Антенна вытекающей волны

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот, а именно к линейным антеннам вытекающей волны на основе круглого волновода с заполнением и решеткам из них, и может быть использовано в радиотехнических системах, в том числе системах управления воздушным движением, связи, радиолокации, радионавигации, базирующихся как на неподвижных, так и на подвижных объектах, включая летательные аппараты.

Технический результат - осуществление электронного управления максимумом диаграммы направленности антенны вытекающей волны на основе круглого волновода с продольной щелью. Для этого антенна вытекающей волны содержит круглый, заполненный диэлектриком волновод с продольной щелью, симметрично суживающейся от центра к краям, поглощающую нагрузку, размещенную непосредственно у короткозамкнутого конца волновода, кольцевые разомкнутые электроды, тонкие по сравнению с рабочей длиной волны, размещенные внутри волновода на равных расстояниях друг от друга, отделенные от него диэлектрической пленкой, разрез каждого из кольцевых разомкнутых электродов выполнен в районе расположения продольной щели. Кольцевые разомкнутые электроды посредством шин питания, тонких по сравнению с рабочей длиной волны, изолированных от волновода, подключены к внешнему источнику постоянного напряжения. В качестве диэлектрика, заполняющего волновод, использован материал, обладающий сегнетоэлектрическим эффектом, изменяющий диэлектрическую проницаемость под воздействием приложенного напряжения. 9 ил.

 

Антенна вытекающей волны, представляющая собой один из вариантов реализации антенн бегущей волны, относится к радиотехнике сверхвысоких частот, а именно к линейным антеннам вытекающей волны на основе круглого волновода с заполнением, и может быть использована как самостоятельно, так и в составе антенной решетки с механическим или электронным сканированием в радиотехнических системах, в том числе системах управления воздушным движением, связи, радиолокации, радионавигации, базирующихся как на неподвижных, так и на подвижных объектах, включая летательные аппараты.

Класс антенн бегущей волны включает в себя большое многообразие излучателей различных видов и форм с непрерывными направляющими структурами, протяженность которых больше длины волны. Поля и токи, создающие излучение в таких структурах, могут быть представлены одной или несколькими бегущими волнами, распространяющимися, как правило, в одном направлении. Если структура, вдоль которой распространяется бегущая волна, хорошо согласована, то электромагнитная волна, отраженная от излучающего края антенны, весьма мала, и излучение происходит за счет бегущей волны.

Класс антенн бегущей волны можно разделить на две группы. Первая группа - антенны поверхностной волны. В направляющей структуре таких излучателей распространяются электромагнитные волны с фазовой скоростью, меньшей или равной скорости света. Такие антенны формируют основной луч излучения, направленный вдоль структуры, и поэтому иногда называются антеннами продольного или осевого излучения. К типичным представителям этой группы излучателей относятся диэлектрические стержневые, спиральные, импедансные антенны.

Вторая группа антенн бегущей волны - антенны вытекающей волны. Электромагнитная волна распространяется в направляющей структуре этих излучателей с фазовой скоростью, большей скорости света, и такие антенны реализуют, в основном, режим бокового излучения. Типичными антеннами вытекающей волны являются антенны с длинными щелями в волноводах.

Широко применяемые в радиолокации волноводно-щелевые антенны ([1 - Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ, в 2-х частях. - М., Связь, 1977, часть 2, с.177-205], патенты России: 2 - SU 1746444 Волноводно-щелевая антенная решетка (Бородин Сергей Николаевич) класс H01Q 13/00, опубликовано 07.07.1992, 3 - RU 2206157 Волноводно-щелевая антенная решетка (Митин В.А., Позднякова Р.Д., Синани А.И., Ястребов Б.П.) класс H01Q 13/00, опубликовано 10.06.2003) обычно содержат отрезок прямоугольного (круглого) волновода, фидерную линию, подключенную к центру отрезка прямоугольного волновода, продольные щели, выполненные в его широкой или узкой стенке, и поглощающие нагрузки, установленные в конце отрезка прямоугольного волновода. Отрезок волновода и (или) щели могут быть выполнены неоднородными по длине. Антенные решетки также представляют собой прямоугольный волновод с периодически распределенными щелями в узкой или широкой стенках волновода. Волноводно-щелевые антенные решетки на их основе с наклоненными щелями на узкой стенке, обладая сравнительной простотой конструкции, имеют целый ряд недостатков: узкополосность (10%); наличие резонансов, обусловленных дисперсионными свойствами волновода и последовательным подключением щелевых излучателей; невысокий коэффициент полезного действия и значительный уровень боковых лепестков в диаграмме направленности антенны (особенно при малом числе щелей), обусловленные предельными значениями коэффициентов связи на уровне не более минус 10 дБ и противоположным углом наклона соседних щелей; нежелательное под сканирование главного луча вдоль волновода при работе в полосе частот. Кроме того, применение волноводно-щелевых антенн и антенных решеток в дециметровом диапазоне длин волн ограничивается возрастанием массогабаритных характеристик, поскольку поперечные размеры волновода пропорциональны длине волны.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является антенна вытекающей волны, взятая за прототип, которая представляет собой открытый конец круглого волновода, заполненного диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью εотн=2,5, с продольной щелью длиной 15λ, где λ - рабочая длина волны. Ширина щели составляет 0,21λ при диаметре волновода 0,625λ. При введении нагрузки в конце закороченного волновода отражения от конца волновода могут быть существенно уменьшены. Максимум диаграммы направленности такого излучателя отклонен от продольной оси волновода на угол около 5°, а боковые лепестки составляют примерно 0,3 от максимального значения диаграммы направленности [4 - Уолтер К. Антенны бегущей волны. Пер. с англ., под общ. ред. А.Ф., Чаплина. М.: Энергия, 1970, с.363-365, рис.8-15, 8-16]. Для снижения боковых лепестков до уровня, не превышающего 0,15 от максимального значения диаграммы направленности, продольная щель выполняется суживающейся от центра к краям. Наличие плавного перехода приводит к уменьшению искажений диаграммы направленности. Однако и данная антенна вытекающей волны на основе круглого волновода с продольной щелью не позволяет осуществлять электронное управление максимумом диаграммы направленности.

Технический результат заключается в возможности осуществления электронного управления максимумом диаграммы направленности антенны вытекающей волны на основе круглого волновода с продольной щелью.

Для этого предлагается антенна вытекающей волны, содержащая круглый, заполненный диэлектриком волновод с продольной щелью, симметрично суживающейся от центра к краям, поглощающую нагрузку, размещенную непосредственно у короткозамкнутого конца волновода. Согласно изобретению, дополнительно введены кольцевые разомкнутые электроды, тонкие по сравнению с рабочей длиной волны, размещенные внутри волновода на равных расстояниях друг от друга и отделенные от поверхности волновода диэлектрической пленкой. Разрез каждого из кольцевых разомкнутых электродов выполнен в районе расположения продольной щели. Кольцевые разомкнутые электроды посредством шин питания, тонких по сравнению с рабочей длиной волны, изолированных от стенок волновода, подключены к введенному внешнему источнику постоянного напряжения. В качестве диэлектрика, заполняющего волновод, использован материал, обладающий сегнетоэлектрическим эффектом, изменяющий диэлектрическую проницаемость под воздействием приложенного напряжения. Радиус волновода равен α ε 2 = 0.36 λ , причем диапазон углов, в котором может быть отклонен главный лепесток ДН в продольной плоскости, определяется выражением θ = arccos ε 2 μ 2 [ 1 ( ν 01 E / ν 11 ) 2 ] ,

где λ - рабочая длина волны;

ε2, µ2 - относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость материала, обладающего сегнетоэлектрическим эффектом;

ν 01 E - 1-й корень функции Бесселя нулевого порядка J0;

ν11 - 1-й корень функции Бесселя первого порядка J1.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенная антенна вытекающей волны отличается наличием новых элементов, взаимным расположением элементов и свойствами материала, которым заполнен волновод:

введены кольцевые разомкнутые электроды, тонкие по сравнению с рабочей длиной волны, размещенные внутри волновода на равных расстояниях друг от друга и отделенные от поверхности волновода диэлектрической пленкой, причем разрез каждого из кольцевых разомкнутых электродов выполнен в районе расположения продольной щели;

кольцевые разомкнутые электроды электрически связаны с шинами питания, тонкими по сравнению с рабочей длиной волны, изолированными от поверхности волновода и подключенными к введенному источнику питания;

в качестве диэлектрика, заполняющего волновод, использован материал, обладающий сегнетоэлектрическим эффектом, то есть изменяющий диэлектрическую проницаемость ε2 под воздействием приложенного напряжения;

радиус волновода равен α ε 2 = 0.36 λ , причем диапазон углов, в котором может быть отклонен главный лепесток ДН в продольной плоскости, определяется выражением θ = arccos ε 2 μ 2 [ 1 ( ν 01 E / ν 11 ) 2 ] ,

где λ - рабочая длина волны;

ε2, µ2 - относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость материала, обладающего сегнетоэлектрическим эффектом;

- 1-й корень функции Бесселя нулевого порядка J0;

ν11 - 1-й корень функции Бесселя первого порядка J1.

Сочетание отличительных признаков и свойства предложенной антенны вытекающей волны из доступной литературы не известны, поэтому она соответствует критерию изобретения «новизна».

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежной с ней позволяет сделать вывод, что введенные элементы в указанной совокупности неизвестны, и их введение в антенну указанным образом и с указанными связями позволяет обеспечить ей такое новое свойство, как электронное управление максимумом диаграммы направленности антенны вытекающей волны. В целом это обеспечивает заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

На фиг.1 схематически изображена конструкция антенны вытекающей волны на основе круглого волновода с диэлектрическим заполнением, на фиг.2 - вариант электронного управления величиной диэлектрической проницаемости диэлектрического заполнения волновода.

На фиг.3 представлена геометрия модельной задачи об излучении из круглого волновода с продольной щелью.

На фиг.4-9 приведены результаты численных исследований, подтверждающие возможность реализации предложенной антенны вытекающей волны.

Заявляемая антенна вытекающей волны на основе круглого закороченного на конце волновода с диэлектрическим заполнением содержит (фиг.1) круглый волновод 1, заполненный диэлектриком 2, обладающим сегнетоэлектрическим эффектом. В волноводе 1 выполнена продольная щель 3, симметрично суживающаяся от центра к краям. Вплотную к короткозамкнутому концу волновода 1 примыкает поглощающая нагрузка 4.

Внутри волновода 1 установлены на равном расстоянии кольцевые разомкнутые под продольной щелью 3 электроды 5 (фиг.2), отделенные от внутренней поверхности волновода 1 диэлектрической пленкой 6. Разрез каждого из кольцевых разомкнутых электродов 5 выполнен в районе расположения продольной щели 3. Кольцевые разомкнутые электроды 5 электрически связаны с шинами питания (на чертеже не показаны), тонкими по сравнению с рабочей длиной волны, изолированными от внутренней поверхности волновода 1 и подключенными к введенному внешнему источнику питания. На наружной поверхности волновода 1 может быть выполнен согласующий слой из диэлектрика с малыми потерями. Конструктивное выполнение шин питания и их подключение к введенному источнику питания на фигурах не показано ввиду очевидности возможных решений.

Прежде чем рассматривать функционирование предложенного варианта антенны вытекающей волны, проведем теоретическое обоснование возможности электрического управления положением максимума ее диаграммы направленности.

Рассмотрим полубесконечный вдоль образующей идеально проводящий круговой цилиндр радиуса α (фиг.3), на боковой поверхности которого выполнена продольная щель с угловой шириной 2Δφ, φ∈[-φ11]. На поверхности цилиндра может быть нанесено магнитодиэлектрическое покрытие с относительной диэлектрической ε1 и магнитной µ1 проницаемостью (фиг.3). Внешний радиус покрытия равен b.

Во внутреннем объеме цилиндра, заполненного магнитодиэлектриком с параметрами ε2 и µ2, возбуждаются Н-волны, продольные компоненты которых определяются выражением [5 - Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Горячая линия - Телеком. 2003. 558 с. - 1, с.229-230]:

где Htn - комплексные амплитуды продольных компонент напряженности магнитного поля в сечении, в котором располагается узел возбуждения антенны;

Jt - функция Бесселя t-го порядка;

νtn - корень дисперсионного уравнения структуры, соответствующий n-му экстремуму функции Jt;

J t ' - первая производная функции Бесселя t-го порядка по аргументу. Мнимая часть продольного волнового числа h t n ' ' учитывает излучение через щель. Отсчет угла φ показан на фиг.3.

Эквивалентные электрические и магнитные токи, существующие в раскрыве щели, возбуждают электрические токи на поверхности металлического цилиндра, а также эквивалентные электрические и магнитные токи на границе магнитодиэлектрического слоя со свободным пространством. Данные токи порождают в магнитодиэлектрическом покрытии (область V1) и свободном пространстве (область V0) электромагнитные поля, которые могут быть однозначно представлены с помощью продольных компонентов электродинамических потенциалов следующим образом [6 - Габриэльян Д.Д., Илатовский А.А., Корсун Р.Н., Мусинов В.М., Федоров Д.С. Влияние магнитодиэлетрического покрытия на идеально проводящем круговом цилиндре на диаграмму направленности продольной щели // Антенны. 2012. Вып.9 (184). С.108-112]:

в виде уходящих от слоя магнитодиэлектрика в бесконечность волн в области V0,

в виде уходящих от поверхности цилиндра и отраженных в обратном направлении волн в области V1. В соотношениях (1)-(3) приняты следующие обозначения:

- поперечное волновое число области Vl;

H t ( i ) - функция Ганкеля t-го порядка i-го рода;

Yt - функция Бесселя t-го порядка;

J z m - продольная компонента эквивалентного магнитного тока в раскрыве щели.

Считая щель узкой, по аналогии с вариационным методом [7 - Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. Учебн. пособие для вузов связи. - М.: Связь, 1977, с.382-383] запишем представление для J z m в виде

где J m ' обозначает производную первого порядка функции Jm по аргументу,

k2, W2 - соответственно волновое число и волновое сопротивление среды в волноводе.

Продольные и поперечные компоненты напряженностей электрического и магнитного полей находятся с помощью известных соотношений [5, с.229]. Наложение граничных условий на тангенциальные составляющие электрического и магнитного полей на поверхности цилиндра, в раскрыве щели, на границе раздела слоя магнитодиэлектрика и свободного пространства [6] позволяет сформировать систему из шести уравнений с шестью неизвестными коэффициентами разложения и При этом необходимо учесть ортогональность функций exp(-ihz) и exp(-ihtnz), что позволяет перейти от непрерывного спектрального разложения по продольному волновому числу в (2) и (3) к дискретному представлению. В этом случае выражения для продольных компонентов электродинамических потенциалов из (2), (3) преобразуются к виду

Получаемые уравнения в данной системе имеют вид

Решение системы уравнений, выполненное, например, с использованием метода Крамера, позволяет получить аналитические выражения для коэффициентов разложения. Достоинством получаемых соотношений является возможность аналитического определения параметров покрытия, при которых наблюдается возникновение поверхностных волн, а также возможность определения их амплитуд.

Дисперсионное уравнение для рассматриваемой структуры имеет вид

где

Для определения мнимой составляющей h t n ' ' продольного волнового числа воспользуемся уравнением баланса энергии в следующем виде:

Физически соотношение (14) определяет равенство мощности излучения через элемент длины dz щели и изменение переносимой в волноводе мощности через сечения, отстоящие на расстояние dz друг от друга. Подстановка в (14) выражений, полученных на основе зависимостей (1)-(4), позволяет представить следующую формулу для h t n ' ' :

Антенна вытекающей волны работает следующим образом.

СВЧ-мощность поступает от источника в отрезок волновода 1 (фиг.1), заполненного диэлектриком 2, обладающим сегнетоэлектрическим эффектом (например, сегнетокерамикой), и распространяется к короткозамкнутому концу волновода 1 с примыкающей к нему поглощающей нагрузкой 4, излучаясь через щель 3 и создавая распределение поля в виде вытекающей бегущей волны в ближней зоне на всей длине излучателя с высокой равномерностью распределения мощности вдоль его продольной оси, при этом коэффициент отражения от открытого конца мал или практически отсутствует. Малая величина коэффициента отражения и равномерность излучаемой мощности вдоль оси достигаются, как и в прототипе, подбором ширины щели и введением поглощающей нагрузки.

Управление положением максимума формируемой в дальней зоне диаграммы направленности антенны вытекающей волны производится при изменении величины относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика 2. Указанное изменение осуществляется подачей управляющих воздействий на кольцевые разомкнутые под продольной щелью 3 электроды 5 (фиг.2) посредством шин питания, подключенных к внешнему источнику постоянного напряжения.

Под воздействием внешнего постоянного электрического поля доменный характер структуры сегнетокерамики обуславливает появление на поверхности цилиндрического объема сегнетокерамики результирующей поляризации. При наложении внешнего переменного электромагнитного поля это вызовет в цилиндрическом объеме сегнетокерамики и на его поверхности индуцированную поляризацию в зависимости от знака разности потенциалов и направления индуцированной поляризации, соответствующих положению вектора электрического поля. Изменение вектора внешнего возбуждающего электромагнитного поля вызывает перераспределение индуцированных электрических зарядов по поверхности цилиндрического объема сегнетокерамики, приводящее к появлению поверхностных токов, которые нарушают интенсивность и направление возбуждающего электромагнитного поля. Тангенциальная же составляющая высокочастотных токов индуцирует в окружающем пространстве (в случае излучения) или возбуждает в цилиндрическом объеме сегнетокерамики (в случае приема) вторичное электромагнитное поле. Его параметры зависят от уровня и характера распределения по поверхности цилиндрического объема сегнетокерамики спонтанной поляризации.

Рассмотрим возможность управления положением максимума диаграммы направленности антенны вытекающей волны с использованием приведенных выше соотношений. Проведено исследование влияния параметров магнитодиэлектриков во внешнем слое и внутреннем объеме на характеристики излучения антенны вытекающей волны. Прежде всего, необходимо отметить, что изменение параметров внешнего слоя при постоянных параметрах внутреннего заполнения практически не приводит к изменению положения максимума диаграммы направленности. Это объясняется совпадением фазовых скоростей возбуждаемых волн в волноводе и внешнем слое, которое определяется условиями непрерывности тангенциальных составляющих полей в щели. Исключение составляет случай возбуждения поверхностных волн в слое, при котором увеличиваются боковые максимумы и появляется изрезанность диаграммы направленности.

Изменение положения главного максимума диаграммы направленности определяется, в первую очередь, параметрами диэлектрика внутри волновода. При обеспечении одноволнового режима распространения волны основного типа Н11 изменение радиуса цилиндра определяется условием λ/3,41<α<λ/2,61. Это теоретически позволяет добиться изменения продольного волнового числа от 0 до Положение главного максимума ДН в продольной плоскости при этом будет изменяться относительно оси цилиндра от 90° до положения, определяемого формулой

где ν 01 E - 1-й корень функции Бесселя нулевого порядка J0;

ν11 - 1-й корень функции Бесселя первого порядка J1.

Формула (16) определяет диапазон углов, в котором может быть отклонен главный лепесток ДН в продольной плоскости. При этом при сохранении одноволнового режима в волноводе с увеличением ε2 и µ2 при постоянном радиусе волновода главный лепесток прижимается к его оси, а сектор сканирования луча расширяется.

Численные исследования характеристик направленности проводились для антенны вытекающей волны с покрытием толщиной b-а=0,25λ и диэлектрической проницаемостью диэлектрика в волноводе ε2=3, ε2=2,5, ε2=2, ε2=1,5, ε2=1,0 и ε2=0,5. Относительная диэлектрическая проницаемость покрытия составляет ε1=3. Относительные магнитные проницаемости µ12=1. Радиус цилиндра выбирался из условия Результаты приведены на фиг.4-9 (фигуры с номерами 4, 5, 6, 7, 8 и 9 соответственно). Сплошной линией во всех случаях показано сечение ДН при φ=0°, штриховой линией - при φ=180°. Положение максимума диаграммы направленности менялось для указанных выше величин ε2 от 20° до 65°.

Приведенные результаты подтверждают возможность на основе использования во внутреннем объеме диэлектрика с определенными параметрами создания антенн вытекающей волны, формирующих диаграммы направленности с заданным в продольной плоскости положением главного лепестка. В свою очередь, при использовании сегнетоэлектриков с управляемой диэлектрической проницаемостью возможно обеспечение сканирования максимума диаграммы направленности в пределах, определяемых выражением (16).

Изготовление предложенной антенны вытекающей волны не представит особых затруднений. В настоящее время известно несколько сотен сегнетоэлектриков, которые по типу химической связи и физическим свойствам принято подразделять на две группы: 1) ионные кристаллы, к которым относятся титанат бария BaTiO3, титанат свинца PbTiO3, ниобат калия KNbO3, барий-натриевый ниобат BaNaNb5O15, или сокращенно БАНАН; и др.; 2) дипольные кристаллы, к которым относятся сегнетова соль NaKC4H4O6·4Н2О, триглицинсульфат (NH2CH2COOH)3·H2SO4, дигидрофосфат калия KH2PO4 и др. Дипольные соединения обладают малой механической прочностью и растворимостью в воде, благодаря чему можно вырастить крупные монокристаллы этих соединений из водных растворов [8 - М. Лайнс, А. Гласе. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.: Мир, 1981, 9 - Барфут Д., Тейлор Д. Полярные диэлектрики и их применения, пер. с англ., М., 1981].

Более подходят соединения первой группы, которые обладают значительной механической прочностью, легко получаются по керамической технологии, что позволяет создавать керамику с заданными свойствами для многочисленных устройств. Так, кислородосодержащий сегнетоэлектрик титанат бария-стронция BaxSr1-xTiO3 (BSTO) хорошо зарекомендовал себя как основа для тонкопленочных приборов СВЧ диапазона за счет сильной диэлектрической нелинейности и сравнительно малых потерь на частотах вплоть до 60 GHz. Получение пленок BSTO методом высокочастотного ионно-плазменного распыления на сегодняшний день является хорошо отработанным процессом, позволяющим выращивать пленки с одновременно высокой диэлектрической нелинейностью (Cmax/Cmin=2) и малыми потерями (tanh=0.016 на 1 GHz, где h - толщина пленки). Размещение пленок на однородном диэлектрике (в виде отдельных дисков толщиной d) с малым значением диэлектрической проницаемости и малым ослаблением (tan d=10-4) проходящей мощности и заполнение волновода набором указанных дисков также соответствует решению поставленной задачи при установке элементов, обеспечивающих подачу управляющих воздействий.

В тоже время в ряде работ по управляемым диэлектрическим структурам, обеспечивающим перестройку частоты, указано, что использование объемного сегнетоэлектрика на основе композиции бария BaStTiO3 с оксидом магния и добавлением инертного несегнетоэлектрического наполнителя из высокодобротной линейной керамики позволяет получить относительную диэлектрическую проницаемость в пределах 180…320 и менее, до единиц и десятков [10 - Kanareykin A.D., Gai W., Powe rJ., Sheinman E., Alt-mark A. // AIP Conf. Proc. (AAC-2002). New York, 2002. Vol.647. P.565-576].

Сказанное выше подтверждает соответствие критерию "промышленная применимость" предложенного технического решения.

Таким образом, введение кольцевых разомкнутых электродов, размещенных внутри волновода на равных расстояниях друг от друга и отделенных от него диэлектрической пленкой, выполнение разреза в каждом из кольцевых разомкнутых электродов в районе расположения продольной щели, подключение кольцевых разомкнутых электродов через шины питания к введенному внешнему источнику постоянного напряжения, а также использование в качестве диэлектрика, заполняющего волновод, материала, обладающего сегнетоэлектрическим эффектом, то есть изменяющего диэлектрическую проницаемость под воздействием приложенного напряжения, позволяет получить положительный эффект, заключающийся в возможности электронного управления максимумом диаграммы направленности антенны вытекающей волны на основе круглого волновода с продольной щелью.

Антенна вытекающей волны, содержащая круглый, заполненный диэлектриком волновод с продольной щелью, симметрично суживающейся от центра к краям, поглощающую нагрузку, размещенную непосредственно у короткозамкнутого конца волновода, отличающаяся тем, что дополнительно введены кольцевые разомкнутые электроды, тонкие по сравнению с рабочей длиной волны, размещенные внутри волновода на равных расстояниях друг от друга, отделенные от поверхности волновода диэлектрической пленкой, разрез каждого из кольцевых разомкнутых электродов выполнен в районе расположения продольной щели, кольцевые разомкнутые электроды посредством шин питания, тонких по сравнению с рабочей длиной волны, изолированных от волновода, подключены к введенному внешнему источнику постоянного напряжения, в качестве диэлектрика, заполняющего волновод, использован материал, обладающий сегнетоэлектрическим эффектом, изменяющий диэлектрическую проницаемость под воздействием приложенного напряжения, радиус волновода равен , причем диапазон углов, в котором может быть отклонен главный лепесток диаграммы направленности в продольной плоскости, определяется выражением ,
где ε2, µ2 - относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость материала, обладающего сегнетоэлектрическим эффектом;
λ - рабочая длина волны;
- 1-й корень функции Бесселя нулевого порядка J0;
ν11 - 1-й корень функции Бесселя первого порядка J1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для приема и передачи радиосигналов. Технический результат заключается в повышении надежности конструкции, снижении необходимой мощности ВЧ передатчика и расширении используемого диапазона частот.

Изобретение относится к антенной технике микроволнового диапазона, может быть использовано в зондирующих устройствах радиолокационного диагностического оборудования и предназначено для формирования волновых пучков излучения, обеспечивающих различную степень локализации облучения объекта диагностики, расположенного в ближней и промежуточной зонах излучателя.
Изобретение относится к области нанесения на подложки металлических покрытий, а именно к нанесению электропроводящего слоя на полимерную или бумажную подложку при изготовлении антенн, работающих в диапазоне ультравысокой частоты.

Изобретение относится к антенной технике и может быть применено для приема сигналов Глобальных навигационных спутниковых систем, включая ГЛОНАСС, GPS, GALILEO и OmniSTAR. Технический результат - улучшение технических характеристик антенны, а именно: уменьшение коэффициента эллиптичности, увеличение подавления кросс-поляризации и расширение рабочего диапазона частот.

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.

Предложена линзовая антенна для применения в системах радиорелейной связи с большим коэффициентом направленного действия, обладающая способностью к электронному управлению основным лучом диаграммы направленности за счет переключения между рупорными антенными элементами, расположенными па плоской фокальной поверхности линзы.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к волноводно-рупорным антенным элементам, используемым в зеркальных антеннах и антенных решетах (АР). .

Изобретение относится к антенной технике микроволнового диапазона и может быть использовано в зондирующих устройствах диагностического оборудования при размерах объекта диагностики и диапазоне его перемещений в ближней и промежуточной области (область дифракции Френеля).

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным антенным модулям. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемо-передающей многочастотной антенны или элемента фазированной антенной решетки.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к широкодиапазонным антеннам вертикальной поляризации. Технический результат состоит в том, чтобы получить достаточно широкую полосу рабочих частот и равномерное значение коэффициента стоячей волны (КСВ), которые увеличиваются с ростом рабочей частоты более, чем октава. Для этого широкополосная антенна на отрезках длинных линий со структурной неоднородностью состоит из металлического полого цилиндра 4, металлической перемычки 5, металлического Т-образного стержня 6 и металлического полого цилиндра 3 большого диаметра. При этом коаксиальный кабель 1 центральной жилой 2 взаимодействует с металлическим полым цилиндром 4, а внешней оплеткой 7 взаимодействует с металлическим Т-образным стержнем 6 в месте пересечения продольной и поперечной частей. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антеннам, и может быть использовано в приемо-передающих устройствах. Технический результат - расширение диапазона рабочих частот, улучшение диаграммы направленности, упрощение конструкции и уменьшение размеров антенны. Для этого устройство состоит из высокочастотного соединителя, излучающего коаксиального кабеля, оплетки из металлических проводников, металлического кольца, двух резисторов нагрузки, центрального проводника, размещенного соосно внутри оплетки излучающего коаксиального кабеля, защитной изолирующей оболочки. Формирование электромагнитной шумовой помехи осуществляется посредством имеющихся в оплетке излучающего коаксиального кабеля множества нерезонансных волноводных элементов антенны, равномерно распределенных по всей поверхности излучающего коаксиального кабеля, вызывающих излучение вдоль пути распространения направленной волны шумового сигнала. Антенное широкополосное устройство на основе излучающего коаксиального кабеля излучает широкополосную шумовую помеху и может быть использовано как составная часть системы радиоэлектронного подавления и противодействия для защиты информации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: для изготовления волноводно-щелевых антенн. Сущность изобретения заключается в том, что волноводно-щелевая антенна состоит из отрезка прямоугольного волновода, в одной из узких стенок которого выполнены наклонные щели и дополнительные щели, причем каждой из наклонных щелей соответствуют две дополнительные щели, которые расположены к ней под прямым углом и по разные стороны, при этом каждый из концов наклонной щели совпадает с концом дополнительной щели. Технический результат: обеспечение возможности упрощения конструкции при одновременном сохранении ее технических характеристик. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике. Конструкция содержит волноводно-микрополосковый переход, в котором согласующий элемент выполнен в виде гребнеобразной конструкции со ступеньками различной высоты. Соединение с корпусом выполнено запрессовкой гребней в сквозные пазы и опаиванием овального буртика гребня по периметру. Установка гребней выполняется после того, как выполнена внутренняя конфигурация корпуса сложной формы. Съемный гребень позволяет менять форму и размеры ступеней, не проводя изменений в размерах корпуса. Гребни имеют сужение в виде симметричных плоских или клиновидных срезов в области контакта с микрополосковой линией. Контакт гребней и проводника обеспечивается с помощью соответствующей перемычки. Технический результат - уменьшение габаритных размеров перехода от волновода к микрополоскому проводнику. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к волноводно-щелевым антеннам. Волноводно-щелевая антенная решетка состоит из образующих решетку линеек. Каждая линейка заканчивается боковым волноводно-коаксиальным переходом, который возбуждает полуволновую поперечную щель в узкой стенке линейки, для чего на стержне волноводно-коаксиального перехода перед щелью установлен штырь. При этом волновод выполнен прямоугольным. Прямоугольная поперечная щель выполнена на конце волновода. При работе волновод разделяет подведенную мощность на ответвленную, проходящую и отраженную, а фаза излученной оконченным излучателем волны определяется длиной пути волноводной волны от предпоследней щели до излучателя с учетом длины волны в волноводно-коаксиальном переходе. Технический результат - увеличение коэффициента полезного действия, коэффициента усиления антенны. 3 ил.

Устройство относится к измерителям уровня наполнителя в резервуарах, емкостях и т.д., вВ частности, к радарному детектированию параметров процесса, связанных с расстоянием до поверхности содержимого в резервуаре с помощью электромагнитных волн. Многоканальный радарный уровнемер содержит первый и второй функционально независимые блоки электрических схем, которые имеют приемопередающую схему и обрабатывающую схему. Уровнемер содержит передающий линейный зонд, соединенный с указанными блоками электрических схем. Указанный передающий линейный зонд проходит вглубь содержимого резервуара и обеспечивает возможность распространения первой и второй мод передачи. Устройство также содержит фидерный блок, подключенный для подачи в зонд электромагнитных сигналов первой и второй моды распространения. Технический результат заключается в разработке уровнемера с несколькими функционально независимыми каналами, использующего передающий линейный зонд, обеспечивающий большую надежность показаний. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх