Рупорный излучатель

 

Изобретение относится к рупорным антеннам . Цель изобретения - уменьшение эффективной поверхности рассеяния в широком угловом секторе -достигается выполнением диэлектрического вкладыша, корректирующего поле в рупоре в виде набора колец определенной толщины и диаметров и выбором поверхности зонированной линзы, установленной в раскрыве рупора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 01 0 13/00

«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К - АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («" «, r ««

{54) РУПОРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ (21) 4768902/09 (22) 23.10,89 (46) 15.08.92. Бюл. М 30 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) Ю.Н. Данилов и Л,А. Федорова (56) Патент США М 4141015, кл. Н 01 Q 13/00, 1976.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам СВЧ-диапазона, входящим в ° радиолокационные. радионавигационные и телеметрические комплексы различного назначения, и может быть использовано, в частности, в качестве антенного устройства радионавигационного канала летательного аппарата.

Известно устройство, содержащее дйэлектрическую сферу, возбуждаемую конической рупорной антенной, в горловине которой помещен продольной согласующий диэлектрический цилиндр. Рупорная антейна возбуждается в многомодовом режиме.

Однако йесмотря на то, что данное устройство имеет малый уровень кроссполяризации, оно обладает большой величиной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) при облучении его вне углового сектора главного лепестка диаграммы направленности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство. которое .представляет собой коническую рупорную антенну с вращающейся поляризацией. В полости конического рупора помещена диэлектрическая вставка. Вставка состоит из двух концентрических колец различной высоты. Диаметр и высота колец диэлектрической вставки выбираются из условия одновременного комп„„Я2„„1755345 А1 (57) Изобретение относится к рупорным антеннам. Цель изобретения — уменьшение эффективной поверхности рассеяния в шйроком угловом секторе — достигается выпол- нением диэлектриче«ского вкладыша, корректирующего поле в рупоре в виде набора колец определенной толщины и диаметров и выбором поверхности зонированной линзы, установленной в раскрыве рупора. 1 ил. ромиссного обеспечения коррекции фазы поля в раскрыве рупора основного типа волны ТЕ» и синфазности в раскрыве волн типа

ТЕ» и ТМ»; Для создания вращающейся З поляризации волны, излучаемой рупорной антенной, в круглом волноводе, питающем рупор, установлен поляризатор (например, четвертьволновая диэлектрическая пластина, расположенная под углом 450 к вектору напряженности электрического поля основного типа волны ТЕ»). Синфазное сложение полей основного типа волны и волн высших типов (ТЕ» и ТМ») обеспечивает такое амплитудное распределение поля в раскрыве антенны. которое формирует диаграмму направленности с низким уровнем бокового излучения.

Недостатком данного устройства является значительное рассеяние падающей на антенну электромагнитной энергии особенФ новне углового сектора главноголепестка диаграммы направленности, так как возникающие в рупоре высшие типы волн после отражения от горловины рупора (saпредельного волновода) приходят в раскрыв в различных фазовых соотношениях.

Целью изобретения является уменьшение эффективной поверхности рассеяния антенны в широком угловом секторе.

1755345

Для этого рупорный излучатель, содержащий рупор с корректирующей зонированной линзой в раскрыве и диэлектрический вкладыш в полости рупора, установленный на расстоянии, кратном нечетному числу палуволн основного типа волны в рупоре от вершины корректирующей зонированной линзы, выполнен в виде шайбы и набора концентрических колец толщиной t = А/(n1), где А- длина волны основного типа в рупоре; n — коэффициент преломления материала диэлектрического вкладыша с внутренними диаметрами DN = D>/ VN, где N =

=(2-4) — номер кольца, отсчитываемый в сторону шайбы от корректирующей зонированной линзы; 01 — внешний диаметр диэлектрического вкладыша, причем корректирующая зонированная линза выполнена с гиперболической поверхностью; обращенной к диэлектрическому вкладышу, а поверхность диэлектрического вкладыша выполнена совпадающей с фронтом основной волны в рупоре.

На чертеже изображен предлагаемый рупорный излучатель.

Рупорный излучатель с уменьшенной величиной ЭПР содержит рупор 1, в раскрыве которого размещена эонированная корректирующая линза 2. Число зон линзы не должно превышать 3-4. Это определяет широкополосность устройства, Профиль корректирующей линзы определяется иэ соотношения (см, чертеж) .

Х вЂ” (D/г) = RY) где D — диаметр раскрыва;

R — радиальная длина рупора.

Диэлектрический вкладыш 4 размещен от,корректирующей зонированной линзы 2 на расстоянии, кратном нечетному числу полуволн волны основного типа в рупоре (в случае конического рупора волна ТЕ ). Теневая и освещенная поверхности диэлектрического вкладыша 4 выполнены по отношению к падающей на раскрыв волны сферическими в коническом рупоре или цилиндрическими — в секториальном рупоре.

Толщина шайбы и концентрических колец диэлектрического вкладыша выбирается из условия "ненарушения" (сохранения) фазового фрон ra основного типа волны в рупоре, т.е, t = А/(n — 1). Диаметры шайбы и концентрических колец диэлектрического вкладыша выбираются из условия обеспечения синфазнЬсти мод ТЕ 1 и ТМц в раскрыве рупора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом (на передачу).

Электромагнитная волна типа ТЕд, поступающая из питающего волновода 3, воз20

30

45 свободы для одновременного решения

55 обратное излучение не менее, чем на 10 дБ, по сравнению с такой же антенной, ко без

5

40 буждает в коническом рупоре 1 волну основного типа ТЕ11 и волны высших типов. При прохождении электромагнитной волны через диэлектрический вкладыш 4 волны ТЕ и ТМ11 в силу различных фазовых скоростей приобретают дополнительный фазовый сдвиг такой, что в раскрыв они приходят в одинаковой фазе. Использование в раскрыве комбинаций (в основном) этих типов волн обеспечивает создание хорошей направ-. ленности рупорной антенны (симметрию главного лепестка диаграммы направленности, низкий уровень боковых лепестков).

При облучений рупорной антенны внешним источником на частоте, совпадающей или близкой к собственной рабочей частоте, в угловом секторе главного лепестка диаграммы направленности падающая на раскрыв электромагнитная энергия поглощается в согласованной нагрузке, расположенной в питающем рупор волноводе 3

При облучении предлагаемой рупорной антенны вне углового сектора диаграммы направленности или на частотах, отличающихся от собственной рабочей частоты, в горловине рупора возникающие различные типы волн в силу неодинаковых фазовых сдвигов, получаемых ими при прохождении зонированных элементов (частотно-избирательных) корректирующей линзы и диэлектрического вкладыша, испытывают многократные переотражения в полости рупора. При этом электромагнитная энергия частично поглощается, а в раскрыве рупора создается фазовое распределение, формирующее слабонаправленное обратное излучение, в том числе и в направлении на источник облучения, Таким образом, использование предлагаемого рупорного излучателя позволяет обеспечить хорошие излучающие свойства устройства при создании малой эффективной поверхности рассеяния. Это обьясняется наличием большого числа степеней электродинамической задачи по излучению и рассеянию предлагаемого устройства (параметры эонированной корректирующей линзы, зонированного диэлектрического вкладыша, их взаимное расположение в полости рупора и т.д,).

Экспериментальчое исследование макета рупорного излучателя в 3-сантиметровом диапазоне волн с диаметром раскрыва

0 = 6 см, радиальной длиной R = 10 см показало, что использование предложенной конструкции антенны позволяет уменьшить

1755345

Составитель Ю. Данилов Техред М.Моргентал Корректор И. Шулла

Редактор. Е. Копча

Заказ 2897 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 предложенного диэлектрического вкладыша.

Формула изобретения

Рупорный излучатель, содержащий pyflop с корректирующей зонированной линзой в раскрыве и диэлектрический вкладыш в полости рупора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения эффективной поверхности рассеяния в широком угловом секторе, диэлектрический вкладыш, установленный на расстоянии, кратном нечетному числу полуволн основного типа волны в рупоре от вершины корректирующей зонированной линзы, выполнен в виде шайбы и набора концентрических колец толщиной t

- Agn-1), где А — длина волны основного типа в рупоре; п — коэффициент преломления материала диэлектрического вкладыша с внутренними диаметрами Ом = 01/VN, где

5 И = 2...4 — номер кольца, отсчитываемый в сторону шайбы от корректирующей зонированной линзй D> — внешний диаметр диэлектрического вкладыша, причем корректирующая эонированная линза име10 ет гиперболическую поверхность, обращенную к диэлектрическому вкладышу, а поверхность диэлектрического вкладыша совпадает с фронтом основной волны в рупоре. -: