RU2765609C1 - Вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой - Google Patents
Вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2765609C1 RU2765609C1 RU2021103156A RU2021103156A RU2765609C1 RU 2765609 C1 RU2765609 C1 RU 2765609C1 RU 2021103156 A RU2021103156 A RU 2021103156A RU 2021103156 A RU2021103156 A RU 2021103156A RU 2765609 C1 RU2765609 C1 RU 2765609C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- vibrator
- phase
- antenna
- correcting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
- H01Q15/08—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism formed of solid dielectric material
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к антенной технике, в частности, к малогабаритным антеннам диапазона ультракоротких волн. Техническим результатом является создание вибраторной антенны с фазокорректирующей линзой с полноазимутальным режимом приемо-передачи радиосигналов и повышенным коэффициентом усиления. Технический результат достигается тем, что вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой, содержащая несимметричный полуволновой вибратор и фазокорректирующую диэлектрическую линзу, которая является фокусирующим устройством, размещенные на металлической подложке, отличается тем, что тело упомянутой фазокорректирующей линзы выполнено в виде тела вращения из диэлектрика, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, при этом торцевые поверхности выполнены плоскими и перпендикулярными к упомянутой наружной поверхности, а кривизна взаимодействующей с вибратором внутренней поверхности упомянутой линзы выполнена таким образом, что падающая электромагнитная волна концентрируется в области фокусной точки, лежащей на вертикальной оси указанной линзы, в районе которой располагается несимметричный полуволновой вибратор. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности, к антенной технике, и может быть использовано при создании малогабаритных антенн радиоэлектронных средств диапазона ультракоротких волн (далее-УКВ).
Функциональное назначение антенны - излучение и прием электромагнитных волн.
Для увеличения энергетического уровня тракта приемо-передачи электромагнитной энергии могут использоваться антенны с повышенным коэффициентом усиления, который обеспечивается применением диаграммообразующего устройства (далее-ДОУ) типа линза [Зелкин Е.Г., Петрова Р.А. Линзовые антенны. - М.: Советское радио, 1974, 280 с.].
Известна многослойная диэлектрическая тороидальная антенна, содержащая усеченный многослойный тороид (выступающего в роли диэлектрической линзы), сформированный из профилированных эквидистантных элементов с плоской нижней частью, установленных концентрически с воздушными зазорами по отношению друг к другу, а поверхность этих элементов образована вращением нелинейных коаксиальных эквидистантных поверхностей вокруг оси, отстоящей от внутренней части профиля, и которая образует центральную профилированную полость линзы; металлическую подложку с диаметром, равным внешнему диаметру усеченного многослойного тороида, которая выступает в роли области нулевого потенциала; активного антенного элемента - несимметричного вибратора различной формы, помещенного вдоль вертикальной оси усеченного тороида во внутренней полости тороида (Патент RU 271034 С1, заявка №2019112696 от 25.04.2019, МПК: H01Q 15/08 - прототип).
Основными недостатками указанного решения являются относительно большие габариты антенного устройства для определенной рабочей частоты УКВ диапазона, трудность в точности изготовления диэлектрических профилированных эквидистантных элементов и крепеже их на металлической подложке без смещения в горизонтальной плоскости при изготовлении каждого диэлектрического эквидистантного элемента отдельно.
Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков и создание вибраторной антенны с фазокорректирующей линзой, применение которой позволит обеспечить полноазимутальный режим приемо-передачи радиосигналов с повышенным коэффициентом усиления, значительно понизит массогабаритные характеристики антенно-мачтового устройства и повысит технологичность ее изготовления.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной вибраторной антенне с фазокорректирующей диэлектрической линзой, содержащей несимметричный полуволновой вибратор и фазокорректирующую диэлектрическую линзу, которая является фокусирующим устройством, размещенными на металлической подложке, согласно изобретению, тело упомянутой фазокорректирующей линзы выполнено в виде тела вращения из диэлектрика, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, при этом торцевые поверхности выполнены плоскими и перпендикулярными к упомянутой наружной поверхности, а кривизна взаимодействующей с вибратором внутренней поверхности упомянутой линзы выполнена таким образом, что падающая электромагнитная волна концентрируется в области фокусной точки, лежащей на вертикальной оси указанной фазокорректирующей линзы, в районе которой располагается несимметричный полуволновой вибратор.
В варианте исполнения, диаметр металлической подложки и диаметр линзы равны или кратны в целое число раз диаметру основания несимметричного полуволнового вибратора.
В варианте исполнения, высота линзы равна высоте несимметричного полуволнового вибратора с учетом зазора между полуволновым вибратором и металлической подложкой.
Применение фокусирующего геометрического профиля (линзы) для образования вибраторной антенны с фазокорректирующей линзой по сравнению с профилем прототипа позволяет улучшить массогабаритные характеристики линзы.
Основным отличительным признаком заявляемой антенны от антенны-прототипа является вид линзы, а именно: линза реализована в виде тела вращения из диэлектрического материала, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, торцевые поверхности выполнены плоскими и перпендикулярными к упомянутой наружной поверхности, причем кривизна взаимодействующей с вибратором внутренней поверхности упомянутой линзы подобрана таким образом, что падающая электромагнитная волна концентрируется в области фокусной точки, лежащей на вертикальной оси указанной фазокорректирующей линзы.
Сущность предложенного технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана предложенная структура антенны, на фиг. 2 - трехмерный вид излучающего элемента антенны, включающего в себя вертикальное плечо полуволнового вибратора конической формы, размещенного на оси вращения линзы (контакт подключения центральной жилы соединительного коаксиального кабеля) и металлическую подложку (контакт подключения оплетки соединительного коаксиального кабеля), на фиг. 3 - линза в разрезе, представляющая собой фигуру вращения, профиль которой ограничен прямой вертикальной линией и гиперболой, усеченной в горизонтальной плоскости, на фиг. 4 - трехмерное изображение предлагаемой антенны в разрезе.
Предложенная вибраторная антенна с фазокорректирующей линзой
представляет собой соединение несимметричного полуволнового
вибратора 1 и фазокорректирующей линзы 2 (далее - линза) на металлической подложке 3 таким образом, что вибратор закреплен по оси вращения линзы над плоскостью подложки с зазором не более 7 мм, который зависит от выбора сверхвысокочастотного (СВЧ) разъема.
Металлическая подложка 3 является нулевым потенциалом и участвует в формировании электромагнитного поля, а также уменьшает взаимное влияние металлических элементов крепежа.
Электромагнитная волна на границе раздела двух сред «свободное пространство - однородный диэлектрик» преломляется и движется внутри однородного диэлектрика (фазокорректирующей линзы) квазипрямолинейно по новой траектории. Далее, на границе «однородный диэлектрик - свободное пространство» вновь преломляется и распространяется вдоль другой прямой, под некоторым углом относительно предыдущей траектории. Кривизна прилегающей к вибратору поверхности линзы подбирается такой, чтобы падающая электромагнитная волна концентрировалась в области фокусной точки, лежащей на вертикальной оси линзы, в районе которой располагается несимметричный полуволновой вибратор 1.
Таким образом, заявленная вибраторная антенна с фазокорректирующей линзой обеспечивает фокусировку электромагнитной волны при ее прохождении через тело линзы. В предложенном антенном устройстве в роли активного элемента в несимметричный полуволновой вибратор 1 и металлическая подложка 3.
Выбор конструктивных параметров несимметричного полуволнового вибратора 1 зависит от значения рабочей длинны волны УКВ диапазона (высота в сумме с зазором и диаметр основания вибратора равны или кратны четверти длины волны), что отражается на требованиях к высоте, внешнему диаметру линзы и диаметру металлической подложки 3.
Предложенная заявленная вибраторная антенна с фазокорректирующей линзой конструктивно размещается и закрепляется на металлической подложке 3.
Использование предложенного технического решения позволит создать антенну на основе фазокорректирующей линзы, применение которой обеспечит полноазимутальный режим приемо-передачи радиосигналов с повышенным коэффициентом усиления, значительно уменьшит массогабаритные характеристики антенно-мачтового устройства, повысит технологичность ее изготовления.
Claims (3)
1. Вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой, содержащая несимметричный полуволновой вибратор и фазокорректирующую диэлектрическую линзу, которая является фокусирующим устройством, размещенные на металлической подложке, отличающаяся тем, что тело упомянутой фазокорректирующей линзы выполнено в виде тела вращения из диэлектрика, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, при этом торцевые поверхности выполнены плоскими и перпендикулярными к упомянутой наружной поверхности, а кривизна взаимодействующей с вибратором внутренней поверхности упомянутой линзы выполнена таким образом, что падающая электромагнитная волна концентрируется в области фокусной точки, лежащей на вертикальной оси указанной фазокорректирующей линзы, в районе которой располагается несимметричный полуволновой вибратор.
2. Вибраторная антенна с фазокорректирующей линзой по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр металлической подложки и диаметр линзы равны или кратны в целое число раз диаметру основания несимметричного полуволнового вибратора.
3. Вибраторная антенна с фазокорректирующей линзой по п. 1, отличающаяся тем, что высота линзы равна высоте несимметричного полуволнового вибратора с учетом зазора между полуволновым вибратором и металлической подложкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103156A RU2765609C1 (ru) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103156A RU2765609C1 (ru) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2765609C1 true RU2765609C1 (ru) | 2022-02-01 |
Family
ID=80214571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021103156A RU2765609C1 (ru) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2765609C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU222599U1 (ru) * | 2023-12-07 | 2024-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Многослойная линзовая антенна с механоэлектрическим сканированием |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2147150C1 (ru) * | 1998-05-26 | 2000-03-27 | 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации | Сканирующая тороидальная линзовая антенна |
DE69801540T2 (de) * | 1997-04-10 | 2002-05-23 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Antennen-Vorrichtung und Radarmodul |
RU2221316C1 (ru) * | 2002-12-04 | 2004-01-10 | Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана | Биконическая антенна |
RU2713034C1 (ru) * | 2019-04-25 | 2020-02-03 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Многослойная диэлектрическая тороидальная антенна |
-
2021
- 2021-02-09 RU RU2021103156A patent/RU2765609C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69801540T2 (de) * | 1997-04-10 | 2002-05-23 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Antennen-Vorrichtung und Radarmodul |
RU2147150C1 (ru) * | 1998-05-26 | 2000-03-27 | 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации | Сканирующая тороидальная линзовая антенна |
RU2221316C1 (ru) * | 2002-12-04 | 2004-01-10 | Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана | Биконическая антенна |
RU2713034C1 (ru) * | 2019-04-25 | 2020-02-03 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Многослойная диэлектрическая тороидальная антенна |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU222599U1 (ru) * | 2023-12-07 | 2024-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Многослойная линзовая антенна с механоэлектрическим сканированием |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8780012B2 (en) | Dielectric covered planar antennas | |
Costa et al. | Compact beam-steerable lens antenna for 60-GHz wireless communications | |
KR100944216B1 (ko) | 콤팩트한 다중 빔 반사체 안테나 | |
US6396453B2 (en) | High performance multimode horn | |
US4899164A (en) | Slot coupled microstrip constrained lens | |
US11621495B2 (en) | Antenna device including planar lens | |
US9413073B2 (en) | Augmented E-plane taper techniques in variable inclination continuous transverse (VICTS) antennas | |
KR100964623B1 (ko) | 도파관 슬롯 배열 안테나 및 평면형 슬롯 배열 안테나 | |
Karttunen et al. | Reduction of internal reflections in integrated lens antennas for beam-steering | |
RU2435263C1 (ru) | Двухдиапазонная антенна | |
RU2765609C1 (ru) | Вибраторная антенна с фазокорректирующей диэлектрической линзой | |
US20100134368A1 (en) | Inhomogeneous lens with maxwell's fish-eye type gradient index, antenna system and corresponding applications | |
CN210129585U (zh) | 小型化带吸收腔体的超宽带平面螺旋天线 | |
KR102279931B1 (ko) | 빔 스캐닝이 개선되는 평면 선형 위상 어레이 안테나 | |
RU2713034C1 (ru) | Многослойная диэлектрическая тороидальная антенна | |
WO2000076028A1 (en) | Hemispheroidally shaped lens and antenna system employing same | |
CN110739547A (zh) | 一种卡塞格伦天线 | |
CN110190380B (zh) | 一种基于环形销钉阵列的射频平面螺旋轨道角动量天线 | |
CN107069225A (zh) | 一种卡赛格伦天线馈源结构及卡赛格伦天线 | |
RU2701483C1 (ru) | Сверхширокополосная антенна с устройством адаптивной коррекции диаграммы направленности | |
CN107634339B (zh) | 基于超表面的高定向性伞状凸面共形反射面天线 | |
RU2435262C1 (ru) | Многолучевая зеркальная антенна | |
RU2657926C1 (ru) | Антенное устройство на основе линзы Люнеберга | |
Ströber et al. | Parallel-plate waveguide lens for mechanical beam scanning using gap waveguide feed system | |
CN114284746B (zh) | 一种双层多频点聚焦透镜超表面阵列 |