Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля

 

Изобретение относится к рупорным антеннам . Цель изобретения - расширение полосы частот высокочастотного диапазона и упрощение конструкции - достигается размещением прямоугольного волновода высокочастотного диапазона соосно с секцией круглого волновода и введением фазосдвигающей пластины водной плоскости с диэлектрическим поляризатором низкочастотного диапазона 1 ил.

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)s Н 01 Q 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

j (21) 4787075/09 (22) 22 12.89 (46) 30.08.92. Бюл. N. 32 (72) М. В. Грязник, М. Д. Ильинов, А. Г. Витовцев, Е. П. Медведев и В. P. Клепак (56) lEEE Trans. Antennas and Propog., 1984, Ч. 32, М 10, р. 1108-1111. (54) ДВУХДИАПАЗОН Н ЫЙ ОБЛУЧАТЕЛ Ь С

КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ПОЛЯ

Изобретение относится к антенной технике СВЧ диапазона и может быть использовано в качестве облучателя зеркальных антенн радиотехнических станций различного назначения, в частности, в антеннах радиорелейных и космических станций.

Известны конструкции двухдиапазонных излучателей, содержащих секции круглых .волноводов, соединенных последовательно либо параллельно, питающие волноводы. Такие излучатели обеспечивают работу в двух диапазонах частот.

Недостатками известных конструкций облучателей являются малый разнос частот между выделенными участками диапазонов, сложность конструктивного исполнения системы возбуждения, невозможность работы с круговой поляризацией поля.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому устройству является облучатель с круговой поляризацией поля, содержащий две круглых волноводных секции разного диаметра, соединенных соосно и возбуждаемых прямоугольными волноводами, перпендикулярно расположенными их продольной оси, диэлектрические поляризаторы в каждой секции. Облучатель обеспечивает работу в двух

„„Я „„1758732 А1 (57) Изобретение относится к рупорным антеннам. Цель изобретения — расширение полосы частот высокочастотного диапазона и упрощение конструкции — достигается размещением прямоугольного волновода высокочастотного диапазона соосно с секцией круглого волновода и введением фазосдвигающей пластины водной плоскости с диэлектрическим поляризатором низкочастотного диапазона. 1 ил. диапазонах частот круговой поляризацией поля, симметричные диаграммы направленности (ДН) по диапазону.

Однако, наряду с выше указанными достоинствами, известная конструкция облучателя имеет и ряд существенных недостатков. Во-первых, узкая полоса частот высокочастотного диапазона, сложность конструктивной компановки облучателя и его системы возбуждения. Во-вторых поте° и ри в облучателе, вызванные конструктивным исполнением системы возбуждения (боковое возбуждение круговых волново- М дов), наличием поглощающих элементов. В- ОО третьих, дополнительные потери в ВЧ диапазоне за счет работы круглого волново- (Д да в одномодовом режиме. В-четвертых, малая электрическая прочность облучателя за счет дифраксионного.способа возбуждения секций круглых волноводов.

Цель изобретения — расширение полосы частот высокочастотного диапазона и упрощение конструкции, Указанная цель достигается тем, что в двухдиапазонном облучателе с круговой поляризацией тока, содержащем рупор, первую секцию круглого вол новода низкочастотного диапазона с диэлектриче1758732 ским поляризатором, прямоугольный волновод, размещенный перпендикулярно оси круглого волновода и связанный с его внутренней областью посредством продольной щели, вторую секцию круглого волнавода высокочастотного диапазона с питающим прямоугольным волноводом, согласно изобретению, первая и вторая секции круглого волновода соединены последовательно посредством плавного перехода, а питающий прямоугольный волновод размещен саасно со второй секцией круглого волновода и соединен с ней посредством плавного перехода. причем, во вторую секцию круглого волновода введена диэлектрическая фаэасдвигающая пластина в одной плоскости с диэлектрическим поляризатором.

На чертеже представлен двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля.

Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля выполнен в виде рупора 1, установленного на раскрыве круглого волновода 2, диэлектрического поляризатора 3 внутри круглого волновода 2, питающего прямоугольного волновода 5 НЧ диапазона; связанного через щель 4 с внутренней областью круглого волнавада 2. второй секции круглого валнавада меньшего сечения 7, соединенной с волноводом 2 плавным переходом 6, фазосдвигающей пластины 8 диапазона ВЧ, прямоугольного волновода 10, возбуждающего в ВЧ диапазоне круглую волноводную секцию 7 через плавный переход 9, Диэлектрический поляризатор НЧ диапазона и фазасдвигающая пластина ВЧ диапазона установлены в одной плоскости.

Двухдиапазанный облучатель работает следующим образом, Принимаемая волна круговой поляризации НЧ диапазона преобразуется поляризатором 3 в волну линейной поляризации и через продольную щель 4 возбуждает прямоугольный волновад 5 и поступает в приемный тракт.

Электромагнитная линейно-поляризованная волна диапазона ВЧ, падвадимая прямоугольным валнаводам 10 через плавный переход 9, возбуждает круглый волновод 7. Фаэосдвигающая пластина 8 преобразует линейно поляризованную волну в волну эллиптической поляризации, которая через плавный переход 6 возбуждает круглый волновод.

Проходя через диэлектрический поляризатор 3, волна эллиптической поляризации трансформируется в волну круговой поляризации и излучается рупором 1, Размеры фазосдвигающей пластины выбираются такими, чтобы после последовательного прохождения через нее и диэлектрический поляризатор НЧ диапазона волна ВЧ диапазона приобретала круговую поляриза5 цию, Порядок определения размеров фазосдвигающей пластины при известных размерах поляризатора НЧ диапазона следующий.

10 1. Определяется отношение площади сечения пластинки поляризатора к площади поперечного сечения волновода НЧ диапазона

g Яр /$=4 di/л D>, 15 где d> — толщина пластины поляризатора:

D> — диаметр волновода НЧ диапазона, 2. Определяются величина д =(к — 1) у и эквивалентные диэлектрические проницаемости ri =1+2д иez=1+2дгдее

20 -диэлектрическая проницаемость поляризатора.

3. Определяется нормированная часто-. та х и значение функции у(х): х = f2/fêðl, 25 где 12 — средняя частота ВЧ диапазона;

4p< — критическая частота круглого волновада ВЧ диапазона; у(х) =

4. Определяется фазовый сдвиг 01(х), приобретаемый волной ВЧ диапазона при прохождении через поляризатор НЧ диапазона:

35 (Э (х), = g lt у(х), где у- критическое волновое число;

I> — длина поляризатора НЧ.

5. Определяется требуемый дополни40 тельный фазовый сдвиг для получения волны круговой поляризации

8 (х) =- n — 01(х), Л

45 где 2 п — ближний к О (х) сдвиг фазы. кратный и = 1.2,3... д

6. Зная величину Cb((x), и роиэводят расчет геометрических размеров фазосдвигаю50 щей пластины с учетом ее места установки (в волнаводе НЧ или ВЧ).

В результате экспериментального исследования макета облучателя (без рупора) установлено. что заявляемая конструкция

55 обеспечивает коэффициент эллиптичности не хуже 0,7 в диапазоне частот 20-22 ГГц и

42-44,5 ГГц.

По сравнению с прототипом заявляемый абьект имеет следующие технико-эка1758732

9 10

Составитель А.Гросс

Техред М.Моргентал Корректор H.Ãóíüêo

Редактор М,Циткина

Заказ 3005 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 номические преимущества: увеличивается полоса частот в ВЧ диапазоне; упрощается конструкция облучателя, облучатель выполнен на одной волноводной секции: уменьшаются поперечные размеры облучателя, следовательно, увеличивается эффективность зеркальной антенны; повышается коэффициент полезного действия облучателя за счет уменьшения потерь; увеличивается электрическая прочность облучателя за счет отсутствия выступов, изгибов и т.д„а следовательно, расширяется область а применения разработанной конструкции; устраняется необходимость совмещения фазовых центров излучателей различных диапазонов. т.к. имеет место один излучающий раскрыв; уменьшаются трудозатраты на изготовление облучателя.

Формула изобретения

Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля. содержащий последовательно соединенные рупор, первую секцию круглого волновода низкочастотного диапазона с поляризатором, выполненным в виде диэлектрической пластины, прямоугольный волновод, размещенный перпендикулярно к оси первой секции круг5 лого волновода и связанный с его внутренней областью посредством, продольный щели, вторую секцию круглого волновода высокочастотного диапазона с питающим прямоугольным волноводом, о т л и ч а ю щ и10 и с я тем. что, с целью расширения полосы частот высокочастотного диапазона и упрощения конструкции, первая и вторая секции круглого волновода соединены последовательно посредством введенного плавного

15 перехода. а питающий прямоугольный волновод размещен соосно с второй секцией круглого волновода и соединен с ней посредством введенного плавного перехода, причем, во вторую секцию круглого волно20 вода введена диэлектрическая фазосдвигающая пластина, размещенная в плоскости с диэлектрической пластиной,