SU1756997A1 - Облучающее устройство апертурной антенны дл конического моноимпульсного метода пеленгации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к антеннам . Цель изобретени -увеличение усилени  суммарной и разностной диаграмм направленности , увеличение крутизны пеленгационной характеристики, снижение уровн  боковых лепестков, компенсаци  независимо от углового положени  выбранного бокового лепестка суммарной диаграммы направленности антенны -достигаетс  введением радиальных клинообразных ребер в коническом рупоре и диаграммо-образую- щей схемы из П ти еолноводвых тройников. Зил.

Description

Изобретение относитс  к антенной технике и может быть использовано в радиолокационных станци х, в системах космической св зи, в радиоастрономии.

Известно облучающее устройство с коническим рупором, имеющим ровную в ут- реннюю повеохность, и возбудител ми двух ортогональных волн Н21.

Недостатком этого облучающего устройства  вл етс  то, что оно не обеспечивает создани  в раскрыве апертурной антенны, оптимальных амплитудных характеристик и, как следствие, антенна имеет пониженные, коэффициенты усилени  по суммарной и разностной диаграммам направленности (ЦП), пониженную крутизну пеленгационной характеристики, повышенный уровень боковых лепестков, невозможность хорошей компенсации бокового лепестка суммарной ДН независимо от его углового положени .

Цель изобретени  - увеличение усилени  суммарной 11 разностной ДН, увеличение крутизны пеленгационной хара:.гери- стики, снижение уровн  боковых лепестков, компенсаци  независимо от углового положени  выбранного бокового лепестка суммарной ДН антенны, в которой используетс  облучающее устройство.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в облучающее устройство, содержащее конический рупор, два возбудител  разностных типов волн, возбудитель суммарного типа волны, введены радиальные клинообразные ребра, расположенные на внутренней поверхности конического рупора, высота которых в плоскости раскрыва рупора составл ет 0,15-0,25 диаметра раскрыва, первый возбудитель разностного типа волн выполненный в виде круглого волновода диаметром 1,,34А с четырьм  продольными пр моугольными отверсти ми на его боковой поверхности, центры которых расположены в одном сечении через 90°, с четырьм  пр моугольными волноводами, отход щими от этих отверстий, с попарно

Х|

О Ю

XS

соединенными первым и вторым тройниками соседними волноводами, Е-плечи которых соединены третьим тройником, Е-плечо которого соединено с первым боковым плечом четвертого тройника, второй возбуди- тель разностного типа волны, выполненный в виде круглого волновода диаметра 0,77 ,22A с двум  поперечными пр моугольными отверсти ми на его боковой поверхности , центры которых расположены в одном сечении через 180°, с двум  пр моугольными волноводами, отход щими от этих отверстий, которые соединены п тым тройником, Н-плечо которого соединено с вторым боковым плечом четвертого тройни- ка, возбудитель суммарного канала, выполненный в виде круглого волновода диаметром 0.59Я Я с фазовращающей секцией или без нее и одного или двух ортогональных пр моугольных волноводов, сое- диненных с круглым волноводом, причем конический рупор, первый возбудитель разностного типа волны, второй возбудитель разностного типа волны, возбудитель суммарного канала соединены последователь- но и соосно.

На фиг. 1 представлено предлагаемое облучающее устройство, общий вид; на фиг. 2 - возбудитель двух ортогональных суммарных волн Нц; на фиг.З - графики, по с- н ющие работу устройства.

Облучающее устройство содержит конический рупор 1, два возбудител  разностных типов волн - первого возбудител  волны Hoi 2, второго возбудител  волны Eoi 3, фазосдвигающую секцию 4, возбудитель суммарной волны Нц 5 и тройник, объедин ющий разностные каналы 6.

Принцип работы облучающего устройства заключаетс  в следующем: на раскрыв конического рупора облучающего устройства падает приход ща  от апертуры антенны электромагнитна  волна и возбуждает в нем широкий спектр различных типов во/ш, из которого возбудител ми разностных типов волн извлекаютс  осесимметричные волны Hoi и Eoi. которые затем после необходимой фазировки, обеспечивающей сдвиг фазы между ними 90°, объедин ютс  в один разностный канал; возбудителем суммарного типа извлекаетс  одна или две ортогональные волны Нц. Фазосдвигающа  секци   вл етс  необходимой частью конструкции облучающего устройства, если суммарный сигнал имеет круговую пол ризацию; если облучающее устройство должно принимать сигнал линейной пол ризации, она отсутствует . Конструкци  предложенного облучающего устройства позвол ет сформировать

осесимметричные суммарную и разностные ДН, обеспечить оптимальное освещение апертуры антенны и тем самым получить дл  нее оптимальные характеристики.

Приведем сравнительный анализ облучающего устройства с волнами Н21 и предлагаемого изобретени .

Соотношени  дл  расчета ДН волны Нз1 именэт следующий вид:

( О, р) -To+F2( в, р) 14,(1)

где Е - вектор электрического пол ;

Fi(0,p)Fi(U)sln2p;(2)

F2( 0,vP)F2(U)cos2p;(з)

Fl(u) YkiH);(4)

с ( Ya1 (У) F2(u)-У1 VTTFZ

,(5)

ЧЗДШ

где Y2(U) - функци  Бессел  первого рода, второго пор дка,

и

kd Г . 1п

sm0

А-длина волны;

d - диаметр раскрыва рупора;

в,(р - угловые координаты точки наблюдени .

На фиг.З представлены рассчитанные с помощью соотношений (1), (2) ДН Ft(U), F2(U).

Из фиг.З видно, что ДН, формируемые волной Н21 не могут обеспечить одновременное освещение апертуры антенны по обоим компонентам электрического пол . Это приводит к недостаткам, указанным выше .

Отдельно рассмотрим вопрос компен- сации выбранного бокового лепестка суммарной ДН. Существуют схемы такой компенсации, которые реализуютс  за счет передачи части сигнала, принимаемого разностной ДН в суммарный канал. Фаза и амплитуда сигнала регулируютс  до наиболее полной компенсации суммарного сигнала , принимаемого боковым лепестком суммарной ДН. Из соотношений (2), (3) видно , что ДН облучател  с волной Н21 не имеет осевой симметрии, не будет иметь ее и разностна  ДН антенны, в которой он используетс . Это означает, что будут существовать угловые секторы, в которых сигнал, принимаемый разностной ДН будет существенно ниже, и хорошую компенсацию бокового лепестка суммарной ДН осуществить не удаетс . Указанные недостатки подтверждены расчетами. Соотношени  дл  расчета ДН апертурной антенны с облучающим устройством рассмотренного типа громоздки и поэтому не привод тс .

Соотношени  дл  расчета ДН волн Еоч, HOI имеют следующий вид

дл  EOI: (и) 1#

.&.

дл  HOI: (U) Лр,

U (U) .

(6)

F4(U)

-( ° V2

1 ч з

(7)

ДНРз, F4 дл  одного и того же раскрыва рупора имеют различную ширину.

Применение рупора с расположенными на его внутренней поверхности радиальными клинообразными ребрами (фиг.1) позволило уменьшить эффективный размер раскрыва дл  волны EOL практически не изменить дл  Hoi и, как следствие, добитьс  совпадени  этих ДН, Проведенные расчеты показали, что высота ребер должна находитьс  в пределах 0,15-0,25 диаметра раскрыва рупора. Одновременно применение таких ребер позвол ет получить одинаковые ДН дл  двух компонент электрического пол  волны Нц, что позвол ет увеличить усиление суммарной ДН апертурной антенны и снизить ее боковые лепестки.

Соотношени  дл  расчета ДН обоих компонент электрического пол  волны Ни имеют следующий Јид:

(U)sin p №(U)cos p , (8)

F5(u)

РЦ

F6(U)

Использование указанных осесиммет- ричных типов волн в облучателе и радиальных ребер в раскрыве рупора позвол ет получить оптимальное освещение апертуры антенны, осесимметричную разностную ДН, повысить коэффициент усилени , понизить уровень боковых лепестков и обеспечить возможность компенсации выбранного лепестка суммарной ДН.

Соотношение дл  расчета разностной ДН антенны имеет следующий вид

F(U)(1-«) (U)+§ (U), (11)

где а - коэффициент, определ ющий уровень мощности на краю апертуры антенны,

А(

nl-2n

15

Крутизна пеленгационной характеристики антенны рассчитываетс  по следующей формуле

5

rmax - где Fmax - максимальна  величина F(U);

h&- коэффициент использовани  апертуры антенны дл  разностной Д.Н.;

f|z- коэффициент использовани  аперту- ры антенны дл  суммарной Д.Н.

Проведенные расчеты показали, что изобретение позвол ет увеличить: Усиление суммарной ДН . Усиление разностной ДН на 22%. Крутизну пеленгационной характеристики .

Снизить уровень боковых лепестков на 2дб.

пп

Claims (1)

1. и Формула изобретени 

   Облучающее устройство апертурной антенны дл  конического моноимпульсного метода пеленгации, содержащее конический рупор, два возбудител  разностных пов волн, возбудитель суммарного типа волны отличающеес  тем, что, с целью увеличени  усилени  суммарной и разностной диаграмм направленности, увеличени  крутизны пеленгационной характеристики, снижени  уровн  боковых лепестков, компенсации независимо от углового положени  выбранного бокового лепестка суммарной диаграммы направленности антенны , введены радиальные клинообразные

   35 ребра, расположенные на внутренней поверхности конического рупора, высота кото- рых в плоскости раскрыва рупора составл ет 0,15-0,25 диаметра раскрыва, первый возбудитель разностного типа волны выполненный в виде круглого волновода диаметром 1,,34Ac четырьм  продольными пр моугольными отверсти ми на его боковой поверхности, центры которых расположены в одном сечении через 90°, с четырьм  пр моугольными волноводами, отход щими от этих отверстий, с попарно соединенными первым и вторым тройниками соседними волноводами, Е-плечи которых соединены третьим тройником, Е-плечо

   ° которого соединено с первым боковым плечом четвертого тройника, второй возбудитель разностного тигга волны, выполненный в виде круглого волновода диаметра 0.77 . ,22A с двум  поперечными пр мо° угольными отверсти ми на его боковой поверхности , центры которых расположены в одном сечении через 180°, с двум  пр моугольными волноводами, отход щими от этих отверстий, которые соединены п тым

   30

   40

   45

   тройником, Н-плечо которого соединено с вторым боковым плечом четвертого тройника , возбудитель суммарного канала, выполненный в виде круглого волновода диаметром 0.59А бз А с фазосдвигающей секцией и одного или двух ортогональных

   пр моугольных волноводов, соединенных с круглым волноводом, причем конический рупор, первый возбудитель разностного типа волны, второй возбудитель разностного типа волны, возбудитель суммарного канала соединены последовательно и соосно.

   Фиг

   Фиг.2

   70-60-Я 40-Я-20-Ю О 70 20 50 40 50

   Фие.З

   эксперимент, расчетна 

   60 70 в,рад