Линзовая антенна

 

ЛИНЗОВАЯ АНТЕННА, содержащая осесимметричную линзу и кольцевую фазированную решетку излучателей , расположенную концентрично внутри линзы, отличающая с я тем, что, с целью увеличения широкополосности и повышения уровня излучаемой мощности, линза выполнена металловоздушной в виде двух концентрично расположенных цилиндров . § (Л CZ ел 0 ю фие i

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСА ЛИН

3(51) Н 01 Й 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ34ТКТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ав таюсн мм а видатильс там (21) 2862954/18-09 (22) 28 12.79 (46) 30.10.83.Бюл. 940 (72) В Н.Сергеев и Л.Е.Сергеева (53) 621.396.677.85(088,8) (56) 1. Патент США У 3546699, кл. 343-100, опублик. 1970.

2. Жук И.С. и др. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн H фидерных устройств. М., Энергия, 1973, с. 112-113.

3. Авторское свидетельство СССР

9 375018, кл. H 01 Я 15/02, 1971.

„„SU„„5162? А (54)(57) ЛИНЗОВАЯ АНТЕННА, содержащая осесимметричную линзу и кольцевую газированную решетку излучателей, расположенную концентрично внутри линзы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения широкополосности и повышения уровня излучаемой мощности, линза выполнена металловоздушной в виде двух концентрично расположенных цилиндров.

1051627 2

Изобретение относится к радиотех- нике, а именно к антеннам СВЧ диапаэона.

Известна антенная система, состоящая нэ неподвижной цилиндрической антенной решетки, и вращающейся вокруг нее антенной решетки проходного типа с внутренним цилиндрическим н внешним треугольным раскрывами (1 3. Излучатели неподвижной решетки возбуждаются синфазно.

Электрическая толщина вращающейся антенной решетки постоянна по раскрыву. В результате треугольный раскрыв вращающейся антенной решетки Формирует диаграмму направленности с тремя главными лепестками.

Сканирование в секторе 27 радиан осуществляется вращением внешней решетки 1 ).

Недостатком известной антенны является ограниченная скорость сканирования, обусловленная большой массой вращающейся антенной решетки.

Известна также линзовая антенна, состоящая из осесимметричной металловоэдушной линзы и излучателя, расположенных на окружности у основания линзы. Сканирование в секторе 2Т(радиан осуществляется путем перемещения излучателя по окружности, на которой он расположен 3 2 ), Недостатком этой антенны является малая скорость сканирования, обусловленная механическим принципом перемещения излучателя, и низ» кий уровень излучаемой мощности.

Наиболее близкой к предлагаемой является антенна с широкоугольным электрическим сканированием, содержащая осесимметричную замедляющую линзу с переменным коэффициентом преломления и осесимметричную решетку излучателей с фазовым управлением, расположенную концентрично внутри линзы. Сканирование в пределах полного телесного угла 4 радиан. осуществляется путем перемеще ния электрическим методом Фазового распределения в раскрыве решетки излучателей „ 3 ).

Недостатками этой антенны являются ограниченная полоса рабочих частот, определяемая отношением диаметров линзы и решетки излучателей, изменение которого конструктивно ограничено, а также сложность выполнения линзы с заданным законом распределения диэлектрической проницаемости материала линзы по радиусу и низкий уровень мощности, излучаемой антенной, обусловленный трудностью отвода тепла от диэлектрика.

Цель изобретения — увеличение широкополосности и повышение уровня излучаемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в линзовой антенне, содер-, жащей осесимметричную линзу н кольцевую фаэированную решетку излучателей, расположенную концентрично внут . ри линзы, линза выполнена металловоэдушной в виде двух концентрично

5 расположенных цилиндров.

На фиг. 1 изображена линзовая антенна в аксонометрической проекции, общий внд) на фиг. 2 — развертка линзы по средней поверхности.

30 Устройство содержит кольцевую фазированную антенную решетку излучателей 1 и металловоздушную линзу 2.

Устройство работает следующим образом.

15 Мощность, подводимая к антенне, делится пропорционально количеству излучателей 1, содержащихся в решетке, .и излучается всеми ими одновременно. Лучи выходят из решетки под раэныЬ|и углами и распространяются между поверхностями линзы 2 по винтовьм траекториям (на плоской раз- . вертке - по прямым линиям). Парал-: лельность лучей на выходе линзы 2 в заданном направлении достигается Фазированием излучателей 1 решетки и геометрией линзы 2 и имеет место тогда, когда направление выхода каждого луча из линзы параллельно образующей лины, т.е. при ф(,=р {Фиг. 2) . Е . Луч, пересекающий раскрыв линзы 2 и точке с координатой Чй, под углом а(пересекает линию расположения излучателей решетки в точке р.ч+ f е ю, «1 где p - угловая координата излучателя антенной решетки;

40 И:- высота металловоздушной линзы;

М вЂ” радиус линзы, равный радиусу антенной решетки (частный случай) у

45 У=Ч(ф- угловая координата выхода из линзы, соответствующая угловой координате р входа луча в линзу (Ч =0 — направление Фазирования).

50 Если принять фазу излучателя с угловой координатой ) =0 за нуль, то фаза излучателя с угловой координатой Р равна

Р5

«гад f

Ф= — „) Ип

Л cosg х ((-соз Ч) {2) где у у (p) — Функция обратная (1);

60 A длине волны, Для использования полного раскрыва антенной решетки (j c )э У ) при формировании направленного излучения с раскрыва необходимо, чтобы лучи

65 от элементов антенной решетки с угло1051627 н (цо с) сС() с (3) Й =(+R)(4 ca5MJ . (Ф!

H сРив.2

Составитель A.Ïðèòóìàííoâ

Редактор Ю.Середа Техред 1 ..Надь Корректор А.ТЯско

Заказ 8680/53 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская"-наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 выми координатами p--t 17 пересекали излучающий раскрыв линзы в точках A и В (.+ f макс) . С учетом выражения (1) связь размеров антенны определяется соотношением

Разность хода лучей от элементов решетки с координатами P = 0 и p Ti до эквивалентного плоского раскрыва линзы АР определяет диапаэонные свой. ства антенны и связана с ее геометрией следующим образом:

Чем меньше эта равность, тем больше допустимая полоса рабочих частей. Задавая допустимую разность хода лучей аР, можно с учетом выражения (3) найти угловой раскрыв аппаратуры излучения 29 и отношение

Н/R.

Так, например, при а0 1,3R получаем ЧФ45в и Н 3,3R

Использование металловоздушной линзы простой формы выгодно отличает предлагаемую антенну от известной, позволяя достичь более высокий

10 уровень излучаемой мощности и улучшить диапазонные свойства антенны, определяющиеся высотой линзы, кото" рая принципиально может быть выбрана как угодно большей по отношению

)5 к ее диаметру..При этом трудоемкость изготовления ее также значительно меньше, чем у известной, что позво-. ляет снизить затраты производства и эа счет этого расширить сферу использования подобных антенн.