SU1748214A1

SU1748214A1 - Waveguide radiator

Info

Publication number: SU1748214A1
Application number: SU904877451A
Authority: SU
Inventors: Михаил Павлович Наймушин; Борис Владимирович Семенов; Анатолий Геннадьевич Зайцев; Любовь Пантелеевна Постникова
Original assignee: Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Использование: облучатель в зеркальных антеннах и антенных решетках, Сущность изобретени : в волноводный излучатель в виде открытого конца отрезка 86fc р„-г-- - - -- - ,w круглого волновода введена металлическа диафрагма с крестообразной щелью длиной 0,5 А, где А длина волны в свободном пространстве. При установке металлической диафрагмы на рассто нии (0,3-0,6) А от открытого конца круглого волновода обеспечиваетс формирование осесимметрич- ной диаграммы направленности и уменьшение уровн кросспол ризации. Регулиру рассто ние от металлической диафрагмы до открытого конца в указанных пределах, можно измен ть согласование волновсдного излучател и ширину диаграммы направленности в Е- и Н-плоскост х. 5 ил.Usage: an irradiator in mirror antennas and antenna arrays, Summary of the invention: a metal diaphragm with a cross-shaped slit with a length of 0.5 A is inserted into a waveguide radiator in the form of an open end of a segment 86fc p „-h-- - - - -, w And the wavelength in free space. By installing a metal diaphragm at a distance (0.3-0.6) A from the open end of a circular waveguide, an axisymmetric radiation pattern is formed and the cross-polarization level is reduced. By adjusting the distance from the metal diaphragm to the open end within the specified limits, it is possible to change the matching of the wave radiator and the width of the radiation pattern in the E- and H-planes. 5 il.

Description

Изобретение относитс к антенной технике , а именно к апертурным антеннам, и предназначено дл использовани в качестве облучател в зеркальных, гибридных зеркальных и в антенных решетках, а также может быть использовано в радиолокации, радиоастрономии и системах космической св зи.The invention relates to antenna technology, namely, aperture antennas, and is intended for use as an irradiator in mirror, hybrid mirror and antenna arrays, and can also be used in radar, radio astronomy and space communication systems.

Известна апертурна антенна, содержаща открытый круглый волноводный излучатель и расположенный на нем экран, при этом с целью изменени амплитудно- фазового распределени на фиксированной частоте экран выполнен в виде р да прилегающих одно к другому концентрических ко- лец, установленных с возможностью перемещени вдоль оси волнового излучател .The aperture antenna is known, which contains an open circular waveguide emitter and a screen located on it, while in order to change the amplitude-phase distribution at a fixed frequency, the screen is made in the form of a series of concentric rings adjacent to each other, mounted with the possibility of moving along the axis of the wave radiator .

Известен также волноводный облучатель параболической антенны, содержащий цилиндрический волновод с первым концом , имеющий электрический соединитель,Also known waveguide feed parabolic antenna containing a cylindrical waveguide with a first end having an electrical connector,

и со вторым излучающим концом На рассто нии Li А от излучающего (А -длина волны) смонтирован круглый электропроводный фланец, имеющий диаметр D 5 А. . Между фланцем и излучающим концом расположен кольцевой диэлектрический элемент , состо щий из двух слоев диэлектрического материала и имеющий наружный диаметр D дл получени заданного полного поверхностного сопротивлени со стороны волновода.and with the second radiating end At a distance of Li A from the radiating (A-wavelength) a circular electrically conductive flange having a diameter D 5 A. is mounted. Between the flange and the radiating end there is an annular dielectric element consisting of two layers of dielectric material and having an outer diameter D for obtaining a given total surface resistance on the side of the waveguide.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс волноводный излучатель в виде открытого конца круглого волновода с основной волной Ни, ширина диаграммы направпечности (ДН) которого по нул м равна в Е-плоскостиThe closest to the present invention is a waveguide emitter in the form of an open end of a circular waveguide with the main wave Ne, the width of the directional diagram (DN) of which is zero in the E-plane

3,83 А ,3.83 A,

2 $DE 2arcsm( в Н-плоскости2 $ DE 2arcsm (in the H-plane

2 тга2 tga

(Л(L

СWITH

ю Јyou

2&H 2arcsm(iM: ). с. JL а2 & H 2arcsm (iM:). with. Jl a

где 2а - диаметр круглого волновода;where 2a is the diameter of a circular waveguide;

А- длина рабочей волны. Из приведенных соотношений видно, что в Е-плоскости ДН круглого волновода более узка ,чем в Н-плоскости.A is the length of the working wave. From the above relations it can be seen that in the E-plane the DN of a circular waveguide is narrower than in the H-plane.

Это обсто тельство вл етс недостатком при использовании этого излучател или решетки таких излучателей в качестве облучател зеркальных и гибридных зеркальных антенн, а также везде, где необходимо получение равномерного распределени пол в апертуре антенны с целью получени максимального коэффициента усилени антенны и минимальной ширины главного лепестка ДН.This circumstance is a disadvantage when using this radiator or grating of such radiators as an irradiator of mirror and hybrid mirror antennas, as well as everywhere where it is necessary to obtain a uniform distribution of the field in the antenna aperture in order to obtain the maximum antenna gain and the minimum width of the main lobe of the DN.

Цель изобретени - получение осесим- метричной ДН у облучател апертурных антенн при минимальных размерах и весе.The purpose of the invention is to obtain axisymmetric DN from the irradiator of aperture antennas with minimal dimensions and weight.

Поставленна цель достигаетс тем, что в конструкцию облучател в виде круглого волновода, присоединенного одним концом к линии питани , введена металлическа диафрагма , установленна на рассто нии d (0.3-0,6)Дот другого конца отрезка круглого волновода, при этом в центре металлической диафрагмы выполнена крестообраз - на щель длиной 0,5 А , где А - рабоча длина волны в свободном пространстве. Щель выполнена крестообразной дл того, чтобы излучатель работал при двух линей- ных ортогональных или круговой пол ризаци х возбуждаемой волны. В волноводе возбуждаетс волна основного типа Ни Поскольку она не имеет осевой симметрии в распределении амплитуды пол , то ДН излучател не вл етс осесимметричной (рис. 2). При установке диафрагмы со щелью, перпендикул рной вектору Е пол , в волноводе возбуждаетс , кроме основного типа волны Нц. высшие типы волн (несимметричные ), в первую очередь волна Е п (фиг. 3). При наложении обоих типов в рас- крыве волновода формируетс амплитудное распределение, близкое к осесимметрично- му (фиг. 4). Так как волна Нц вл етс распростран ющейс крнп 3,41а), то волна Ец(АкрЕ11 1,64а) будет затухающей, если рабоча длина волны облучател находитс в интервале 1,64а А 3,41а, где а - радиус волновода. В этом случае амплитуда и фаза волны Е зависит от рассто ни d - от открытого конца волновода до диафрагмы (фиг. 1), регулиру которое можно добитьс суммарного распределени , близкого к симметричному , и тем самым получить осесим- метричную диаграмму направленности. Длина волноводного излучател по сути исчисл етс от диафрагмы до раскрыва, а до диафрагмы - это регул рный волновод, соедин ющий излучатель с источником питани . Выбором щели вдиаграме уже или длиннее резонансной можно подобрать наилучшее согласование излучател с питающим волноводом.The goal is achieved by introducing a metal diaphragm at a distance d (0.3-0.6) Dot the other end of the circular waveguide section into the irradiator design as a circular waveguide attached at one end to the power line. the cross-shaped pattern is made on a slit 0.5 A long, where A is the working wavelength in free space. The slit is made crosswise so that the emitter works with two linear orthogonal or circular polarizations of the excited wave. In a waveguide, a wave of the main type Ni is excited. Since it does not have axial symmetry in the amplitude distribution of the field, the beam emitter is not axisymmetric (Fig. 2). When installing a diaphragm with a slit perpendicular to the E vector, the floor in the waveguide is excited, in addition to the main type of wave, Hz. higher types of waves (asymmetric), first of all wave E p (Fig. 3). When applying both types in the opening of the waveguide, an amplitude distribution close to the axisymmetric one is formed (Fig. 4). Since the Nc wave is a propagating kpnp 3.41a), the Ets wave (AcreE1.64a) will be attenuated if the working wavelength of the irradiator is in the range of 1.64aA3.41a, where a is the waveguide radius. In this case, the amplitude and phase of wave E depends on the distance d - from the open end of the waveguide to the diaphragm (Fig. 1), by adjusting which you can achieve a cumulative distribution that is close to symmetric, and thereby obtain an axisymmetric radiation pattern. The length of the waveguide radiator is essentially calculated from the diaphragm to the aperture, and to the diaphragm it is a regular waveguide connecting the radiator to the power source. By choosing a gap in the dielectric, which is narrower or longer than the resonant one, the best matching of the radiator with the supply waveguide can be found.

На фиг, 1 изображен волноводный излучатель с диафрагмой, имеющей крестообразную щель, общий вид; на фиг, 2-4 - силовые линии вектора Е и распределениеFig, 1 shows a waveguide emitter with a diaphragm having a cruciform slit, a general view; Fig, 2-4 - the power lines of the vector E and the distribution

0 составл ющих векторов пол в раскрыве излучател ; в виде открытого конца круглого волновода - волны Нц (фиг. 2), волны ЕЦ {фиг. 3) и в раскрыве излучател суммарное голе волн Нц и Еп (фиг. 4); на фиг. 5 5 излучатель в виде круглого волновода.0 constituent floor vectors in the radiator aperture; in the form of the open end of a circular waveguide — the waves of the NC (Fig. 2), the EC waves {FIG. 3) and in the aperture of the radiator, the total gol of the waves of the NC and EP (Fig. 4); in fig. 5 5 emitter in the form of a circular waveguide.

В качестве примера бып изготовлен излучатель в виде круглого волновода, который с одного торца заканчиваетс фланцем 1 (фиг. 5), другой торец закрыт диафрагмойAs an example, the emitter was made in the form of a circular waveguide, which ends at one end with flange 1 (Fig. 5), the other end is closed by a diaphragm

0 2, в которой выполнена крестообразна щель 3. На внешней поверхности круглого волновода до половины его длины со стороны диафрагмы выполнена резьба 4. На эту резьбу навинчиваетс другой круглый вол5 новод 5 с открытыми концами, а также стопорна гзйка б, ограничивающа свободный ход навинчиваемого волновода 5. Таким образом можно регулировать рассто ние от диафрагмы 2 до открытого конца волновода0 2, in which a cross-shaped slot 3 is made. A thread 4 is made on the outer surface of the circular waveguide up to half of its length on the side of the diaphragm. Another circular waveguide 5 with open ends is screwed on this thread, as well as a stop bj of the spinning waveguide 5. Thus, it is possible to adjust the distance from the diaphragm 2 to the open end of the waveguide.

0 5 и подобрать наилучший режим согласовани устройства и наилучшее совпадение диаграмм направленности в плоскост х Е и Н. В предлагаемом излучателе при наилучшем согласовании с питающим волноводом мак5 симальное совпадение диаграммы направленности в плоскост х Е и Н может быть достигнуто при рассто нии от раскрыва до диафрагмы, равном 0,3-0,6длины распростран ющейс в пространстве рабочей волны0 5 and choose the best device matching mode and the best match of the radiation patterns in the E and H planes. In the proposed radiator, with the best matching with the supply waveguide, the maximum coincidence of the radiation pattern in the E and H planes can be achieved with a distance from the opening to the aperture. equal to 0.3-0.6 times the working wave propagating in space

0 облучател . Испытани показали, что предлагаемый излучатель имеет достаточно широкую симметричную диаграмму направленности и при использовании в качестве облучател зеркальных антенн дает0 irradiator. Tests have shown that the proposed emitter has a rather wide symmetrical radiation pattern and, when used as an irradiator, the mirror antennas give

5 хорошие результаты.5 good results.

Наличие металлической диафрагмы с крестообразной щелью вблизи раскрыва излучател позвол ет получить максимальный дл выбранной конструкции зеркальной ан0 тенны коэффициент усилени и минимальную ширину главного лепестка диаграммы направленности.The presence of a metal diaphragm with a cross-shaped slit near the aperture of the radiator allows to obtain the maximum gain for the selected design of the mirror antenna and the minimum width of the main lobe of the radiation pattern.

Claims

The invention The waveguide emitter containing

5, a segment of a circular waveguide connected at one end to a power line, characterized in that, in order to form an axisymmetric radiation pattern, a metal diaphragm is inserted, set at a distance of da CN

Fiv1

fit / a 2

XTTT HHHHHHHHHHHL

FS / g.Z.

Fig.4Fig. five