нуль при θ=0, а суммарная ДН достигает в этой точке максимума.where, as before, F s (θ) is the total, F d (θ) is the differential MD, and F 0 (θ) is the MD when the pathogen is placed in the plane of symmetry (21). It is seen from formulas (15) that the difference pattern has zero at θ = 0, and the total pattern reaches its maximum at this point.

Таким образом, мы показали, что при возбуждении зеркально-рупорной антенны со стороны свободного входа (36) в свободном пространстве формируется суммарная ДН, а при ее возбуждении со стороны свободного входа (37) - разностная ДН.Thus, we have shown that when a specular horn antenna is excited from the free input side (36), the total beam pattern is formed in free space, and when it is excited from the free input side (37), a differential beam pattern is formed.

На фиг.20 представлена зеркально-рупорная антенна, выполненная по восьмому дополнительному варианту. В ней в зеркально-рупорную антенну по третьему варианту с целью формирования суммарно-разностной диаграммы направленности одновременно в плоскостях векторов электрического и магнитного полей введены дополнительное планарное зеркало (30), дополнительный облучатель (29) и дополнительный излучатель (31), идентичные планарному зеркалу (2), облучателю (1) и излучателю (3), и расположенные симметрично относительно плоскости симметрии (35), которая параллельна металлическим пластинам планарного зеркала (2), также в остронаправленную антенну введена диаграммообразующая схема (45), которая имеет четыре суммарно-разностных выхода (46)-(49) и не менее трех входов (50)-(53), суммарно-разностные выходы (46)-(49) соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей облучателя (1) и дополнительного облучателя (31).On Fig presents a horn-antenna made in the eighth additional option. In it, an additional planar mirror (30), an additional irradiator (29) and an additional emitter (31) identical to the planar mirror (12) are introduced into the mirror-horn antenna according to the third embodiment in order to form a total-difference radiation pattern simultaneously in the planes of the electric and magnetic field vectors 2), the irradiator (1) and the emitter (3), and located symmetrically with respect to the plane of symmetry (35), which is parallel to the metal plates of the planar mirror (2), is also introduced into the directional antenna for a diagram-forming circuit (45), which has four total-differential outputs (46) - (49) and at least three inputs (50) - (53), the total-differential outputs (46) - (49) are connected to the outer ends of the line segments transmission of pathogens of the irradiator (1) and the additional irradiator (31).

Диаграммообразующая схема (45) относится к классу диаграммообразующих схем моноимпульсных антенн и функционирует по алгоритму, который описывается ее матрицей рассеяния SThe beam-forming circuit (45) belongs to the class of beam-forming circuits of monopulse antennas and operates according to the algorithm described by its scattering matrix S

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
.
Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
.

Индекс i соответствует волнам, падающим на свободные выходы (50)-(53), а индекс r - волнам, бегущим от суммарно-разностных выходов (46)-(49), то есть волнам, отраженным от них, в соответствии с терминологией, принятой в технике СВЧ. Каждый столбец матрицы рассеяния S описывает сигналы на суммарно-разностных выходах (46)-(49) при возбуждении одного из свободных выходов (50)-(53) сигналом единичной амплитуды.Index i corresponds to waves incident on free outputs (50) - (53), and index r corresponds to waves running from total difference outputs (46) - (49), i.e., waves reflected from them, in accordance with the terminology, adopted in the microwave technology. Each column of the scattering matrix S describes signals at the sum-difference outputs (46) - (49) when one of the free outputs (50) - (53) is excited by a signal of unit amplitude.

Из соотношений (16) видно, что при подаче сигнала на свободный выход (46) все сигналы, поступающие на возбудители облучателя (1) и дополнительного облучателя (31), синфазны. В этом случае, как было показано выше при анализе функционирования зеркально-рупорных антенн, выполненных по пятому и седьмому дополнительным вариантам, излучатель (3) и дополнительный излучатель (31) создают в пространстве излучение, которое имеет суммарную ДН как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.From the relationships (16) it can be seen that when a signal is supplied to the free output (46), all signals supplied to the exciters of the irradiator (1) and the additional irradiator (31) are in phase. In this case, as was shown above in the analysis of the functioning of horn antennas made according to the fifth and seventh additional options, the emitter (3) and the additional emitter (31) create radiation in space that has a total beam both in horizontal and in vertical planes.

При подаче сигнала на свободный вход (47) в соответствии с формулами (16) оба входа облучателя (1) и дополнительного облучателя (31) возбуждаются синфазно, но при этом между сигналами на входах облучателя (1) и дополнительного облучателя (31) имеется разность фаз, равная 180°. В этом случае зеркально-рупорная антенна формирует в свободном пространстве ДН, которая в горизонтальной плоскости является суммарной, а в вертикальной плоскости разностной.When a signal is supplied to a free input (47) in accordance with formulas (16), both inputs of the irradiator (1) and the additional irradiator (31) are excited in phase, but there is a difference between the signals at the inputs of the irradiator (1) and the additional irradiator (31) phases equal to 180 °. In this case, the mirror-horn antenna forms in the free space the beam, which in the horizontal plane is total, and in the vertical plane it is differential.

При подаче сигнала на свободный вход (48) в соответствии с формулами (16) входы облучателя (1) и дополнительного облучателя (31) возбуждаются противофазно, но при этом между сигналами на входах облучателя (1) и дополнительного облучателя (31) не имеется разности фаз. В этом случае зеркально-рупорная антенна формирует в свободном пространстве ДН, которая в горизонтальной плоскости является разностной, а в вертикальной плоскости суммарной.When a signal is applied to a free input (48) in accordance with formulas (16), the inputs of the irradiator (1) and the additional irradiator (31) are excited in phase, but there is no difference between the signals at the inputs of the irradiator (1) and the additional irradiator (31) phases. In this case, the mirror-horn antenna forms in the free space of the beam, which in the horizontal plane is difference, and in the vertical plane total.

Наконец, при подаче сигнала на свободный вход (49) в соответствии с формулами (16) оба входа облучателя (1) и дополнительного облучателя (31) возбуждаются противофазно, а при этом между сигналами на входах облучателя (1) и дополнительного облучателя (31) имеется разность фаз, равная 180°. В этом случае зеркально-рупорная антенна формирует в свободном пространстве ДН, которая и в горизонтальной, и вертикальной плоскостях является разностной.Finally, when applying a signal to a free input (49) in accordance with formulas (16), both inputs of the irradiator (1) and the additional irradiator (31) are excited out of phase, and between the signals at the inputs of the irradiator (1) and the additional irradiator (31) there is a phase difference of 180 °. In this case, the mirror-horn antenna forms in the free space of the beam, which in the horizontal and vertical planes is differential.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:

- антенное устройство, воплощающее заявленное изобретение, предназначено для использования в промышленности, а именно, в технике антенн, например в качестве приемо-передающей антенны радиолокатора;- an antenna device embodying the claimed invention is intended for use in industry, namely, in the technique of antennas, for example as a transceiver antenna of a radar;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств;- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means described in the application is confirmed;

- антенное устройство, воплощающее заявленное изобретение, позволяет реализовать следующий технический результат: получить ДН с низким УБЛ в двух главных плоскостях, создать главный луч ДН с большим отношением ширин в двух главных плоскостях, создать ДН суммарно-разностного типа в двух основных плоскостях.- the antenna device embodying the claimed invention allows to realize the following technical result: to obtain MDs with low UBL in two main planes, to create a main beam of MDs with a large ratio of the widths in two main planes, to create MDs of the total-difference type in two main planes.

Использованные источники информацииInformation Sources Used

1. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988.1. Sazonov D.M. Antennas and microwave devices. M .: Higher school. 1988.

2. С.Е.Банков. Проектирование и экспериментальное исследование решетки щелевых излучателей. // Радиотехника и электроника, 2004, т.49, №6, с.701-706.2. S.E. Banks. Design and experimental study of the array of slot emitters. // Radio engineering and electronics, 2004, t. 49, No. 6, p. 701-706.

Claims (10)

1. Зеркально-рупорная антенна, содержащая планарное зеркало, облучатель и излучатель, причем планарное зеркало выполнено в виде верхней, нижней и средней пластин, которые выполнены из металла и установлены параллельно друг другу, и параболического цилиндра, который выполнен из металла и установлен между нижней и верхней пластинами и имеет с ними гальванический контакт, а его ось перпендикулярна плоскостям указанных пластин, средняя пластина установлена между верхней и нижней пластинами и имеет кромку, расположенную между параболическим цилиндром и его фокусом, причем зазор между кромкой и параболическим цилиндром имеет постоянную ширину, облучатель установлен между нижней и средней пластинами, отличающаяся тем, что облучатель выполнен в виде, по крайней мере, одного возбудителя и стенки, выполненной из металла и установленной между нижней и средней пластинами перпендикулярно им, стенка установлена также перпендикулярно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра, верхняя и средняя пластины выполнены с прямолинейными кромками, перпендикулярными плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра и расположенными на расстоянии от вершины направляющей параболического цилиндра, превышающем его фокусное расстояние, излучатель выполнен в виде двух прямоугольных пластин, выполненных из металла, кромки которых соединены с прямолинейными кромками верхней и средней пластин, причем плоскости прямоугольных пластин имеют линию пересечения, расположенную между верхней и средней пластинами.1. Mirror-horn antenna containing a planar mirror, irradiator and emitter, moreover, the planar mirror is made in the form of upper, lower and middle plates, which are made of metal and mounted parallel to each other, and a parabolic cylinder, which is made of metal and installed between the bottom and the upper plates and has galvanic contact with them, and its axis is perpendicular to the planes of these plates, the middle plate is installed between the upper and lower plates and has an edge located between the parabolic the cylinder and its focus, and the gap between the edge and the parabolic cylinder has a constant width, the irradiator is installed between the lower and middle plates, characterized in that the irradiator is made in the form of at least one pathogen and a wall made of metal and installed between the lower and the middle plates perpendicular to them, the wall is also installed perpendicular to the plane of symmetry of the guide of the parabolic cylinder, the upper and middle plates are made with straight edges perpendicular to the plane In order to achieve symmetry of the guide of the parabolic cylinder and located at a distance from the top of the guide of the parabolic cylinder exceeding its focal length, the emitter is made in the form of two rectangular plates made of metal, the edges of which are connected with the straight edges of the upper and middle plates, and the planes of rectangular plates have an intersection line located between the upper and middle plates. 2. Зеркально-рупорная антенна по п.1, отличающаяся тем, что в зазор между средней пластиной и возбудителем включен сосредоточенный конденсатор, отрезок линии передачи имеет внутренний конец, соединенный центральным проводником со штырем через отверстие в нижней пластине, и внешний конец, образующий выход антенны, экран отрезка линии передачи имеет гальванический контакт с нижней пластиной.2. Mirror-horn antenna according to claim 1, characterized in that a concentrated capacitor is included in the gap between the middle plate and the pathogen, the transmission line segment has an inner end connected by a central conductor to a pin through an opening in the lower plate, and an outer end forming an exit antennas, the screen of the segment of the transmission line has galvanic contact with the bottom plate. 3. Зеркально-рупорная антенна по п.1, отличающаяся тем, что облучатель выполнен с одним возбудителем в виде двух лент и отрезка линии передачи, ленты выполнены из металла и имеют гальванический контакт друг с другом, их оси расположены под прямым углом друг к другу, причем ось одной ленты расположена параллельно стенке и перпендикулярно пластинам и соединена с верхней пластиной через конденсатор, а ось другой ленты перпендикулярна стенке и не имеет с ней гальванического контакта, отрезок линии передачи имеет внутренний конец, соединенный центральным проводником с лентой, ось которой перпендикулярна стенке, через отверстие в указанной стенке, и внешний конец, образующий выход антенны, а экран отрезка линии передачи имеет гальванический контакт со стенкой.3. Mirror-horn antenna according to claim 1, characterized in that the irradiator is made with one exciter in the form of two tapes and a segment of the transmission line, the tapes are made of metal and have galvanic contact with each other, their axes are located at right angles to each other moreover, the axis of one tape is parallel to the wall and perpendicular to the plates and connected to the upper plate through a capacitor, and the axis of the other tape is perpendicular to the wall and does not have galvanic contact with it, a segment of the transmission line has an inner end connected to ntralnym conductor ribbon whose axis is perpendicular to the wall through an opening in said wall, and an outer end forming the output of the antenna and the screen of the transmission line segment has a galvanic contact with the wall. 4. Зеркально-рупорная антенна по п.1, отличающаяся тем, что облучатель выполнен с двумя возбудителями, причем эти возбудители расположены симметрично относительно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра, а внешние концы отрезков линий передачи возбудителей образуют два выхода антенны.4. The mirror-horn antenna according to claim 1, characterized in that the irradiator is made with two pathogens, moreover, these pathogens are located symmetrically relative to the plane of symmetry of the parabolic cylinder guide, and the outer ends of the transmission lines of the pathogens form two antenna outputs. 5. Зеркально-рупорная антенна по п.1 или 4, отличающаяся тем, что в облучатель введен синфазный делитель мощности на две равные части, боковые плечи которого соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей.5. Mirror-horn antenna according to claim 1 or 4, characterized in that an in-phase power divider is introduced into the irradiator into two equal parts, the lateral shoulders of which are connected to the outer ends of the segments of the transmission lines of the pathogens. 6. Зеркально-рупорная антенна по п.1 или 3, отличающаяся тем, что в остронаправленную антенну введены гибридное соединение и дополнительное планарное зеркало, дополнительный облучатель и дополнительный излучатель, идентичные планарному зеркалу, облучателю и излучателю и расположенные симметрично относительно плоскости симметрии, которая параллельна пластинам планарного зеркала, причем суммарно-разностные выходы гибридного соединения соединены с центральными входами синфазных делителей мощности на две равные части основного и дополнительного облучателей.6. Mirror-horn antenna according to claim 1 or 3, characterized in that a hybrid connection and an additional planar mirror, an additional irradiator and an additional radiator are identical to the planar mirror, irradiator and radiator and are located symmetrically with respect to the plane of symmetry, which is parallel the planar mirror plates, and the total-differential outputs of the hybrid connection are connected to the central inputs of the common-mode power dividers into two equal parts of the main and additional light irradiators. 7. Зеркально-рупорная антенна по п.1, отличающаяся тем, что в основной и дополнительный излучатели симметрично относительно плоскости симметрии, параллельной пластинам планарного зеркала, введены соответственно первая и вторая дополнительные прямоугольные пластины, две кромки первой дополнительной прямоугольной пластины расположены параллельно прямолинейным кромкам средней и верхней пластин, причем одна из указанных кромок расположена между средней и верхней пластинами, а другая кромка расположена в плоскости, проходящей через кромки прямоугольных пластин, не имеющих соединения со средней и верхней пластинами.7. The horn-mirror antenna according to claim 1, characterized in that the first and second additional rectangular plates are respectively introduced into the main and additional radiators symmetrically with respect to the plane of symmetry parallel to the planar mirror plates, the two edges of the first additional rectangular plate are parallel to the straight edges of the middle and the upper plates, one of these edges being located between the middle and upper plates, and the other edge is located in a plane passing through the edge and rectangular plates which do not have connections with the middle and upper plates. 8. Зеркально-рупорная антенна по п.6, отличающаяся тем, что в основной и дополнительный излучатели симметрично относительно плоскости симметрии, параллельной пластинам планарного зеркала, введены соответственно первая и вторая дополнительные прямоугольные пластины, две кромки первой дополнительной прямоугольной пластины расположены параллельно прямолинейным кромкам средней и верхней пластин, причем одна из указанных кромок расположена между средней и верхней пластинами, а другая кромка расположена в плоскости, проходящей через кромки прямоугольных пластин, не имеющих соединения со средней и верхней пластинами.8. The horn-mirror antenna according to claim 6, characterized in that the first and second additional rectangular plates are respectively introduced into the main and additional radiators symmetrically with respect to the plane of symmetry parallel to the planar mirror plates, the two edges of the first additional rectangular plate are parallel to the straight edges of the middle and the upper plates, one of these edges being located between the middle and upper plates, and the other edge is located in a plane passing through the edge and rectangular plates which do not have connections with the middle and upper plates. 9. Зеркально-рупорная антенна по п.1 или 4, отличающаяся тем, что в нее введено гибридное соединение, суммарно-разностные выходы которого соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей.9. Mirror-horn antenna according to claim 1 or 4, characterized in that a hybrid connection is introduced into it, the total-differential outputs of which are connected to the external ends of the segments of the transmission lines of pathogens. 10. Зеркально-рупорная антенна по п.1 или 4, отличающаяся тем, что в остронаправленную антенну введены дополнительное планарное зеркало, дополнительный облучатель и дополнительный излучатель, идентичные планарному зеркалу, облучателю и излучателю и расположенные симметрично относительно плоскости симметрии, которая параллельна пластинам планарного зеркала, также в остронаправленную антенну введена диаграммообразующая схема, которая имеет четыре суммарно-разностных выхода и не менее трех входов, суммарно-разностные выходы соединены с внешними концами отрезков линий передачи возбудителей облучателя и дополнительного облучателя. 10. The horn-mirror antenna according to claim 1 or 4, characterized in that an additional planar mirror, an additional irradiator and an additional emitter identical to the planar mirror, irradiator and emitter and located symmetrically with respect to the plane of symmetry that is parallel to the planar mirror plates are inserted into the directional antenna , a diagram-forming circuit has also been introduced into the omnidirectional antenna, which has four total-differential outputs and at least three inputs, the total-differential outputs are connected to the outer ends of the transmission lines of the pathogens of the irradiator and the additional irradiator.
RU2012119835/08A 2012-05-15 2012-05-15 Mirror-horn antenna RU2514128C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119835/08A RU2514128C2 (en) 2012-05-15 2012-05-15 Mirror-horn antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119835/08A RU2514128C2 (en) 2012-05-15 2012-05-15 Mirror-horn antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012119835A RU2012119835A (en) 2013-11-20
RU2514128C2 true RU2514128C2 (en) 2014-04-27

Family

ID=49555105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012119835/08A RU2514128C2 (en) 2012-05-15 2012-05-15 Mirror-horn antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2514128C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2072597C1 (en) * 1993-10-06 1997-01-27 Шепелин Виктор Аркадьевич Cassegrain antenna with decreased effective scattering surface
RU2264006C1 (en) * 2003-12-31 2005-11-10 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) Horn antenna
UA79762C2 (en) * 2004-06-01 2007-07-25 Univ Sevastopol Nat Technical Horn-lens antenna
RU2337439C1 (en) * 2007-06-18 2008-10-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Antenna
RU2383976C1 (en) * 2009-02-02 2010-03-10 Открытое акционерное общество Омское производственное объединение "Радиозавод имени А.С. Попова" (РЕЛЕРО) Mirror antenna

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2072597C1 (en) * 1993-10-06 1997-01-27 Шепелин Виктор Аркадьевич Cassegrain antenna with decreased effective scattering surface
RU2264006C1 (en) * 2003-12-31 2005-11-10 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) Horn antenna
UA79762C2 (en) * 2004-06-01 2007-07-25 Univ Sevastopol Nat Technical Horn-lens antenna
RU2337439C1 (en) * 2007-06-18 2008-10-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Antenna
RU2383976C1 (en) * 2009-02-02 2010-03-10 Открытое акционерное общество Омское производственное объединение "Радиозавод имени А.С. Попова" (РЕЛЕРО) Mirror antenna

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012119835A (en) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7724200B2 (en) Antenna device, array antenna, multi-sector antenna, high-frequency wave transceiver
US10539656B2 (en) Antenna and radar system that include a polarization-rotating layer
US6597323B2 (en) Dielectric leaky wave antenna having mono-layer structure
US10566701B2 (en) Folded radiation slots for short wall waveguide radiation
US11476589B2 (en) Antenna element and antenna array
US20080303734A1 (en) Dielectric Leaky Wave Antenna
CN106129593A (en) A kind of all-metal Phased Array Radar Antenna unit of two dimension wide angle scanning
Koch Coaxial feeds for high aperture efficiency and low spillover of paraboloidal reflector antennas
JP6486734B2 (en) Array antenna device
JP2001111336A (en) Microstrip array antenna
EP3529860A1 (en) Compact dual-band mimo antenna
US7916094B2 (en) Double structure broadband leaky wave antenna
RU2432646C1 (en) Dual-band printed dipole antenna
US4502053A (en) Circularly polarized electromagnetic-wave radiator
RU2514128C2 (en) Mirror-horn antenna
Bankov et al. Design and experimental investigation of a multibeam integrated reflector antenna of the millimeter wave band
RU150246U1 (en) ANTENNA GRILLE
JPH1188043A (en) Antenna device
WO2011059364A1 (en) Planar antenna
RU2449435C1 (en) Flat array of diffraction radiation antennas and power divider used in it
Belous et al. Antennas and antenna devices for radar location and radio communication
JP2003158420A (en) Dielectric leak wave antenna
JP2020115619A (en) Waveguide/transmission line converter, waveguide slot antenna and waveguide slot array antenna
CN218827806U (en) Antenna module and beam scanning system
JP2003158421A (en) Dielectric leak wave antenna