SE468873B - Kavitetsantenn med dielektrikum - Google Patents

Description

.LX )\ C33 co \i oi 2 uppnås en väsentlig reducering av antennens radarmålarea till en nivå järnförbar med nivån för en plan platta. Det hålförsedda dielektrikumet bildar en frekvensselektiv volum med lågpasskarakteristik.

Radarmålarean som orsakas av hörnreflektorerna inuti kaviteten har reducerats till en acceptabel nivå.

Det hålförsedda dielektrikumet med elektriskt ledande skal och i fortsättningen öven benämnt artificiellt dielektrikum uppvisar en ändring både av dielektricitetskonstant och permeabilitetskonstant. Detta medför att även brytningsindex ändras, närmare bestämt ökar. Det artificiella dielektrikumet uppvisar även ändrade transmissions- och reflektionsegenskaper. Låga frekvenser transmitteras och höga frekvenser reflekteras. Genom att variera periodiciteten för skalens lokalisering i dielektrikumet samt storlek och form på skalen kan det artificiella dielektrikumet antaga olika frekvensegenskaper. Det artificiella dielektrikumet kan exempelvis fås att vara i huvudsak reflekterande över ett mycket stort frekvensområde.

Det använda hâlförsedda dielektrikumet medger att dess storlek och antennkavitetens storlek kan reduceras utan reducering av antennens frekvensbandbredd. En kompaktare antenn med oförändrade prestanda är därigenom åstadkommen. Det kompaktare formatet möjliggör även en väsentlig reducering av antennens vikt. En ytterligare viktreducering åstadkoms genom dielektrikumet enligt uppfinningen som genom sin hålstruktur har en lägre vikt per volymsenhet än tidigare använda dielektrikum.

Med fördel är hålrummen i dielektrikumet periodiskt arrangerade i en tredimensionell matris, vilket resulterar i ett dielektrikum med adekvat lågpasskarakteristik.

Enligt ett fördelaktigt utförande av antennen är dielektrikumet uppdelat i ett antal skikt, varvid varje skikt består av två delskikt med urtag anrodnade i delskiktens motstående ytor mitt för varandra för bildande av det slutna hålrummet. En uppdelning av dielektrikumet i skikt och delskikt enligt detta utförande ger antennen stor flexibilitet och gör anbringandet av de elektriskt ledande skalen förhållandevis okomplicerat. Skalen anbringas i det ena delskiktets urtag".

Därefter anbringas det andra samverkande delskiktet. Varje par av delskikt kommer att innehålla ett plan med ledande skal. Antalet par av delskikt ingående i dielektrikumet bestämmer och överensttämmer med antalet plan med ledande skal.

Uppfinningen kommer nedan att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar, där flg1¿r_1 visar ett utförande av en kavitetsantenn enligt uppfinningen i frontvy, figu_r_2_ visar ett snitt enligt 2-2 i figur 1 genom utförandet av kavitetsantennen enligt uppfinningen, figiå för jämförelse visar ett snitt motsvarande figur 2 för en känd kavitetsantenn och m visar ett skikt av ett i kavitetsantennen enligt uppfinningen ingående dielektrikum i perspektivvy och uppdelat i två separerade delskikt.

Den i figur 1 och 2 visade antennen 1 innefattar en kavitet 2 anbringad i en ram 3 i sin öppna ände. Antennens apertur 4 är definierad av kavitetens öppna ände och är i det visade utförandet rektangulär. Ett matningsorgan 5 är anordnat i kavitetens 2 inre i dess främre del och har formen av en T-formad balk. En matningskabel 6 ansluter matningsorganet 5 och kaviteten 2 till externa enheter och utgörs företrädesvis av en koaxialkabel.

Huvuddelen av kaviteten 2 är fylld med ett dielektrikum 7. I det visade utförandet är dielektrikumet 7 uppdelat i fyra skikt 8,9,10,11. Antalet skikt kan emellertid variera från endast ett till betydligt fler än de visade fyra skikten i beroende av vad som är lämpligt för den aktuella antennen. Kavitetens 2 storlek och kraven på dielektrikumets 7 egenskaper bestämmer valet.

Figur 4 visar skiktet 11 i perspektivvy. Varje skikt 8,9,10,11 är i sin tur uppdelat i delskikt, varvid delskikten 11a, 11b visats för skiktet 11 i figur 2 och 4. Delskikten 11a, 11b har en plan yta 12a resp 12b. I de plana ytorna finns symmetriskt anordnade urtag 13a och 13b med väsentligen halvsfärisk form.

När två delskikt med motstående urtagsförsedda delskikt 11a, 11b sätts samman med urtag mitt för varandra bildas ett skikt 11 med väsentligen C5“\ C23 IQ PN \.\a \~'.l (_14 sfäriska hålrum 14. Innan två delskikt 11a, 11b sätts samman förses det ena delskiktet 11a med elektriskt ledande sfäriska skal 15 i de halvsfäriska urtagen 13a. I ett sammansatt skikt 11 fyller skalen 15 ut hålrummen 14. Skalen utgörs av metalliska eller metalliserade skal och kan exempelvis utgöras av silveröverdragna celluloidbollar. Skikten som omsluter de elektriskt ledande skalen utgörs lämpligen av material med låga elektromagnetiska transmissionsförluster för frekvenser upp till ca 10 GHz och exempelvis kan ett material som säljs under varumärket Roasell användas.

Genom att fylla eller täcka antennens kavitet med artificiellt dielektrikum reduceras den oönskade strålningen som kaviteten annars reflekterar i den infallande strålningens riktning och främst orsakat av hörnreflektorerna i kavitetens inre. Det artificiella dielektrikumet placeras framför kavitetsbotten.

Den infallande strålningen reflekteras då mot dielektrikumet istället, eftersom detta uppbyggts för att reflektera de frekvenser eller de frekvensområden för vilka den av kaviteten reflekterade strålningen önskas reducerad. Om normalen till en tredimensionell matris bildad av skalen i dielektrikumet ej är riktad mot den infallande strålningen, så kommer den reflekterade strålningen i infallsriktningen att kraftigt reduceras.

Som jämförelse visas i figur 3 hur ett dielektrikum 7 är anordnat i en känd kavitetsantenn. Motsvarande komponenter hos den kända kavitetsantennen har givits samma hänvisningsbeteckningar som i figurerna 1-2 och 4 för kavitetsantennen enligt uppfinningen. Såsom visas i figur 3 innehåller den kända antennen ett homogent dielektrikum utan uppdelning i skikt och inhomogenitetsskapande hålrum fyllda med elektriskt ledande skal. Såsom antyds i figuren har kaviteten 2 ett betydligt större djup än antennen enligt uppfinningen visad i samma snitt i figur 2.

Genom införandet av ett artiñciellt dielektrikum enligt uppfinningen med hålrum i vilket elektriskt ledande skal placerats uppnås ett antal positiva effekter. Kavitetsantennens storlek kan reduceras med bibehållen frekvensbandbredd, främst beroende på att kavitetens djup kan reduceras.

If! 468 873 Antennen kan göras lättare på grund av den reducerade storleken och på grund av att det artificiella dielektrikumet har lägre vikt än tidigare använt homogent dielektrikum. Det artificiella dielektrikumet reducerar även antennens monostatiska radarmålarea.

För att ytterligare reducera kavitetsantennens radarmålarea kan antennens apertur täckas med en plan frekvensselektiv struktur uppbyggd av ett eller flera parallella lager försedda med metalliska periodiska mönster. En sådan struktur, även benämnd radom, har i figur 2 visats som ett plant skikt 16 täckande kavitetsantennens apertur 4. Idealt är radomen 16 transparent för antennens arbetsfrekvensband och reflekterande för alla övriga frekvenser.

Genom att fylla antennens kavitet med det artificiella dielektrikumet beskrivet ovan och täcka antennens apertur med en frekvensselektiv radom har antennens radarmålarea ändrat utseende från att uppfattas som en fyrhörnsreflektor till att uppfattas som en plan platta.

Claims (1)

1. _ -,. a. a C i /§% y.. g] g, l Patentkrav Kavitetsantenn för sändning och/eller mottagning av elektromagnetisk strålning innefattande en kavitet (2) och en framför kaviteten anordnad apertur (4) vilken kavitet och apertur tillsammans bildar en frekvensselektiv volym, ett matningsorgan (5) anordnat i kaviteten (2), samt ett dielektrikum (7) anordnat i kaviteten (2). k ä n n e t e c k n a d av att die1ektrikumet(7) är försett med slutna hålrum (14) väsentligen jämnt fördelade i dielektrikumet (7) och att vart och ett av nämnda hålrum (14) begränsas av ett i resp. hålrum inrymt slutet elektriskt ledande skal (15). Antenn enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att hålrummen (14) är periodiskt arrangerade i en tredimensionell matris. Antenn enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e te c k n a d av att dielektrikumet (7) är uppdelat i ett antal skikt (8-11). Antenn enligt patentkravet 3, k ä n n e te c k n a d av att varje skikt (8-11) består av två delskikt (1 1a,1 lb) med urtag (13a,13b) anordnade i delskiktens motstående ytor (12a,12b) mitt för varandra för bildande av det slutna hålrummet ( 14). Antenn enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att urtagen ( 14) har väsentligen halvsfárisk form. Antenn enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e te c k n a d av att en frekvensselektiv radomplatta (16) är anordnad framför antennens apertur (4). un?