Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью

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.

 

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.

Известны [1, 4] многолучевые двухзеркальные тороидально-параболические антенны, состоящие из основного зеркала-рефлектора в виде части параболического тора, вспомогательного зеркала-контррефлектора и системы облучателей, расположенных на дуге окружности. Данные антенны позволяют формировать веерную диаграмму направленности (ДН) для одновременной радиосвязи с несколькими ИСЗ на ГСО. К недостаткам такой антенны относится ее пониженная эффективность, вызванная потерями электромагнитной энергии, отраженной основным зеркалом, вследствие ее попадания на контррефлектор, а также затенением части раскрыва рефлектора.

Известны [2, 3] двухзеркальные антенны со смещенной фокальной осью, в которых фокальная ось параболы является образующей основного зеркала и не совпадает с осью аксиальной симметрии антенны. Профили основного и вспомогательного зеркал в антеннах со смещенной фокальной осью получены путем вращения соответственно несимметричных вырезок параболы и гиперболы, относительно оси аксиальной симметрии так, что фокус параболы совмещен с первым фокусом гиперболы, а во втором фокусе гиперболы размещается облучатель. Недостатком данной антенны является однолучевой режим формирования диаграммы направленности. Целью изобретения является повышение эффективности антенны при снижении уровня кросс-поляризации и создание веерной диаграммы направленности.

Для этого предлагается многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью. Она состоит из решетки облучателей, расположенных на дуге окружности, основного зеркала-рефлектора и вспомогательного зеркала-контррефлектора. Сечения основного и вспомогательного зеркал в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге размещения 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. В плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии рефлектора, каждая из его половин имеет форму монотонной части параболы со смещением фокальной оси относительно плоскости симметрии рефлектора и контррефлектора. Каждая половина контррефлектора в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии рефлектора, имеет форму части гиперболы, выпуклой в сторону рефлектора.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

фиг. 1 - сечение многолучевой двухзеркальной антенны со смещенной фокальной осью плоскостью, проходящей через дугу размещения облучателей (плоскость симметрии);

фиг. 2 - сечение многолучевой двухзеркальной антенны со смещенной фокальной осью плоскостью, перпендикулярной плоскости симметрии антенны.

Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью (фиг. 1) содержит решетку облучателей 1, расположенных на дуге окружности 2, основного большого зеркала-рефлектора 3 и вспомогательного малого зеркала-контррефлектора 10. Сечения основного 3 и вспомогательного 10 зеркал в плоскости дуги облучателей 2 представляют собой окружности, концентричные дуге размещения облучателей 2 и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно. При этом каждое из зеркал состоит из двух половин, симметричных относительно плоскости дуги размещения облучателей.

Рассматривается ситуация для центрального облучателя решетки облучателей 1 на дуге 2.

В плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии (фиг. 2), каждая половина рефлектора 3 представляет собой поверхность, образованную монотонной частью параболы, фокальная ось 5-5′ которой смещена относительно плоскости симметрии 6 путем параллельного переноса. Каждая половина контррефлектора 10 в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии контрефлектора, имеет форму части гиперболы 7, выпуклой в сторону рефлектора 3. При этом первый фокус 8 гиперболы 7 находится на дуге размещения облучателей 2, а второй фокус 9 находится на оси, равноудаленной от плоскости симметрии 6, аналогичной оси 5-5′, и совпадает с фокусом параболы 3 части (верхней на чертеже) сечения основного зеркала 3.

Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью работает следующим образом. Любой из решетки облучателей 1, расположенных на дуге 2, будучи подключенным к генератору высокочастотных электромагнитных колебаний (на чертежах не показан), является источником первичных электромагнитных волн. Эти волны поочередно отражаются сначала от контррефлектора 4, затем от рефлектора 3. В приближении геометрической оптики лучи, исходящие от облучателя 1 (на фиг. 2 показаны линиями со стрелками), после последовательных отражений от контррефлектора 10 и рефлектора 3 в силу их взаимного расположения, а также свойств кривых второго порядка (гиперболы и параболы) окажутся параллельны друг другу. При этом длины этих лучей от дуги облучателей 2 до плоскости раскрыва антенны 11 окажутся равны. Если при этом фазовый центр облучателя находится на дуге облучателей 2, то в раскрыве антенны 11 будет иметь место синфазное распределение поля, формирующее ДН с главным максимумом, лежащим в плоскости симметрии антенны. Благодаря геометрическим свойствам гиперболы 7 лучи главного лепестка ДН облучателя наибольшей интенсивности, после отражения от контррефлектора 10 попадают на центральную часть рефлектора 3, лучи же меньшей интенсивности попадут на края рефлектора 3. Так как длины пути лучей, попадающих в центр рефлектора 3, меньше, чем у лучей, попадающих на его края, то в раскрыве антенны будет формироваться амплитудное распределение поля, интенсивно спадающее к краям. Благодаря этому антенна будет иметь пониженный уровень боковых лепестков ДН и, как следствие, повышенную развязку между соседними лучами.

Поскольку половины рефлектора 3 смещены относительно плоскости симметрии, отраженное от них поле не будет попадать на контррефлектор 10. Следовательно, в предложенной антенне устранено затенение контррефлектором поля, отраженного от рефлектора, что дает повышение эффективности антенны.

Так как отраженные от симметричных половин контррефлектора 10 лучи направлены только в сторону соответствующих половин рефлектора 3, то после отражения от него на контррефлектор и тем более в облучатель они не попадают. Следовательно, в антенне отсутствует реакция отраженного от рефлектора поля на облучатель.

В антеннах с несимметричным рефлектором наводимые на нем токи имеют паразитные составляющие поля, ортогональные основной поляризации и приводящие к возникновению кросс-поляризованного излучения, ортогонального по поляризации основному. В предложенной антенне рефлектор 3 и контррефлектор 10 состоят из симметричных половин. Паразитные, ортогональные основным составляющие токов, наводимых на этих половинах, противонаправлены, будут компенсировать друг друга и соответствующее им поле излучения. В результате многолучевая антенна со смещенной фокальной осью будет иметь пониженный уровень кросс-поляризации.

При размещении одного облучателя из решетки облучателей 1 в другой позиции на дуге 2 (фиг. 1) сформируется ДН с главным лепестком, отклоненным в плоскости этой дуги. При размещении на дуге 2 нескольких облучателей сформируется веерная ДН с независимыми парциальными диаграммами, т.е. (лучами) по числу облучателей.

Таким образом, предложенная многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью обладает веерной ДН при повышенной общей эффективности и пониженном уровне кросс-поляризации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сомов A.M. Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связи: Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2015. - 456 с.: ил.

2. Improvements in or relating to Microwave Aerials: Патент GB 973583: МПК H01Q 17/00; H01Q 19/10; H01Q 19/19. / I.L. Lee; Заявка GB 19620014057 от 11.04.1962 г.; Опубл. 28.10.1964 г.

3. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. / Под ред. Г.З. Айзенберга: В 2-х ч. Ч. 2. - М., Связь, 1977. - 288 с.: ил.

4. Фролов О.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 496 с.: ил.

Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью, состоящая 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, отличающаяся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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

Изобретение относится к антенной технике. .

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антеннам приемопередающих устройств. Антенна содержит два раздельных излучателя. Первый излучатель для первого диапазона выполнен из цилиндрических элементов (ЦЭ) и коаксиального кабеля (КК), пропущенного внутри ЦЭ. Длина верхнего ЦЭ выполнена меньшей, чем длина нижнего ЦЭ. Верхний и нижний ЦЭ выполнены в виде соответственно верхнего и нижнего стаканов. Нижний стакан выполнен перевернутым, его днище обращено к днищу верхнего стакана. Выходящий из нижнего стакана КК подсоединен к разъему первого порта, а оплетка КК соединена с днищем нижнего стакана. Центральная жила КК через отверстие в днище нижнего стакана соединена с днищем верхнего стакана. Внутри верхнего стакана установлен ступенчатый стержень, электрически связанный с днищем верхнего стакана и конец которого расположен снаружи верхнего стакана. Второй излучатель для второго диапазона выполнен в виде несимметричного вибратора, подсоединенного через дроссель к верхнему краю проводящей рамки, вертикально ориентированной и охватывающей с зазором первый излучатель. Нижний край рамки подсоединен к разъему второго порта. Технический результат заключается в возможности одновременного использования диапазонов с большим разносом по частоте, расширении полосы рабочих частот в диапазоне ДМВ2, улучшении формы диаграммы направленности, повышении коэффициента усиления и упрощении конструкции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к антеннам приемопередающих устройств и может использоваться в качестве навигационной и приемопередающей антенны. Устройство содержит диэлектрический корпус (ДК), первый излучающий элемент (ИЭ) и второй излучающий элемент, расположенные на продольной оси, ориентированной вертикально. Первый ИЭ установлен внутри ДК и выполнен в виде спирали из витой цилиндрической пружины. Отражатель первого ИЭ установлен внизу ДК. Устройство имеет первый и второй порты соответственно для первого ИЭ и второго ИЭ и трансформатор импеданса (ТИ). В устройство введены трубка, отрезок коаксиального кабеля (КК), проводящий диск, установленный вверху ДК. ТИ расположен внутри ДК, подсоединен к нижнему концу спирали первого ИЭ и служит для подсоединения к первому порту, расположенному снаружи отражателя. Трубка установлена внутри спирали первого ИЭ, соединена с отражателем и проводящим диском. Отрезок КК пропущен внутри трубки наружу через проводящий диск и отражатель. Конец отрезка КК, пропущенный наружу через проводящий диск, служит для подсоединения ко второму ИЭ, а конец отрезка КК, пропущенный наружу через отражатель, служит вторым портом. Технический результат заключается в улучшении развязки между излучающими элементами, расширении функциональных возможностей и полосы рабочих частот и обеспечении возможности использования любых заданных диапазонов частот для обоих диапазонов. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антеннам приемопередающих устройств. Антенна образована электрически раздельными излучающими элементами для каждого из двух поддиапазонов. Для первого поддиапазона первый коаксиальный кабель (КК) соединен через трансформатор импеданса с нижним краем нижнего излучающего цилиндрического элемента (ИЦЭ). Для второго поддиапазона второй КК пропущен внутри нижнего ИЦЭ и подведен к среднему ИЦЭ, выполненному в виде перевернутого стакана. Центральная жила второго КК выведена через отверстие в дне перевернутого стакана, а его оплетка соединена с дном перевернутого стакана. Верхний ИЦЭ выполнен в виде стакана с дном, обращенным к дну перевернутого стакана среднего ИЦЭ. Центральная жила второго КК соединена с дном стакана верхнего ИЦЭ, снабженного первым и вторым проводами, расположенными внутри верхнего ИЦЭ. Первый провод одним концом соединен с дном стакана верхнего ИЦЭ, а другой его конец выведен наружу. Второй провод одним концом соединен через отверстие в дне стакана верхнего ИЦЭ с дном перевернутого стакана среднего ИЦЭ, а другой его конец выведен наружу. В устройство введены несимметричный вибратор (НВ), катушка индуктивности (КИ) и конденсатор (К). Одни выводы КИ и К соединены между собой и подсоединены к НВ. Другой вывод КИ соединен с выведенным наружу концом первого провода, а другой вывод К соединен с выведенным наружу концом второго провода. Технический результат заключается в увеличении ширины диапазона частот, улучшении формы диаграммы направленности в верхнем диапазоне частот, увеличении коэффициента перекрытия по частоте, повышении коэффициента усиления. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Мобильное устройство, содержащее: корпус, имеющий дистальный конец; электронику, расположенную в корпусе и выполненную с возможностью управления мобильным устройством, при этом электроника выполнена с возможностью обмена беспроводными сигналами, включающими в себя голосовые вызовы и текстовые сообщения; разъем, присоединенный к электронике с помощью соединения; П-образная антенна, расположенная на дистальном конце корпуса, при этом П-образная антенна имеет соединение с разъемом и выполнена с возможностью создания резонанса с использованием разъема, причем П-образная антенна и разъем выполнены с возможностью беспроводного обмена беспроводными сигналами; сеть согласования полного сопротивления, соединенная между электроникой и П-образной антенной, причем сеть согласования полного сопротивления выполнена с возможностью согласования полного сопротивления электроники с П-образной антенной. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи через искусственные спутники Земли, находящиеся на геостационарной орбите, 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.

Наверх