Антенна с коническим сканированием диаграммы направленности (варианты)

 

Изобретение относится к радиотехнике преимущественно сантиметрового и миллиметрового диапазонов, а именно к СВЧ-антеннам с коническим сканированием диаграммы направленности, используемым в пассивных и активных системах автоматического сопровождения объектов по угловым координатам. Антенна содержит параболическое зеркало, облучатель в виде рупора и фазосдвигающее устройство из радиопрозрачного диэлектрического материала, установленное между облучателем и параболическим зеркалом и выполненное в виде обращенной вогнутой стороной к облучателю полусферы, которая состоит, по крайней мере, из пяти рабочих секций разной толщины и двух нерабочих секций, образующих основание полусферы и скрепленных с цилиндрическим опорным элементом, который вместе с полусферой приводится во вращательное движение вокруг оси облучателя с помощью мотора с редуктором. Секции соединены между собой боковыми гранями, образованными рассечением полусферы меридиональными плоскостями, проходящими под заданными углами к оси облучателя, а их толщины определяются расчетным путем по прилагаемой формуле. Во втором варианте изобретения рабочая диэлектрическая секция с наименьшей толщиной заменена тонкой радиопрозрачной влаго- и пылезащитной пленкой толщиной 0,1-0,15 мм, не вносящей заметного сдвига фазы в проходящей через пленку сферической волне. Техническим результатом является обеспечение широкополосности, поскольку рупор не вращается и не требуется вращающееся соединение, потери сигнала в антенне, связанные с его деполяризацией на металлическом контррефлекторе, отсутствуют, а затенение параболического зеркала меньше по сравнению с антеннами, использующими контррефлектор. 2 н. и 10 з.п.ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к радиотехнике преимущественно сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн, а именно к СВЧ-антеннам с коническим сканированием диаграммы направленности (ДН), используемым в пассивных и активных системах автоматического сопровождения объектов по угловым координатам. Примером таких систем являются активные и пассивные головки самонаведения (ГСН), системы автосопровождения геостационарных телевизионных спутников по излучению транспондеров, установленные на подвижной платформе (палуба корабля, поезд и др.)

Уровень техники

Известны конструкции антенн с коническим сканированием ДН /1, 2, 3, 4/. Особенностью этих антенн является наличие в них вращающейся части или устройства, которое обеспечивает вращение вокруг оси антенны действительного или виртуального фазового центра облучателя. В зависимости от того, какая часть антенны вращается, можно условно поделить известные конструкции на категории, показанные в таблице. В первой категории антенн вращающейся частью является контррефлектор той или иной формы, наклон которого относительно оси антенны отличается от прямого угла, а облучатель и параболическое зеркало неподвижны. В следующих двух категориях антенн вращается облучатель самостоятельно либо вместе с контррефлектором при неподвижных остальных частях.

Недостатком второй и третьей категорий является то обстоятельство, что вращение облучателя сопряжено с таким конструктивным усложнением антенны, как использование волноводных вращающихся соединений. Необходимость их использования связана с тем, что вместе с облучателем вращается часть волновода, подводящего к нему (отводящего от него) СВЧ-энергию, и для перехода к неподвижному волноводу, входящему в состав последующей аппаратуры, требуется вращающееся соединение. Помимо определенной конструктивной сложности, вращающиеся соединения характеризуются узкой полосой пропускания, которая достаточна для РЛС, но недостаточна, например, для приема программ с телевизионных спутников, занимающих 20-процентную полосу частот (см. таблицу).

Из таблицы видно, что в первых трех категориях антенн с коническим сканированием присутствует контррефлектор, что также является недостатком указанных антенн. Во-первых, диаметры контррефлекторов зависят от диаметра параболического зеркала, составляют 1/7-1/8 часть от последнего; такое затенение зеркала приводит к снижению коэффициента использования площади антенны (КИП) на 6-7% по сравнению с антенной с незатененным зеркалом /5/. Во-вторых, контррефлектор, как всякое металлическое зеркало, вносит дополнительные потери полезного сигнала сверх тех неизбежных потерь, которые имеют место при отражении СВЧ-волны от параболического зеркала. Имеются в виду не резистивные потери, а потери, связанные с преобразованием вида поляризации поля волны при отражении от металла. Известно /6/, что при таком отражении скачкообразно изменяется разность фаз Δ двух ортогональных составляющих вектора электрического поля волны, падающей на металл под углом падения Θ. Разность Δ в отраженной волне принимает в зависимости от угла Θ все значения от π до 0, включая значение π/2. Поэтому всегда, кроме случаев, когда угол Θ равен π или 0, при отражении от металла в той или иной степени меняется вид поляризации. Например, линейная поляризация преобразуется в эллиптическую, т.е. возникает кроссполяризация, ослабляющая полезный сигнал. Степень эллиптичности или уровень кроссполяризации зависит, кроме угла Θ, от азимутального угла α между плоскостью падения и направлением линейной поляризации в падающей волне. Угол α зависит от формы контррефлектора и направления прихода падающей волны. В худшем случае, когда Θ=75° (при этом разность Δ в отраженной волне равна π/2) и α=45°, линейная поляризация преобразуется в круговую, кроссполяризация становится 100-процентной и полезный сигнал падает по мощности вдвое. Условие α=45° выполняется всегда, но не по всей поверхности осесимметричного контррефлектора, а в четырех его секторах, расположенных в виде креста с центром на оси. Условие Θ=75° обычно не выполняется; угол Θ зависит от геометрии контррефлектора и достигает наибольшего среди известных конструкций значения порядка 67° в случае плоского дискообразного контррефлектора. Можно считать, что потери сигнала за счет скачка разности фаз Δ при отражении от контррефлекторов разной конструкции составляет величину порядка 0,5-2 дБ.

Антенна с коническим сканированием, отнесенная в таблице к четвертой категории, является прямым прототипом настоящего изобретения. В прототипе основные части антенны - облучатель, контррефлектор и параболическое зеркало остаются при сканировании неподвижными, а вращается фазосдвигающее устройство в виде диэлектрической призмы, расположенной в непосредственной близости от раскрыва рупора. Призма, имея переменную толщину вдоль раскрыва рупора, вносит в разные части волны разные сдвиги фазы, благодаря чему прошедшая через призму волна отклоняется от оси рупора на некоторый угол. Вращение призмы вокруг оси облучателя приводит к вращению вокруг этой оси отклоненного пучка, т.е. к коническому сканированию. Для того чтобы призма работала в параллельном пучке, в раскрыве рупора устанавливается фокусирующая линза, фокус которой совмещается с фазовым центром рупора. Эта антенна не требует использования вращающегося соединения и, кроме того, менее громоздка, чем антенны второй и третьей категорий.

Однако прототипу также свойственны рассмотренные выше недостатки, связанные с присутствием металлического контррефлектора с повышенным затенением параболического зеркала и с дополнительной потерей сигнала за счет кроссполяризации. Кроме того, в прототипе при сканировании имеет место либо перелив волны через края контррефлектора, либо при более узком пучке и отсутствии перелива - неэффективное использование площади параболического зеркала. Наконец, большое сомнение вызывает то обстоятельство, что в прототипе не учитывается факт расположения призмы в ближней зоне апертуры рупора, когда поведение волны при прохождении призмы нельзя рассматривать без учета граничных условий и дифракционных явлений.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание антенны, в которой вращающееся фазосдвигающее устройство, обеспечивающее коническое сканирование, отвечает следующим требованиям: во-первых, устройство широкополосно, работает во всей полосе облучателя и подводящего волновода и не требует применения вращающегося соединения; во-вторых, фазосдвигающее устройство и его расположение в антенне исключают дополнительные потери полезного сигнала, связанные с отражением волн от металлического контррефлектора; в-третьих, устройство меньше затеняет параболическое зеркало по сравнению с антенной, в которой используется контррефлектор; в-четвертых, устройство располагается на расстоянии от облучателя, достаточном, чтобы пренебрегать влиянием граничных условий и дифракционных явлений.

В первом варианте изобретения предлагается антенна с коническим сканированием диаграммы направленности, содержащая параболическое зеркало, облучатель в виде рупора и расположенное на одной оси с ним фазосдвигающее устройство из радиопрозрачного диэлектрического материала, выполненное с возможностью вращения вокруг этой оси. Фазосдвигающее устройство установлено между облучателем и параболическим зеркалом и выполнено в виде обращенной вогнутой стороной к облучателю полусферы, которая содержит, по крайней мере, пять рабочих секций разной радиальной толщины и две нерабочие секции, образующие основание полусферы. Секции соединены между собой боковыми гранями, образованными рассечением полусферы меридиональными плоскостями, проходящими под заданными углами к оси облучателя и через центр полусферы, совпадающий с фазовым центром - центром облучателя. Радиальные толщины h_j рабочих секций выбраны из условий

h_j=jγλ/16(n-1)+δh, j=N-1, γ=1-1,2,

где N - порядковый номер рабочих диэлектрических секций фазосдвигающего устройства, γ - параметр, зависящий от заданного угла при вершине конуса сканирования, λ - длина волны, n - показатель преломления диэлектрика, δh - радиальная толщина секции с N=1.

Во втором варианте изобретения предлагается антенна с коническим сканированием, содержащая параболическое зеркало, облучатель в виде рупора и расположенное на одной оси с ним фазосдвигающее устройство из радиопрозрачного диэлектрического материала, выполненное с возможностью вращения вокруг этой оси. Фазосдвигающее устройство установлено между облучателем и параболическим зеркалом и выполнено в виде обращенной вогнутой стороной к облучателю полусферы, которая содержит, по крайней мере, пять рабочих секций разной радиальной толщины и две нерабочие секции, образующие основание полусферы. Секции соединены между собой боковыми гранями, образованными рассечением полусферы меридиональными плоскостями, проходящими под заданными углами к оси облучателя и через центр полусферы, совпадающий с фазовым центром облучателя. Радиальные толщины h_j рабочих секций выбраны из условий

h_j=jγλ/16(n-1), j=N-1, γ-1-1,2,

где N - порядковый номер рабочих диэлектрических секций фазосдвигающего устройства, γ - параметр, зависящий от заданного угла при вершине конуса сканирования, λ - длина волны, n - показатель преломления диэлектрика, причем незаполненная диэлектриком часть полусферы, расположенная между рабочей секцией с N=2 и близлежащей нерабочей секцией, закрыта тонкой влаго- и пылезащитной пленкой толщиной 0,1-0,15 мм. В таком исполнении секция с N=1 имеет форму поверхности, отличную от сферической; однако это обстоятельство не влияет на ДН антенны благодаря ничтожно малому фазовому сдвигу сферической волны, производимому тонкой диэлектрической пленкой.

При этом в обоих вариантах изобретения оси параболического зеркала, фазосдвигающего устройства и облучателя совпадают и образуют общую ось антенны либо общая ось облучателя и фазосдвигающего устройства образует с осью параболического зеркала заданный угол, при котором облучатель и фазосдвигающее устройство расположены вне поля плоской волны, падающей на параболическое зеркало.

Фазосдвигающее устройство жестко скреплено с цилиндрическим опорным элементом, коаксиально окружающим облучатель и обеспечивающим вращение фазосдвигающего устройства вокруг общей с облучателем оси. Две нерабочие секции установлены друг против друга относительно общей оси полусферы и облучателя, образуют основание полусферы и расположены вне телесного угла с вершиной в фазовом центре облучателя, стягивающего края параболического зеркала и ограничивающего область, в которой распространяется сферическая волна и расположены рабочие секции. С целью устранения биений, резонансных явлений и обеспечения статической и динамической сбалансированности полусферы при ее вращении две нерабочие секции полусферы имеют заданные радиальные толщины и выборки в виде сквозных и/или глухих отверстий.

Таким образом, предложенная в изобретении антенна с коническим сканированием широкополосна, поскольку в ней предусмотрено вращение полусферы, а не облучателя (рупора), и поэтому нет необходимости применять узкополосное вращающееся соединение; потери полезного сигнала в антенне, связанные с его деполяризацией, отсутствуют, т.к. в изобретении не предусмотрено использование металлического контррефлектора; потери сигнала, обусловленные затенением параболического зеркала полусферой, меньше, чем в случае с контррефлектором, т.к. диаметр полусферы меньше диаметра контррефлектора; наконец, расстояние между фазовым центром облучателя и диэлектрическими секциями полусферы составляет величину порядка нескольких длин волн, что позволяет при построении ДН не учитывать граничные условия на апертуре рупора и дифракционные явления на стыках секций полусферы.

Перечень фигур чертежей

Фиг.1а и 1б изображают вид поперечного осевого сечения антенны с коническим сканированием ДН согласно изобретению соответственно для пассивной и активной систем автосопровождения.

Фиг.2а и 2б изображают схематическое устройство фазосдвигающего узла антенны, обеспечивающего согласно первому и второму вариантам изобретения коническое сканирование.

Фиг.3а и 3б иллюстрируют в разрезе и в плане теоретическое положение об однозначном соответствии эквифазных зон на поверхности диэлектрической полусферы и на апертуре раскрыва параболического зеркала; на этой апертуре показаны также форма и расположение 12 участков, по которым вычислялись интегралы Френеля-Кирхгофа /7/, определяющие электрическое поле волны в дальней зоне и в зоне Френеля.

Фиг.4 изображает вид расчетной ДН антенны с диэлектрической полусферой, обеспечивающей кусочно-линейное распределение фазы на апертуре раскрыва параболического зеркала, и вид расчетной ДН (пунктирная линия) той же антенны при отсутствии полусферы.

Фиг.5 изображает расчетную зависимость угла отклонения ДН от оси антенны ΔΘ от параметра γ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Антенна, изображенная на фиг.1а, содержит параболическое зеркало 1, многосекционную диэлектрическую радиопрозрачную полусферу 2 и облучатель 3, которые расположены последовательно вдоль общей оси АА. Облучатель и полусфера установлены на параболическом зеркале при помощи фланца 4 и распорок 5. Волноводный выход облучателя присоединен либо к малошумящему СВЧ-приемнику 6 в пассивных системах автосопровождения источников излучения (например, конвертор в случае телевизионного спутника), либо (как показано на фиг.1б) к коаксиально-волноводному переходу 7 и к приемно-передающему модулю РЛС в активных системах сопровождения. Полусфера содержит отдельные секции из диэлектрика типа фторопласта, толщина и размер которых определены расчетным путем. Основание полусферы с помощью цилиндрического опорного элемента 8 соединено с мотором с редуктором 9.

Фиг.2а изображает полусферу, состоящую из разнотолщинных диэлектрических рабочих секций под номерами N=1, 2, 3, 4 и 5 и нерабочих секций N=6 и 7. Смежные секции соединены (например, склеены) своими боковыми гранями, образуя полусферу с внешним радиусом R и радиусами r₁, r₂, r₃, r₄, r₅ концентрических сфер, ограничивающих рабочие секции со стороны облучателя 3. Фиг.2б изображает полусферу при отсутствии секции с N=1 (δh=0); образовавшийся в полусфере разрез меридиональной формы закрывают тонкой радиопрозрачной пленкой толщиной 0.1-0.15 мм с малыми потерями на поглощение и на отражение, не вносящей заметного фазового сдвига в проходящую через пленку сферическую волну. Нерабочие секции с N=6 и 7 располагаются друг против друга относительно общей с облучателем оси полусферы и находятся за пределами телесного угла с углом ψ при вершине, совмещенной с фазовым центром облучателя. Указанный телесный угол стягивает края параболического зеркала и ограничивает область пространства, в котором распространяется сферическая волна и располагаются рабочие секции. Для типичного на практике случая, когда отношение фокусного расстояния параболического зеркала F к диаметру этого зеркала 2d равно 0.4, угол ψ/2 равен 64°; углы α₁ и α₂ характеризуют угловые размеры рабочих секций. Нерабочие секции с N=6 и 7 образуют основание полусферы, которое соосно и жестко скреплено с цилиндрическим опорным элементом 8, установленным с помощью подшипников 10 на волноводе облучателя. Для достижения статической и динамической сбалансированности вращающегося фазосдвигающего устройства нерабочие секции могут иметь заданные радиальные толщины и выборки в виде сквозных и/или глухих отверстий.

Фиг.3а и 3б поясняют механизм конического сканирования и дают сведения, касающиеся расчета ДН антенны согласно изобретению. Анализ работы антенны проводился в приближении геометрической оптики, когда радиолучи считаются прямолинейными, а дифракцией на стыках диэлектрических секций можно пренебречь. Это положение справедливо при расстоянии от полусферы до облучателя порядка нескольких длин волн (зона Френеля), что соблюдается в изобретении.

При прохождении сферической волны, исходящей из фазового центра облучателя, в каждой диэлектрической секции происходит сдвиг фазы, причем фаза изменяется только в той части волны, которая проходит через данную секцию, не влияя на фазу радиолучей, проходящих через соседние секции. Фаза волны, прошедшей через секцию толщиной h_j, отличается от фазы волны в той же точке при отсутствии диэлектрика на величину сдвига фазы, равного

Δϕ_j=h_j2π(n-1)/λ,

где соответствующие толщины секций равны

h_j=jγλ/16(n-1)+δh, j=N-1, γ=1-1,2,

где N - порядковый номер рабочих диэлектрических секций фазосдвигающего устройства, γ - параметр, зависящий от заданного угла при вершине конуса сканирования, λ - длина волны, n - показатель преломления диэлектрика, δh - радиальная толщина секции с N=1.

Фиг.3а иллюстрирует распределение сдвигов фаз Δϕ_j в плоскости сечения антенны, соответствующей y=0. Сдвиги фаз разными секциями условно изображены в виде сферических слоев, лежащих на полусфере радиуса R, толщина которых пропорциональна сдвигам Δϕ_j; на апертуре раскрыва те же сдвиги фаз показаны в виде прямоугольников, высота которых пропорциональна Δϕ_j. Показаны меридиональные плоскости Fаб под углами α₁ и α₂ к оси антенны, с помощью которых ступенчатое распределение фаз на полусфере однозначно преобразуется в ступенчатое распределение фаз в плоскости раскрыва зеркала.

Фиг.3б изображает в плане форму и расположение в плоскости раскрыва зеркала эквифазных зон, соответствующих ступенчатому распределению фазы, показанному ранее в сечении y=0. Границы эквифазных зон, необходимые в расчетах ДН, определены выражениями:

P(ψ,α)-2F(-1+(1+(tgα/cosψ))^1/2,

ψ_1,2(α)=arcos((4F²-d²)tgα_1,2/4Fd.

Известно /7/, что монотонное изменение в выбранном направлении фазы поля волны на круглой апертуре сопровождается отклонением ДН от ее оси в направлении, в котором изменяется фаза. Приведенное на фиг.3а кусочно-линейное изменение фазы, являясь аппроксимацией линейного закона, также приводит к отклонению ДН от оси антенны. Примером реализации линейного закона по апертуре является фаза волны, прошедшей через диэлектрический клин, закрывающий круглую апертуру. Однако, как отмечалось ранее, использование клина для организации линейного закона изменения фазы в раскрыве параболической антенны является сомнительным по изложенным выше причинам; желаемый результат, т.е. коническое сканирование, удается осуществить с помощью диэлектрической полусферы с кусочно-линейным изменением фазы вдоль произвольной плоскости, проходящей через ось антенны, как описано в изобретении.

Таким образом, механизм конического сканирования согласно изобретению заключается в том, что излучаемая рупором сферическая волна, проходя через секции полусферы, приобретает в разных направлениях разные сдвиги фаз, которые после отражения волны от зеркала образуют в плоскости раскрыва кусочно-линейное распределение фазы, благодаря которому ось ДН отклоняется от оси антенны, а при вращении полусферы описывает конус с вершиной в фокусе параболического зеркала.

В процессе расчетов ДН определялась как квадрат суммы дифракционных интегралов Френеля-Кирхгофа, взятых по 12 участкам апертуры раскрыва, которые обозначены на фиг.3б римскими цифрами. Участок I, соответствующий j=1, которому соответствует секция с N=1, составляет первую эквифазную зону с нулевым сдвигом фазы (для упрощения расчетов предполагалось, что δh=0). Участки II, III и IV, соответствующие j=2, образуют эквифазную зону со сдвигом фазы, равным 0,25 (γπ/2); этой зоне соответствует диэлектрическая секция с N=2. Участки V, VI, VII и VIII образуют зону со сдвигом 0,5 (γπ/2), соответствующую секции с N=3. Участки IX, Х и XI образуют зону со сдвигом 0,75 (γπ/2), которой соответствует секция с N=4. Наконец, участок XII совпадает с зоной со сдвигом (γπ/2), равным сдвигу фазы секцией N=5, имеющей наибольшую толщину.

Целью расчета является оптимизация параметров секций и их числа; критерий оптимизации: 1 - неизменность ширины ДН при ее отклонении на половину этой ширины; 2 - первые боковые лепестки ДН не должны возрастать при отклонении более чем на 1 дБ; 3 - число и толщина секций должны быть минимальными.

Расчеты показали, что минимальное число секций, при котором выполняется критерий оптимизации, равно 5; оптимальными являются γ=1-1.2, α₁=16° и α₂=41°. Расчеты проводились при λ=2,5 см для частного случая антенны диаметром 2d=1,25 м и n=1,4 (фторопласт) и в предположении постоянства амплитуды поля на апертуре раскрыва. На фиг.4 представлены расчетная форма ДН антенны с оптимизированными секциями полусферы в плоскости наклона ДН и для сравнения форма ДН той же антенны при отсутствии полусферы (пунктирная линия). Как видно, при отклонении ДН уровень боковых лепестков и форма ДН практически не изменяются.

Фиг.5 изображает расчетную зависимость угла отклонения ДН от оси антенны ΔΘ от параметра γ.

Таким образом, предлагаемая антенна обладает следующими достоинствами:

- антенна не ограничивает рабочую полосу пропускания, поскольку не требует применения узкополосных вращающихся соединений;

- антенна, обеспечивая коническое сканирование, не вносит подобно аналогам дополнительных потерь полезного сигнала, связанных с отражением волн от металлического контррефлектора;

- антенна вносит затенение параболического зеркала, значение которого меньше, чем у аналогов, и еще более снижается по мере увеличения диаметра зеркала свыше 1,25 м, так как размеры полусферы не зависят от размеров параболического зеркала;

- расчетные характеристики ДН при коническом сканировании следует считать достоверными, поскольку согласно изобретению диэлектрическая полусфера расположена на достаточном расстоянии от облучателя (зона Френеля), при котором влиянием граничных условий и дифракционных явлений можно пренебречь.

Источники информации

1. Сканирующая антенна. Япония. Заявка №50-15104. Публикация 02. VI. 1975 г. №6-378. Заявлено 29.X.1968 г. №43-78677. Заявитель - Ниппон дэнсия дэнва кося.

2. Conical scan antenna for tracking radar. Unitid State Patent 4338607. Jul. 6. 1982. Serge Drabowitch.

3. Antenna scanning apparatus. United States Patent 4010472. Mar. 1, 1977. Paul H. Mountcastle et al.

4. Reference signal generating apparatus. Unitid States Patent 4173762 Nov.6, 1979. Vernal W. Thompson et al.

5. Антенны УКВ, часть 2. Издательство “Связь”, Москва 1977 г. Г.З.Айзеберг и др.

6. Основы оптики. Перевод с английского под ред. Г.П.Мотулевич. Издательство “Наука”, Москва 1970 г. М.Борн, Э.Вольф.

7. Справочник по радиолокации, редактор М.Скольник. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Перевод с английского под редакцией П.И.Дудника. Москва, “Советское радио”, 1977 г.

Формула изобретения

1. Антенна с коническим сканированием диаграммы направленности, содержащая параболическое зеркало, облучатель в виде рупора и расположенное на одной оси с ним фазосдвигающее устройство из радиопрозрачного диэлектрического материала, выполненное с возможностью вращения вокруг этой оси, отличающаяся тем, что фазосдвигающее устройство установлено между облучателем и параболическим зеркалом и выполнено в виде обращенной вогнутой стороной к облучателю полусферы, которая содержит, по крайней мере, пять рабочих секций разной радиальной толщины и две нерабочие секции, образующие основание полусферы, причем секции соединены между собой боковыми гранями, образованными рассечением полусферы меридиональными плоскостями, проходящими под заданными углами к оси облучателя и через центр полусферы, совпадающий с фазовым центром облучателя, при этом радиальные толщины h_j рабочих секций выбраны из условий

h_j=jγλ/16(n-1)+δh, j=N-1, γ=1÷1,2,

где N - порядковый номер рабочих диэлектрических секций фазосдвигающего устройства;

γ - параметр, зависящий от заданного угла при вершине конуса сканирования;

λ - длина волны;

n - показатель преломления диэлектрика;

δh - радиальная толщина секции с N=1.

2. Антенна с коническим сканированием по п.1, отличающаяся тем, что оси параболического зеркала, фазосдвигающего устройства и облучателя совпадают и образуют общую ось антенны.

3. Антенна с коническим сканированием по п.1, отличающаяся тем, что общая ось облучателя и фазосдвигающего устройства образует с осью параболического зеркала заданный угол, при котором облучатель и фазосдвигающее устройство расположены вне поля плоской волны, падающей на параболическое зеркало.

4. Антенна с коническим сканированием по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что фазосдвигающее устройство жестко скреплено с цилиндрическим опорным элементом, коаксиально окружающим облучатель и обеспечивающим вращение фазосдвигающего устройства вокруг общей с облучателем оси.

5. Антенна с коническим сканированием по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что две нерабочие секции установлены друг против друга относительно общей оси полусферы и облучателя, образуют основание полусферы и расположены вне телесного угла с вершиной в фазовом центре облучателя, стягивающего края параболического зеркала и ограничивающего область, в которой распространяется сферическая волна и расположены рабочие секции.

6. Антенна с коническим сканированием по п.5, отличающаяся тем, что нерабочие секции имеют заданные радиальные толщины и выборки в виде сквозных и/или глухих отверстий, которые обеспечивают статическую и динамическую сбалансированность полусферы при ее вращении.

7. Антенна с коническим сканированием, содержащая параболическое зеркало, облучатель в виде рупора и расположенное на одной оси с ним фазосдвигающее устройство из радиопрозрачного диэлектрического материала, выполненное с возможностью вращения вокруг этой оси, отличающаяся тем, что фазосдвигающее устройство установлено между облучателем и параболическим зеркалом и выполнено в виде обращенной вогнутой стороной к облучателю полусферы, которая содержит, по крайней мере, пять рабочих секций разной радиальной толщины и две нерабочие секции, образующие основание полусферы, причем секции соединены между собой боковыми гранями, образованными рассечением полусферы меридиональными плоскостями, проходящими под заданными углами к оси облучателя и через центр полусферы, совпадающий с фазовым центром облучателя, при этом радиальные толщины h_j рабочих секций выбраны из условий

h_j=jγλ/16(n-1), j=N-1, γ=1÷1,2,

где N - порядковый номер рабочих диэлектрических секций фазосдвигающего устройства;

γ - параметр, зависящий от заданного угла при вершине конуса сканирования;

λ - длина волны;

n - показатель преломления диэлектрика,

причем незаполненная диэлектриком часть полусферы, расположенная между рабочей секцией с N=2 и близлежащей нерабочей секцией, закрыта тонкой влаго- и пылезащитной пленкой толщиной 0,1-0,15 мм.

8. Антенна с коническим сканированием по п.7, отличающаяся тем, что оси параболического зеркала, фазосдвигающего устройства и облучателя совпадают и образуют общую ось антенны.

9. Антенна с коническим сканированием по п.7, отличающаяся тем, что общая ось облучателя и фазосдвигающего устройства образует с осью параболического зеркала заданный угол, при котором облучатель и фазосдвигающее устройство расположены вне поля плоской волны, падающей на параболическое зеркало.

10. Антенна с коническим сканированием по любому из пп.7-9, отличающаяся тем, что фазосдвигающее устройство жестко скреплено с цилиндрическим опорным элементом, коаксиально окружающим облучатель и обеспечивающим вращение фазосдвигающего устройства вокруг общей с облучателем оси.

11. Антенна с коническим сканированием по любому из пп.7-10, отличающаяся тем, что две нерабочие секции установлены друг против друга относительно общей оси полусферы и облучателя оси, образуют основание полусферы и расположены вне телесного угла с вершиной в фазовом центре облучателя, стягивающего края параболического зеркала и ограничивающего область, в которой распространяется сферическая волна и расположены рабочие секции.

12. Антенна с коническим сканированием по п.11, отличающаяся тем, что нерабочие секции имеют заданные радиальные толщины и выборки в виде сквозных и/или глухих отверстий, которые обеспечивают статическую и динамическую сбалансированность полусферы при ее вращении.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8