Многолучевая зеркальная антенна

 

Изобретение относится к антенной технике. Техническим результатом является стабилизация уровня пересечения соседних диаграмм направленности в пучке в широкой полосе частот. Многолучевая зеркальная антенна содержит параболический отражатель, выполненный в виде параллельных проводящих пластин, и вынесенные из фокуса облучатели. Кромки пластин образуют отражающую поверхность. Расстояние между пластинами меняется по закону от величины, равной до величины, равной где λк и λдл соответственно минимальная и максимальная длина волны рабочего диапазона частот. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенным устройствам.

Известна решетчатая параболическая антенна (Великобритания, заявка №2135132), содержащая отражатель, образованный множеством параллельных отражающих ребер удлиненной конфигурации, и облучатель, расположенный в фокусе параболы.

Известная решетчатая параболическая антенна может формировать только один луч и является узкополосной.

Известна многочастотная зеркальная антенна (СССР, а.с. №1097150, H 01 Q 15/14, приоритет от 10.08.81), содержащая отражатель, образованный набором волноводов с одинаковой апертурой, и облучатели, количество которых равно числу рабочих частот.

Эта антенна не может обеспечить формирование многолучевого пучка диаграмм направленности в широком диапазоне частот, т.к. может формировать или один луч, работающий в широкой полосе частот, или несколько лучей, каждый из которых работает в своем поддиапазоне частот.

Известна многолучевая зеркальная антенна (Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1988, с.389), содержащая параболический отражатель и вынесенные из фокуса облучатели. Такая антенна, наиболее близкая к предлагаемой, позволяет сформировать многолучевой пучок диаграмм направленности, однако может использоваться в полосе частот с коэффициентом перекрытия не более 2-3, т.к. при более широкой полосе частот происходит такое сужение ширины и искажение формы главного лепестка диаграммы направленности, которое ведет к неприемлемому снижению уровня пересечения соседних диаграмм направленности.

Предлагаемым изобретением решается задача стабилизации уровня пересечения соседних диаграмм направленности в широкой полосе частот за счет стабилизации ширины и уменьшения искажения формы главного лепестка диаграммы направленности.

Для достижения этого технического результата в многолучевой зеркальной антенне, содержащей отражатель и вынесенные из фокуса облучатели, отражатель выполнен в виде параллельных проводящих пластин, кромки которых образуют параболическую поверхность, при этом расстояние между пластинами меняется по линейному закону от величины, меньшей или равной до величины, равной где λк и λдл соответственно минимальная и максимальная длина волны рабочего диапазона частот.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемой многолучевой зеркальной антенны.

Многолучевая зеркальная антенна содержит отражатель 1 и вынесенные из фокуса облучатели 2.

Отражатель 1 состоит из параллельных проводящих пластин 3, кромки которых образуют параболическую поверхность 4. Расстояние между пластинами меняется по линейному закону от минимального, которое меньше или равно до максимального, равного

Многолучевая зеркальная антенна работает следующим образом.

Расстояния между параллельными проводящими пластинами меньше или равны поэтому на нижних частотах рабочего диапазона частот для электромагнитной волны, имеющей поляризацию, параллельную пластинам, они представляют собой волноводы с закритическим сечением, в котором электромагнитная волна распространяться не может, и от раскрывов которых, соответствующих параболической поверхности, она отражается и фокусируется на облучателях. Таким образом, на нижних частотах работает весь раскрыв отражателя.

С повышением частоты часть расстояний между пластинами больше половины текущей длины волны, и электромагнитная волна проходит в соответствующий промежуток между пластинами и, распространяясь по нему как по волноводу, уходит за отражатель, т.е. с повышением частоты только часть отражателя участвует в фокусировании электромагнитной волны.

Таким образом, чем выше частота, тем меньше фокусирующий раскрыв отражателя. Так как изменение эффективного размера отражателя линейно и обратно пропорционально частоте, то электрический размер отражателя, т.е. размер отражателя в длинах волн, оказывается постоянным в диапазоне частот, и, соответственно, постоянной должна быть ширина главного лепестка формируемой диаграммы направленности. Некоторое изменение ширины диаграммы направленности будет обусловлено дискретностью изменения эффективного размера отражателя, однако оно существенно меньше изменений ширины диаграммы направленности при сплошном отражателе.

Уменьшение эффективного размера отражателя с ростом частоты приводит также к уменьшению искажений формы главного лепестка диаграммы направленности, так как антенна становится более длиннофокусной и, соответственно, уменьшаются фазовые ошибки амплитудно-фазового распределения на раскрыве отражателя, обусловленные выносом облучателя из фокуса.

Таким образом, за счет стабилизации ширины и уменьшения искажения формы главного лепестка диаграммы направленности стабилизируется уровень пересечения соседних диаграмм направленности в пучке, и предложенная многолучевая зеркальная антенна позволяет формировать многолучевой пучок диаграмм направленности с приемлемыми характеристиками в широкой полосе частот. Расчеты показывают, что антенна может работать в диапазоне частот с коэффициентом перекрытия 10 и более.

Формула изобретения

Многолучевая зеркальная антенна, содержащая параболический отражатель и вынесенные из фокуса облучатели, отличающаяся тем, что отражатель выполнен в виде параллельных проводящих пластин, кромки которых образуют отражающую поверхность, при этом расстояние между пластинами меняется по линейному закону от величины, меньше или равной , до величины, равной , где λк и λдл соответственно минимальная и максимальная длина волны рабочего диапазона частот.

РИСУНКИ

Рисунок 1