Антенна эллиптической поляризации
Изобретение обеспечивает расширение .диаграммы направленности. Диэлектрическая линза (ДП) 1, расположенная на металлическом экране 3, выполнена в виде шарового элемента высотой 0,25 ,3 7 и диаметром l,, 3л из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью 2 4. Вдоль оси симметрии ДЛ I выполнен цилиндрический канал (ЦК) 2 диаметром 0,,77a. В ЦК 2 располагается первичный излучатель эллиптической поляризации (ПИЭП) 4. При использовании в качестве ПИЭП 4 плоской архимедовой спирали или турникетного полуволнового вибраторного излучателя он располагается в верхней части ЦК 2. В результате распространения волн вдоль ЦК 2 и внутри ДЛ 1, отражения от металлического экрана 3 и преломления на границе ЦК 2 и ДЛ 1 формируются три волнь. . В дальней зоне эти три компоненты поля складываются , причем уровень излучения в боковых направлениях увеличивается за счет действия ДЛ 1. При использовании в качестве ПИЭП 4 открытого конца круглого волновода или крестообразной полуволновой щели он располагается внутри ЦК 2. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (f9) (11) (5ц 4 Н 01 Q 19/Об
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н AST0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3827131/24-09 (22). 17.12,84 (46) 23.05.86. Бюл. Ф 19 (72) Н.Е.Вылегжанин (53) 621.396.677.85(088.8) (56) Патент США 11 - 2945230, кл. Н 01 Q 13/00, опублик. 1960.
Патент GILA 11 3611392, кл. Н О! Q 19/00, опублик. 1971. (54) АНТЕННА ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ (57) Изобретение обеспечивает расширение,диаграммы направленности. Диэлектрическая линза (ДП) 1, расположенная на металлическом экране 3, выполнена в виде шарового элемента высотой 0,25 A a h < 0,3 A и диаметром
1,4 A a D 3 9 иэ диэлектрика с диэлектрической проницаемостью 2 Е < с 4. Вдоль оси симметрии ДЛ 1 выполнен цилиндрический канал (ЦК) 2 диаметром 0,5 Я+d 0,773. В ЦК 2 располагается первичный излучатель эллиптической поляризации (ПИЭП) 4. При использовании в качестве ПИЭП 4 плоской архимедовой спирали или турникетного полуволнового вибраторного излучателя он располагается в верхней части ЦК 2. В результате распространения волн вдоль ЦК 2 и внутри ДЛ 1, отражения от металлического экрана 3 и преломления на границе ЦК 2 и ДЛ 1 формируются три волны. В дальней зоне эти три компоненты поля складываются, причем. уровень излучения в боковых направлениях увеличивается за счет действия ДЛ l. При использовании в качестве ПИЭП 4 открытого конца круглого волновода или крестообразной полуволновой щели он распо- С. лагается внутри ЦК 2, 1 ил.
1233229
Изобретение относится к радиотех- рическую волну в боковом направлении нике, а именно к антенно-фидерным к оси диэлектрической линзы 1. устройствам преимущественно для ле- Втекающая волна, распространяютательных аппаратов. щаяся в самом цилиндрическом канаЦель изобретения — расширение диа- ле 2 по направлению к металличесграммы направленности (ДН). кому экрану 3, отражается от него и
На чертеже приведена конструкция далее распространяется по направлеантенны эллиптической поляризации. нию от экрана, причем снова часть
Антенна эллиптической поляриза- ее энергии вытекает в окружающий
10 ции состоит из диэлектрическои лин— диэлектрик l В диэлектрике втекаюзы 1 с цилиндрическим каналом 2, щая волна падает на внешнюю граниметаллического экрана 3 и первичного цу диэлектрической линзы 1, преломизлучателя 4 эллиптической поляриза- ляется на ней и далее развертыва" ции. ется в сферическую волну в боковом
Антенна эллиптическои поляризации направлении к оси дизлектрическои работает следующим образом. линзы 1.
При использовании в качестве перВ дальней зоне все три компоненвичного излучателя 4 эллиптической ты поля складываются, причем уровень поляризации плоской архимедовой спир11 излучения в боковых направлениях рали или турникетного полуволноувеличивается за счет действия диэлеквого вибраторного излучателя излутрической линзы 1, что приводит к чатель располагается в верхней часрасширению ДН. ти цилиндрического канала 2 диэлекПри использовании в качестве пер трической линзы 1. В этом случае излучение в направлении от экрана ца круглого волновода или крестообпроисходит таким же образом, как и раз ной и олув олнов ой щели пе рв ичный из- линзы о лучатель 4 располагается внутри циВ нап авлении к экрану з первич- линдрического канала 2 и возбУждает
1й излучатель 4 возбуждает в ци- 30 в поспеднем вытекающую волну, которую линдрическом канале 2 вытекающую можно представить как набор плоских волну, которую можно представить волн, распространяющихся внутри цикак набор плоских волн, распространя- линдрического канала 2 вследствие от ющихся внутри цилиндрического кана- ражения от его границ. Распространя- ла 2 вследствие отражения от его у ясь вдоль цилиндрического канала 2, границ. Распространяясь вдоль цилинд- набоР плоских волн, кРоме отРажениЯ рического канала 2 по направлению испытывает также и преломление, на к металлическому экрану 3, набор границе диэлектрика 1 при этом часть плоских волн, кроме отражения, испы- энергии вытекает в окружающий диэлектывает и преломление, при этом часть 11 трик. В диэлектрике 1 вытекающая вол.энергии вытекает в окружающий ди- на падает на границу диэлектрической электрик 1. В диэлектрике 1 вытекаю — линзы, преломляется на ней и далее щая волна отражается от металличес- Развертывается в сферическую волну в кого экрана 3. При отражении от плос- боковом направлении к оси диэлектрикой поверхности направление вращения " > ческой линзы 1. В дальней зоне компоплоскости поляризации меняется на про- ненты поля излучения складываются, противоположное. Таким образом, вол- при этом уровень излучения в боковых на, излучаемая в направлении норма- направлениях увеличивается, что прили к плоскости металлического экра- водит к расширению ДН. на 3, и волна, отраженная от него, складываются, так как распространение Таким образом, в диэлектрической до экрана %/4 и эти волны имеют оди- линзе l с цилиндрическим каналом 2, наковое направление вращения плоскос- преломление плоских волн на границе ти поляризации ° После отражения от цилиндрического канала 2, а также на металлического экрана 3 вытекающая Ы внешней границе диэлектрической линволна преломляется на внешней поверх- зы 1 позволяет увеличить уровень ности диэлектрической линзы l и :да- излучения в боковых направлениях, лее начинает развертываться в сфе- что приводит к расширению ДН. учитывать.
Таким образом, диаметр диэлектрической линзы 1 должен быть 1,4 Я
25 33
Значение радиуса сферической поверхности диэлектрической линзы 1 можно определить по формуле и
«а с
2,61
3,41
3 1233
Для эффективного возбуждения вытекающей волны необходимо соответствующим образом выбрать размеры цилиндрического канала 2 и диэлектрической линзы 1 и величину диэлектрической проницаемости материала диэлектрической линзы 1. Диаметр цилиндрического канала 2 (d) должен быть не менее 0,5 h иH нHе e б оoл еeе e 00,77 h . При использовании в качестве первичного 10 излучателя 4 крестообразной полуволновой щели или турникетного вибраторного полуволнового излучателя диаметр цилиндрического канала 2 должен быть не менее 0,5 h . 15
Если в качестве первичного излучателя 4 эллиптической поляризации используется плоская архимедова спираль, диаметр цилиндрического канала
2 выбирается равным 0,7 A . Если в «О качестве первичного излучателя 4 эллиптической поляризации используется открытый конец круглого волновода его диаметр определяется из условия пропускания основной волны Н„.
229 4 волн оптималвным является размер дисковых антенн 2 — 8 9 .
Как показал эксперимент, при диаметре диэлектрической линзы 1 менее
1,4 3 с учетом того, что имеется цилиндрический канал 2, диаметр которого лежит в пределах 0,5 >
0,77 h а высота 0,25 Ъ h « 0,3 h масса диэлектрика 1 становится настолько малой, что практически не оказывает влияния на формирование
ДН первичного излучателя. При диаметре диэлектрйческой линзы 1 более 3 h на формировании ДН сильно сказывается влияние поверхностных волн, которые вносят искажения в ДН, и она становится изрезаннсй. При диаметре диэлектрической линзы 1 меньше 3 Л влияние поверхностных волн незначительно и его можно не где а — внутренний радиус волновода.
Следовательно, диаметр круглого волновода лежит в пределах 0,59 Ъ с с 2а с 0,77 Э
Влияние, которое оказывает диэлек- . трическая линза 1 на формирование ДН первичного излучателя 4, зависит от
35 глубины цилиндрического канала 2 (h).
При глубине h « /4 диэлектрическая линза 1 оказывает незначительное влияние на формирование ДН первичного
40 излучателя 4. По мере увеличения глубины ДН первичного излучателя 4 расширяется, приближаясь к полусферической. Однако при увеличении глубины свыше 0,3 3 в центральной части
ДН появляется провал и при дальнейшем увеличении ДН становится изрезанной.
Таким образом, глубина цилиндрического канала 2, а следовательно
50 и высота диэлектрической линзы 1 должны лежать в пределах 0,25 ъ «h« с.о,з 9
Дю етр диэлектрической линзы 1 (Р„) выбирается таким образом, чтобы
55 исключить влияние поверхностных волн, которые могут внести искажения в ДН.
Для распространения поверхностных
D„ = 2 Г2Ьг — Л
У о.т сюда
Р„ + 4h
r =
8h где r — радиус сферической поверхности диэлектрической линзы 1;
h — глубина цилиндрического канала 2;
D — диаметр диэлектрической линзы 1.
Формула изобретения
Антенна эллиптической поляризации преимущественно для летательных аппаратов, содержащая диэлектрическую линзу, расположенную на проводящем экране, и первичный излучатель эллиптической поляризации, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диаграммы направленности, диэлектрическая линза изготовлена в виде шарового элемента высотой
0,25 Л h «О,ЗЯ и диаметром 1,4h<
«13„(3 h из диэлектрика с диэлектри1233?29
Составитель М.Суханов
Техред И.Гайдощ Корректор М.Максимишинец
Редактор О.Бугир
Заказ 2777/54 Тираж 597 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектгая, 4 ческой проницаемостью 2 < E 4, приче вдоль оси симметрии диэлектрической линзы выполнен цилиндрический канал диаметром 0,5 1 iд < 0,77 3, где 3 рабочая длина волны в свободном пространстве.
