Многолучевая гибридная зеркальная антенна

Авторы патента:

H01Q5/00 - Устройства, обеспечивающие одновременную работу антенн в двух или более различных диапазонах волн (при регулируемой длине элементов H01Q 9/14; комбинированные конструкции из отдельных активных антенных узлов, работающих в различных диапазонах волн и соединенных с общей фидерной системой, H01Q 21/30)

Владельцы патента RU 2556466:

Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио (ФГУП НИИР) (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве бортовых антенн спутников связи на геостационарной орбите для обеспечения многолучевой зоны покрытия выделенной земной поверхности в СВЧ диапазоне частот. Техническим результатом изобретения является создание многолучевой гибридной зеркальной антенны, обеспечивающей равномерное по коэффициенту усиления антенны в парциальных лучах покрытие выделенной территории земной поверхности. Для этого предлагается многолучевая гибридная зеркальная антенна, содержащая рефлектор в виде осенесимметричной вырезки из параболоида вращения, облучающую антенную решетку с облучателями, продольная ось которых наклонена к фокальной оси и числом, равным числу формируемых парциальных диаграмм направленности, при этом нормаль к плоскости раскрыва которой наклонена относительно фокальной оси параболоида, образующего рефлектор, при этом плоскость раскрыва облучающей антенной решетки ортогональна фокальной оси параболоида, образующего рефлектор, а продольные оси периферийных облучателей облучающей антенной решетки наклонены относительно наклона продольных осей облучателей, и чем дальше от центра, тем более, и облучающая антенная решетка имеет возможность перемещаться вдоль фокальной оси параболоида, образующего рефлектор. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в качестве бортовых антенн спутниковых систем связи с зональным обслуживанием территории. Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических комплексов спутников связи, расположенных на геостационарной орбите с зональным обслуживанием выделенной на земной поверхности территории. Может быть использовано для передачи телевидения, радиовещания и радиосвязи в ОВЧ, УВЧ и СВЧ диапазонах.

Техническим результатом изобретения является создание многолучевой гибридной зеркальной антенны, обеспечивающей равномерное по коэффициенту усиления антенны в парциальных лучах покрытие выделенной территории земной поверхности.

Известны антенны с зеркалом в виде вырезки из параболоида вращения и облучателя в его фокусе, продольная ось которого наклонена относительно фокальной оси параболоида, образующего зеркало антенны [1].

Известны также антенны [2] (Фиг.1) с зеркалом в виде вырезки из параболоида вращения 1 с фокусом в точке F и решетки 2 облучателей 3, нормаль к плоскости раскрыва которой наклонена относительно фокальной оси параболоида под тем же углом, что и продольные оси 4 облучателей 3. Один из облучателей облучающей решетки расположен в области фокуса F параболоида, другие расположены в плоскости раскрыва решетки выше и ниже фокуса, а также левее и правее его. Каждый из отдельных облучателей формирует вместе с зеркалом парциальную диаграмму направленности, совокупность которых образует обслуживаемую территорию на земной поверхности.

К недостаткам такой антенны относится уменьшение коэффициента усиления парциальных диаграмм от облучателей, расположенных выше и ниже фокальной оси, что вызывает снижение уровня сигнала (эффективности) в зонах, формируемых этими облучателями. Это вызвано тем, что облучатели, расположенные выше (или ниже) фокуса, смещены относительно него как вдоль, так и поперек относительно фокальной оси. Смещение облучателя в поперечном направлении приводит к линейному распределению фаз поля в раскрыве антенны и смещению парциальной диаграммы направленности, за счет чего образуется ряд зон, примыкающих друг к другу на земной поверхности и формирующих территории с гарантированным уровнем сигнала. Связанное с ним (из-за наклона плоскости раскрыва облучающей решетки) продольное смещение облучателей приводит к появлению квадратичных фазовых ошибок в раскрыве антенны, расширению парциальной диаграммы направленности, снижению коэффициента усиления и снижению уровня сигнала в формируемой зоне по сравнению с зоной, формируемой облучателями, расположенными вблизи фокуса.

Для достижения технического результата предлагается многолучевая гибридная зеркальная антенна, содержащая рефлектор в виде осенесимметричной вырезки из параболоида вращения, облучающую антенную решетку с облучателями, продольная ось которых наклонена к фокальной оси и числом, равным числу формируемых парциальных диаграмм направленности, при этом нормаль к плоскости раскрыва которой наклонена относительно фокальной оси параболоида, образующего рефлектор, при этом плоскость раскрыва облучающей антенной решетки ортогональна фокальной оси параболоида, образующего рефлектор, а продольные оси периферийных облучателей облучающей антенной решетки наклонены относительно наклона продольных осей облучателей, и чем дальше от центра, тем более, и облучающая антенная решетка имеет возможность перемещаться вдоль фокальной оси параболоида, образующего рефлектор.

Предлагаемая антенна работает следующим образом.

В режиме передачи к каждому из облучателей облучающей антенной решетки 2 на Фиг.2 подключены генераторы равной амплитуды (на рисунке не указаны). Для равномерного возбуждения верхнего и нижнего краев апертуры зеркала 1 в виде осенесимметричной вырезки из параболоида вращения продольные оси 4 облучателей 3 облучающей антенной решетки 2 наклонены к фокальной оси под некоторым углом [1]. Облучатели в плоскости симметрии антенны, расположенные выше и ниже фокальной оси, расположены своими раскрывами (фазовыми центрами) в плоскости, ортогональной фокальной оси. Смещение облучателей, ортогональное фокальной оси, приводит к появлению в раскрыве антенны преимущественно линейных фазовых распределений поля, которые не вызывают искажение парциальных диаграмм направленности антенны и снижение ее коэффициента усиления в зонах обслуживания территории, соответствующей этим облучателям. Этим обеспечивается равномерное, по коэффициенту усиления в парциальных лучах, покрытие выделенной территории земной поверхности.

При необходимости изменения уровней пересечения парциальных диаграмм направленности антенны облучающая антенная решетка может быть перемещена вдоль фокальной оси из фокальной плоскости, что одновременно, из-за смещения решетки, вызовет одинаковые для всех облучателей квадратичные фазовые распределения поля в раскрыве антенны и равное снижение коэффициента усиления парциальных диаграмм направленности антенны во всех зонах обслуживания.

Для компенсации параллакса (Фиг.3), вызванного смещением облучателей 3 в решетке облучателей 2, относительно фокуса F параболы 1 продольные оси 4 облучателей 3 облучающей антенной решетки 2 наклоняются относительно наклона продольных осей облучателя, расположенного в фокусе F параболы 1, и чем далее от центра, тем более.

Это также позволяет размещать оборудование увеличенных размеров, подключаемое ко входу (или выходу) облучателей 3.

В качестве облучателей облучающей антенной решетки, наклоненных к фокальной оси, могут использоваться, например, конические рупорные облучатели со срезом [3] плоскость среза которых совпадает с плоскостью раскрыва облучающей антенной решетки. Диаграмма направленности рупора со срезом в плоскости симметрии среза в направлении верхнего и нижнего краев зеркала до уровня - 5-7 дБ изменяется несущественно, что не повлияет на характеристики антенны

Предлагаемая антенна может найти применение в спутниковых системах связи высокочастотных диапазонов СВЧ с зональной территорией обслуживания.

[1] A.M. Сомов, A.M. Покрас «К определению угла наклона облучателя антенн в виде неосесимметричной параболической вырезки» - М.: Радиотехника, 1968, №3.

[2] «Multi-beam and multi-band antenna sistem for communication satellites» Патент США № US 7,868840 В от 11 января 2011 г.

[3] Сомов A.M., Волгаткин К.М., Титовец П.А. «Зеркальная антенна с пониженной шумовой температурой» - М., Труды НИИР №3 2009.

Многолучевая гибридная зеркальная антенна, содержащая рефлектор в виде осенесимметричной вырезки из параболоида вращения, облучающую антенную решетку с облучателями, продольная ось которых наклонена к фокальной оси и числом, равным числу формируемых парциальных диаграмм направленности, при этом нормаль к плоскости раскрыва которой наклонена относительно фокальной оси параболоида, образующего рефлектор, отличающаяся тем, что плоскость раскрыва облучающей антенной решетки ортогональна фокальной оси параболоида, образующего рефлектор, а продольные оси периферийных облучателей облучающей антенной решетки наклонены относительно наклона продольных осей облучателей, и чем дальше от центра, тем более, при этом облучающая антенная решетка имеет возможность перемещаться вдоль фокальной оси параболоида, образующего рефлектор.

Изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот. Техническим результатом является улучшение согласования двухдиапазонной директорной антенны с питающим фидером (симметрирующим устройством) в каждом из двух несмежных диапазонов частот.

Антенна типа волновой канал // 2526766

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в составе радиотехнических устройств телевидения, радиовещания и радиосвязи в ОВЧ, УВЧ и СВЧ диапазонах.

Бортовая гибридная зеркальная антенна // 2524839

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в составе искусственных спутников земли для радиосвязи и обеспечения зоны покрытия всей видимой поверхности земли в СВЧ диапазоне.

Настраиваемая двухантенная система для работы во множестве частотных диапазонов // 2395874

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в беспроводных системах связи. .

Двухдиапазонный облучатель // 2383973

Изобретение относится к антенной технике. .

Комбинированная широкополосная антенна // 2370862

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции антенны. .

Двухдиапазонная рамочная антенна // 2339129

Сверхширокополосная комбинированная зигзагообразная антенна // 2318276

Изобретение относится к антенной технике. .

Зеркальная антенна с общей апертурой с усовершенствованной конструкцией облучателя // 2257649

Изобретение относится к антеннам с общей апертурой с высокоэффективным облучателем и к способам конструирования таких антенн. .

Компактная двухрежимная интегрированная система антенн для наземных сотовых и спутниковых телекоммуникаций // 2255397

Активный антенный треугольно-петлевой элемент милкина // 2568340

Использование: в качестве устройства антенной техники. Сущность изобретения заключается в том, что активный антенный треугольно-петлевой элемент Милкина содержит расположенные симметрично относительно общей оси петлевые вибраторы, установленные перпендикулярно направлению приема электромагнитных волн и соединенные между собой, при этом петлевые вибраторы расположены в одной плоскости, один из них выполнен в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λраб и боковыми сторонами 0,3λраб, другой петлевой вибратор представляет собой шлейф-вибратор Пистолькорса из двух параллельных линейных проводников, один из которых неразрезной, другой разрезной в средней части с размещением в ней точек питания, в которых оба вибратора соединены между собой с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора. Технический результат: повышение компактности, увеличение частотного диапазона и коэффициента усиления. 3 ил.

Двухдиапазонная штыревая антенна // 2571585

Изобретение относится к приемопередающим антеннам, размещаемым на подвижных объектах. Технический результат - повышение стабильности входного сопротивления короткозамкнутой коаксиальной линии при работе в обоих диапазонах частот и стабильности согласования вибратора с питающим фидером, повышение механической прочности антенны, упрощение процессов изготовления и подстройки параметров штыревого вибратора. Для этого двухдиапазонная штыревая антенна содержит основание со средствами закрепления на подвижном объекте и установленный на нем штыревой вибратор из отрезка коаксиального кабеля. Верхние концы оплетки и центрального проводника вибратора разомкнуты, а нижние - гальванически связаны и соединены с центральным проводником питающего фидера. Гальваническая связь центрального проводника отрезка коаксиального кабеля с его оплеткой осуществлена через токопроводящую шайбу, примыкающую плоской поверхностью к нижнему срезу отрезка коаксиального кабеля, установленного на основании с опорой на упомянутую шайбу. Между основанием и токопроводящей шайбой размещена изолирующая прокладка. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ регулировки импеданса антенно-фидерного устройства // 2595566

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат состоит в обеспечении широкополосного согласования импеданса антенны с выходным импедансом передатчика в полосе перекрытия 1:20; наилучшего согласования антенно-фидерного устройства (АФУ) в широком диапазоне; и наибольшей конструктивной прочности самонесущего центрального проводника. Для этого при регулировке импеданса в АФУ размещают вдоль излучателя АФУ согласующие элементы, которые выполнены в виде двух металлических пластин и токопроводящей резиновой прокладки между ними; и изменяют импеданс изменением габаритов прокладки и выбором вида токопроводящей резины, из которой выполнена прокладка, причем каждый из согласующих элементов закреплен токопроводящей резиновой прокладкой и объединен в линию распределенного импеданса, где согласующие элементы включены параллельно в коаксиальную линию, в результате чего каждый согласующий элемент имеет контакт с другим согласующим элементом посредством присоединения к центральному проводнику коаксиальной линии передачи с излучающей оплеткой, где каждый из согласующих элементов имеет контакт с излучающей оплеткой. 1 ил.

Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью // 2598401

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи через искусственные спутники Земли (ИСЗ), находящиеся на геостационарной орбите (ГСО), в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн. Заявленная многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью состоит из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, основного большого зеркала-рефлектора и вспомогательного малого зеркала-контррефлектора, сечения которых в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно, при этом каждое из зеркал состоит из двух половин, симметричных относительно плоскости дуги облучателей, причем в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии рефлектора, каждая половина которого имеет форму монотонной части параболы со смещением фокальной оси относительно этой плоскости симметрии, каждая половина контррефлектора имеет форму части гиперболы, выпуклой в сторону рефлектора и расположенной так, что первые фокусы двух половин сечения гиперболы находятся на дуге размещения облучателей, а вторые фокусы совпадают с фокусами парабол, образующих половины основного зеркала рефлектора. Технический результат заключается в повышении эффективности антенны при снижении уровня кросс-поляризации и создании веерной диаграммы направленности. 2 ил.

Антенна с многоканальным входом и многоканальным выходом и электронное оборудование // 2601171

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам с многоканальным входом и многоканальным выходом. Технический результат - повышение эффективности излучения антенны MIMO с одновременным уменьшением мариалоемкости при ее изготовлении. Антенна MIMO включает в себя два антенных компонента, симметричных относительно друг друга, а каждый антенный элемент включает в себя крепежную часть и излучающую часть, соединенную с крепежной частью. Крепежная часть выполнена с возможностью плотного соединения с металлическим листом в электронном оборудовании, в котором функционирует антенна MIMO, для того чтобы металлическая пластина являлась частью антенного компонента. Излучающая часть выполнена с возможностью возбуждения резонансов антенны по меньшей мере в одной полосе частот. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Многофункциональная цепь с многовитковой катушкой, и способ, и устройство для управления многофункциональной цепью с многовитковой катушкой // 2604655

Изобретение относится к многофункциональной цепи с многовитковой катушкой, способу управления такой цепью в мобильном устройстве. Техническим результатом является повышение стабильности работы антенны коммуникации ближнего поля (NFC). Предложена многофункциональная цепь с многовитковой катушкой, содержащая: многовитковую катушку, переключатель, согласующую цепь NFC и дополнительную плату камеры, причем переключатель имеет общий порт, первый порт и второй порт, многовитковая катушка соединена с общим портом, согласующая цепь NFC соединена с первым портом, а дополнительная плата камеры соединена со вторым портом. При наличии управляющего сигнала камеры второй порт переходит в проводящее состояние так, что многовитковая катушка выполняет функцию катушки подстройки фокуса для камеры на дополнительной плате камеры, а при отсутствии управляющего сигнала камеры первый порт переходит в проводящее состояние так, что многовитковая катушка выполняет функцию антенны NFC в согласующей цепи NFC. Как вариант антенна NFC встроена непосредственно в основную плату, что позволяет избежать неполного контакта контактных площадок антенны NFC, обусловленного частым снятием крышки аккумуляторной батареи. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Совмещенная антенна // 2617282

Изобретение относится к антеннам. Совмещенная антенна включает: антенну глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) с фазовым центром антенны ГНСС; и лучеобразующую антенну с фазовым центром лучеобразующей антенны. При этом фазовый центр антенны ГНСС и фазовый центр лучеобразующей антенны совмещены по двум осям. Технический результат заключается в уменьшении погрешности определения дистанции. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

Резонансная антенна // 2620195

Изобретение относится к антенной технике, может быть использовано в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемопередающей глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) антенны или элемента фазированной антенной решетки и позволяет улучшить стабильность положения фазового центра и уменьшить габариты антенны. Указанная задача решается тем, что резонансная антенна, состоящая из основания, установленного над ним антенного элемента, питаемого через расположенные по периферии элемента с периодом 90° по азимуту четырьмя токовводами, расположенной на нижней стороне основания печатной платы и выходного разъема антенны, снабжена усеченным полым конусом, установленным на основании соосно ему и выполненным из диэлектрика с величиной относительной диэлектрической проницаемости от 3,5 до 5 и низкими потерями на СВЧ, антенный элемент расположен на верхнем основании диэлектрического конуса в центре, при этом печатная плата снабжена четырехканальной суммирующей микросхемой, расположенной в ее центре. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Многолучевая комбинированная зеркальная антенна // 2627284

Изобретение относится к радиотехнике, к области антенной техники в диапазоне СВЧ-КВЧ, и предназначено для использования в системах радиосвязи, радиопеленга, радионаблюдения и радиомониторинга. Антенна состоит из осесимметричного основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболоида, и вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде соосного эллипсоида, вогнутого в сторону рефлектора, и облучателей в плоскости, ортогональной фокальной оси и проходящей через фокус контррефлектора, приближенный к рефлектору. При этом дополнительно установлены один и более облучателей в плоскости, ортогональной фокальной оси, проходящей через фокус контррефлектора, удаленный от рефлектора. Технический результат заключается в повышении эффективности антенны при одновременном приеме двух диапазонов частот. 2 ил.

Полнодуплексная антенна и мобильный терминал // 2628015

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к полнодуплексной антенне и мобильному терминалу. Техническим результатом является сохранение расстояния, устанавливаемого между антеннами, при изменении используемой частоты. Заявленная полнодуплексная антенна включает в себя приемную антенну, которая является всенаправленной антенной; первую передающую антенну, размещенную на одной стороне приемной антенны, причем первая передающая антенна является направленной антенной, и обратное направление главного лепестка диаграммы направленности первой передающей антенны указывает на приемную антенну; и вторую передающую антенну, размещенную на другой стороне приемной антенны, причем расстояние между второй передающей антенной и приемной антенной равно расстоянию между первой передающей антенной и приемной антенной, вторая передающая антенна является направленной антенной, и обратное направление главного лепестка диаграммы направленности второй передающей антенны указывает на приемную антенну, а также генератор сигналов, сконфигурированный с возможностью создавать два канала сигналов передачи, имеющих одинаковую амплитуду и противоположных по фазе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.