Слабонаправленная волноводная антенна


 


Владельцы патента RU 2500057:

Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" (RU)

Изобретение относится к антенной технике, в частности к слабонаправленным волноводным антеннам диапазонов сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот. Технический результат - улучшение диаграммы направленности. Слабонаправленная антенна содержит круглый металлический волновод, дополнена экраном в виде проводящего усеченного обратного конуса. На внешнюю поверхность экрана нанесено полимерное покрытие, параметры которого определяются условиями размещения антенны. Плоскость малого основания усеченного обратного конуса совпадает с плоскостью открытого конца волновода, большое же основание расположено сзади от открытого конца волновода. По оси проводящего усеченного обратного конуса выполнено отверстие для установки волновода. Диаметр этого отверстия равен внешнему диаметру волновода. Антенна проста в изготовлении, имеет ШДН0,3, близкую к 90°. Коническая форма антенны с плавно увеличивающимся назад от раскрыва поперечным размером позволяет удобно вписываться в аэродинамически выгодные или целесообразные с точки зрения компоновки, близкие к уголковым радиопрозрачные обтекатели ЛА или устанавливать антенну в открытом потоке. 1 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике, в частности к слабонаправленным волноводным антеннам диапазонов сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (KBЧ) частот.

Для приема электромагнитных волн диапазонов СВЧ и КВЧ с целью амплитудной пеленгации в секторе углов ±180° требуются слабонаправленные антенны с шириной диаграмм направленности по уровню 0,3 от максимума (ШДН0,3), близкой к 90°. При этом антенны должны быть максимально простыми по конструкции и обеспечивать возможность установки их внутри тесных крыльевых радиопрозрачных обтекателей современных летательных аппаратов (ЛА), а также в открытом потоке. Для уменьшения влияния обтекателя на диаграммы направленности антенны устанавливают так, чтобы расстояние между антенной и передней кромкой обтекателя было минимальным.

Широкая диаграмма направленности может быть обеспечена только при малой излучающей апертуре антенны, которая может быть реализована, если антенна выполнена в виде открытого конца волновода, являющегося принципиально слабонаправленным.

По соображениям простоты конструкции предпочтительнее антенна в виде открытого конца круглого волновода. Кроме того, при равных максимальных размерах раскрыва диаграммы излучения из открытого конца круглого волновода несколько шире, чем диаграммы излучения из открытого конца прямоугольного волновода (Фельд Я.Н., Бененсон Л.С. Антенно-фидерные устройства. Часть вторая. Издание ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1959, стр.150). Однако при малом диаметре круглого волновода, например, для стандартного волновода с 2ρ0=0,677λ0, где ρ0 - внутренний радиус сечения круглого волновода, а λ0 - длина волны в свободном пространстве, главный лепесток в Е-плоскости уже, чем в Н-плоскости, а уровень бокового и заднего излучения довольно значителен - примерно 30% (Рудольф Кюн. Микроволновые антенны. Перевод с немецкого. Издательство «Судостроение». 1967, стр.202, рис.5.2.а). Поэтому открытый конец волновода обычно дополняют элементами (диэлектрический стержень, металлический рупор и др.), позволяющими получить требуемые характеристики антенны.

Из всех типов антенн, использующих в качестве возбудителя отрезок металлического волновода, имеющие более постоянные по ширине диаграммы направленности и низкий уровень боковых и задних лепестков диаграмм направленности имеют рупорные излучатели.

Из известных технических решений наиболее близким по конструкции и технической сущности к слабонаправленной волноводной антенне является облучатель параболической антенны (патент РФ №2071155, H01Q 13/02, 1993 г.). Облучатель состоит из круглого волновода, заканчивающегося коническим рупором. На внутренней поверхности рупора выполнены три круглые концентрические канавки. Часть рупора, примыкающая к волноводу, представляет собой усеченный конус, малое основание которого присоединено к открытому концу волновода, а большое расположено спереди от открытого конца волновода.

Облучатель имеет стабильные диаграммы направленности с низким уровнем боковых лепестков, однако ШДН0,3 мала, составляет только 38-44°, что для данного применения является существенным недостатком. Другим недостатком является то, что из-за использования рупора поперечный размер антенны в месте раскрыва становится большим и антенну невозможно установить близко к передней кромке тесного крыльевого радиопрозрачного обтекателя. Кроме того, необходимость выполнения концентрических канавок в рупоре усложняет его изготовление, снижает технологичность.

Целью настоящего изобретения является разработка максимально простой в изготовлении слабонаправленной антенны на основе круглого волновода, имеющей ШДН0,3, близкую к 90°, которую можно легко устанавливать в тесных крыльевых радиопрозрачных обтекателях ЛА или в открытом потоке.

Поставленная цель достигается тем, что слабонаправленная антенна, содержащая круглый металлический волновод, дополнена экраном в виде проводящего усеченного обратного конуса. На внешнюю поверхность экрана нанесено полимерное покрытие, параметры которого определяются условиями размещения антенны. Плоскость малого основания усеченного обратного конуса совпадает с плоскостью открытого конца волновода, большое же основание расположено сзади от открытого конца волновода. По оси проводящего усеченного обратного конуса выполнено отверстие для установки волновода. Диаметр этого отверстия равен внешнему диаметру волновода.

На рис.1 представлена конструкция слабонаправленной волноводной антенны, где 1 - круглый металлический волновод, 2 - проводящий усеченный обратный конус, 3 - полимерное покрытие.

Слабонаправленная волноводная антенна содержит гальванически соединенные круглый металлический волновод и экран в виде проводящего усеченного конуса, обратного относительно рупорных антенн, например, круглого прямого, с отверстием по оси, на внешнюю коническую поверхность которого нанесено, например, полимерное покрытие с магнитодиэлектрическими свойствами. Круглый металлический волновод установлен внутри проводящего усеченного обратного конуса соосно с ним так, что плоскость малого основания экрана совпадает с плоскостью открытого конца волновода, большое основание экрана расположено сзади от открытого конца волновода, а диаметр отверстия в проводящем усеченном обратном конусе равен внешнему диаметру круглого металлического волновода.

Антенна предельно проста в изготовлении, требуется только токарная обработка, а покрытие наносится методом прессования.

Достаточно широкие диаграммы направленности определяются малым диаметром излучающего раскрыва антенны. Устойчивость ШДН0,3 в диапазоне частот в Е- и Н-плоскостях и низкий уровень боковых и задних лепестков обеспечивается тем, что экран в виде проводящего усеченного обратного конуса, на внешнюю коническую поверхность которого нанесено покрытие, например, с магнитодиэлектрическими свойствами, препятствует затеканию поверхностных токов за края апертуры. У слабонаправленной волноводной антенны диапазона КВЧ с перекрытием 1,25 диаграммы направленности имеют хорошую осесимметричную монотонную форму, пригодную для амплитудной пеленгации. ШДН0,3 составляет 88-94°, уровень боковых и задних лепестков не превышает 1%. Кроме того, в условиях реального размещения внутри крыльевых обтекателей ЛА экран антенны за счет применения покрытия, обладающего магнитодиэлектрическими свойствами, радикально уменьшает изрезанность диаграмм направленности, вызванную неизбежными переотражениями электромагнитных волн от стенок обтекателя и внутренних деталей крыла и обеспечивает вполне удовлетворительные монотонные диаграммы направленности. При установке антенны в открытый поток для защиты от внешних воздействий целесообразно использовать прочное эрозионно-устойчивое полимерное диэлектрическое покрытие.

Таким образом, разработана максимально простая в изготовлении слабонаправленная антенна на основе круглого волновода, имеющая ШДН0,3, близкую к 90°, коническая форма которой с плавно увеличивающимся назад от раскрыва поперечным размером позволяет удобно вписываться в аэродинамически выгодные или целесообразные с точки зрения компоновки близкие к уголковым радиопрозрачные обтекатели ЛА или устанавливать антенну в открытом потоке.

Антенны данной конструкции экспериментально проверены и могут быть использованы в составе приемного модуля амплитудного пеленгатора.

Слабонаправленная волноводная антенна, содержащая круглый металлический волновод, отличающаяся тем, что к открытому концу волновода гальванически присоединен экран в виде проводящего усеченного обратного конуса, на внешнюю коническую поверхность которого нанесено полимерное покрытие, параметры которого зависят от условий размещения антенны, при этом круглый металлический волновод установлен в отверстии внутри экрана соосно с ним так, что плоскость малого основания экрана совпадает с плоскостью открытого конца волновода, большое же основание экрана расположено сзади от открытого конца волновода, а диаметр отверстия в проводящем усеченном обратном конусе равен внешнему диаметру волновода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике, в частности к рупорным излучателям, входящим в состав антенн космического аппарата, а также к способам их изготовления, и к способам соединения деталей, охватывающих одна другую, с помощью клея, когда одна деталь изготовлена из композиционного материала, а другая из металла.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в беспроводных точках доступа. .

Изобретение относится к сверхширокополосным рупорным антеннам, работающим в непрерывном диапазоне ультравысоких частот (УВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ). .

Изобретение относится к области излучающих и/или принимающих антенн, в случае необходимости, типа решеток и, в частности, касается устройств преобразования для возбуждения ортогональных мод (или «преобразователей»), которыми оборудованы такие антенны.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для расширения частотного диапазона и излучения пикосекундных сигналов рупорной антенной. .

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к широкополосным антеннам СВЧ-диапазона. .

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ- и КВЧ-диапазонов, в частности к конструкциям моноимпульсных антенн, и может быть использовано в радиолокационных системах с моноимпульсным методом пеленгации целей как самостоятельно, так и в качестве облучателей антенн апертурного типа в виде фазированных антенных решеток, зеркальных и линзовых антенн, обеспечивающих приемопередающий режим работы.

Изобретение относится к антенно-фидерной и микроволновой технике и может быть использовано в аппаратуре связи, радиометрии и устройствах СВЧ нагрева. .

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к широкополосным рупорно-микрополосковым антеннам СВЧ-диапазона, и может быть использовано в метрологии, в системах связи, в радиодефектоскопии, радиомониторинге.

Изобретение относится к антеннам СВЧ-диапазона. .

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - повышение КПД и разрешающей способности зеркально-рупорной антенны. Зеркально-рупорная антенна содержит планарное зеркало, выполненное в виде верхней, нижней и средней металлических пластин, установленных параллельно друг другу, и параболического цилиндра, который выполнен из металла и установлен между нижней и верхней пластинами и имеет с ними гальванический контакт, а его ось перпендикулярна плоскостям указанных пластин, средняя пластина имеет кромку, расположенную между параболическим цилиндром и его фокусом, причем зазор между кромкой и параболическим цилиндром имеет постоянную ширину; облучатель, установленный между нижней и средней пластинами и выполненный в виде, по крайней мере, одного возбудителя и стенки, выполненной из металла и установленной между нижней и средней пластинами перпендикулярно им, стенка установлена также перпендикулярно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра, верхняя и средняя пластины выполнены с прямолинейными кромками, перпендикулярными плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра и расположенными на расстоянии от вершины направляющей параболического цилиндра, превышающем его фокусное расстояние; излучатель, выполненный в виде двух прямоугольных металлических пластин, кромки которых соединены с прямолинейными кромками верхней и средней пластин, причем плоскости прямоугольных пластин имеют линию пересечения, расположенную между верхней и средней пластинами. 9 з.п. ф-лы, 20 ил.

Группа изобретений относится к области антенной техники и может быть использована при изготовлении пирамидальных рупорных излучателей, применяемых в антеннах миллиметрового диапазона. Способ изготовления пирамидального рупорного излучателя заключается в формировании его из металлической прутковой заготовки. Сначала формируют внутреннюю часть раструба, воздействуя на торцевую поверхность заготовки пуансоном, рабочая часть которого имеет форму, по существу, четырехгранной пирамиды с размерами, соответствующими размерам внутренней части раструба. Затем электроэрозионной обработкой формируют внутреннюю часть волновода, образуя по центру заготовки сквозное прямоугольное отверстие. Затем механической обработкой формируют наружную часть раструба и наружную часть волновода. Пуансон, применяемый при осуществлении способа, выполнен с рабочей частью, имеющей форму четырехгранной пирамиды с верхним участком, имеющим две противолежащие грани, расположенные под большим углом к оси пирамиды, чем грани основного участка, составляющим от 0,22 до 0,28 от основного участка, имеющего размеры, соответствующие размерам внутренней части раструба. Группа изобретений позволяет упростить изготовление рупорного излучателя и повысить его технологичность, а также повысить точность соответствия рупорного излучателя требуемым параметрам, что, в свою очередь, повышает его радиотехнические характеристики. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к изготовлению прецизионных рефлекторов из волокнистых композиционных материалов для антенн космических аппаратов. Технический результат - повышение точности изготовления рабочей поверхности рефлекторов, снижение массы рефлектора и сокращение цикла изготовления. Для этого прецизионный рефлектор состоит из рабочей обшивки, выполненной из полимерного композиционного материала, причем рабочая обшивка выложена однонаправленными лентами встык и снабжена многогранным элементом жесткости, который установлен на тыльную поверхность рабочей обшивки на клей и уголки. А способ изготовления прецизионного рефлектора включает изготовление рабочей обшивки на оправках, причем используют одну прецизионную оправку со значением коэффициента линейного термического расширения, близким к значению материала наполнителя рабочей обшивки, а рабочую обшивку выкладывают однонаправленными лентами встык и производят формование лицевой обшивки, затем устанавливают многогранный элемент жесткости на тыльную поверхность рабочей обшивки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх