Щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к щелевым антеннам резонаторного типа с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи, особенно на борту космического объекта для приема сигналов навигационных систем и для организации приемопередающего канала с Землей в командно-телеметрических системах. Технический результат - упрощение конструкции устройства распределения фазы и амплитуды для получения эллиптически поляризованной электромагнитной волны. Щелевая антенна содержит цилиндрический корпус, амплитудно-фазовый делитель и возбудитель крестообразной щели, излучающей эллиптически поляризованную электромагнитную волну. Амплитудно-фазовый делитель и возбудитель крестообразной щели выполнены в виде однозаходной цилиндрической спирали, которая установлена на первом торце цилиндрического проводящего корпуса, во втором торце которого прорезана крестообразная щель, при этом спираль закреплена на диэлектрическом кольцевом цилиндре, возбуждение спирали производится через центральный проводник коаксиальной фидерной линии, внешний проводник которой закреплен на первом торце цилиндрического корпуса. 3 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике, в частности к щелевым антеннам резонаторного тина с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи для приема сигналов навигационных систем и для организации приемопередающего канала в командно-телеметрических системах.

Известны магнитно-щелевые антенны резонаторного типа с полунаправленной диаграммой направленности (Г.Б.Белоцерковский "Антенны", Москва, 1956 г., стр.421), в которых прямоугольная щель в проводящем листе с согласующим резонатором запитывается поперек щели электрическим током. Однако эти антенны не обеспечивают эллиптической поляризации.

Наиболее близкой к предложенной антенне является антенна, описанная в (Г.Б.Резников "Антенны летательных аппаратов", Москва, 1967 г., стр.315). Эта антенна представляет собой две взаимно перпендикулярные линейные щели, закрытые с одной стороны резонатором крестообразной формы. Возбуждение каждой щели производится в фазе двумя отдельными вибраторами, при этом эллиптическая поляризация электромагнитного излучения антенны обеспечивается сдвигом фазы между щелями 90°. Однако эта антенна имеет сложное запитывающее устройство, требующее для реализации использования отдельного делителя амплитуды и фазы.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции щелевой антенны за счет упрощения конструкции амплитудно-фазового делителя и возбудителя крестообразной щели и повышение надежности конструкции за счет уменьшения количества конструктивных элементов.

Технический результат достигается тем, что в щелевой антенне, содержащей цилиндрический корпус, амплитудно-фазовый делитель и возбудитель крестообразной щели, излучающей эллиптически поляризованную электромагнитную волну, в отличие от известного, в ней амплитудно-фазовый делитель и возбудитель крестообразной щели выполнены в виде однозаходной цилиндрической спирали, которая установлена на первом торце цилиндрического проводящего корпуса, во втором торце которого прорезана крестообразная щель, при этом спираль закреплена на диэлектрическом кольцевом цилиндре, возбуждение спирали производится через центральный проводник коаксиальной фидерной линии, внешний проводник которой закреплен на первом торце цилиндрического корпуса.

Испытания промышленного образца предлагаемой антенны подтвердили соответствие технических характеристик поставленным целям.

Заявляемая антенна отличается от прототипа тем, что:

- возбуждение крестообразной щели производится однозаходной цилиндрической спиралью, обеспечивающей деление фазы и амплитуды для получения эллиптически поляризованной электромагнитной волны;

- однозаходная цилиндрическая спираль закрепляется на диэлектрическом кольцевом цилиндре, толщина стенки которого обеспечивает распространение электромагнитной волны внутри цилиндрического корпуса, как в коаксиальном волноводе.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемой антенны, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами:

На фиг.1 представлен вид на антенну сверху, на фиг.2 представлено сечение антенны, на фиг.3 показано сечение антенны в изометрической проекции.

Антенна содержит крестообразную щель 1, прорезанную в торце цилиндрического корпуса 2, в котором закреплен кольцевой диэлектрический цилиндр 3 и РЧ-соединитель 4, на кольцевом диэлектрическом цилиндре закреплена цилиндрическая однозаходная спираль 5.

Антенна работает следующим образом. Электромагнитная волна через РЧ-соединитель 4 возбуждает однозаходную цилиндрическую спираль 5, при этом электромагнитная волна распространяется в цилиндрическом корпусе, как в коаксиальном волноводе, причем роль центрального проводника коаксиального волновода выполняет сама спираль. Для достижения описанного эффекта спираль закрепляется на диэлектрическом кольцевом цилиндре, толщина которого подбирается для создания условий распространения описанной электромагнитной волны. Происходит вращение вектора электрического поля по оси антенны, что обуславливает автоматическое разделение электромагнитной волны по амплитуде и фазе между соответствующими щелями креста на верхнем торце цилиндрического корпуса. Возбужденная описанным образом крестовая щель излучает эллиптически поляризованную волну, направление вращения поляризации которой соответствует направлению навивки спирали. Диаметр спирали и толщина стенки кольцевого диэлектрического цилиндра подбираются так, чтобы обеспечить согласование антенны в требуемом частотном диапазоне при помощи численных методов с использованием расчетных программ (HFSS, CST и др.). Параметры диаграммы направленности и входных сопротивлений не зависят от количества полных витков спирали (должно быть не менее одного витка) и высота антенны может варьироваться в широких пределах. Это необходимо, например, когда антенна находится в гермоконтуре космического аппарата, где для преодоления толщины корпуса и теплозащитных покрытий требуется существенная ее строительная высота.

Щелевая антенна, содержащая цилиндрический корпус, амплитудно-фазовый делитель и возбудитель крестообразной щели, излучающей эллиптически поляризованную электромагнитную волну, отличающаяся тем, что амплитудно-фазовый делитель и возбудитель крестообразной щели выполнены в виде однозаходной цилиндрической спирали, которая установлена на первом торце цилиндрического проводящего корпуса, во втором торце которого прорезана крестообразная щель, при этом спираль закреплена на диэлектрическом кольцевом цилиндре, возбуждение спирали производится через центральный проводник коаксиальной фидерной линии, внешний проводник которой закреплен на первом торце цилиндрического корпуса.