Антенна
Изобретение относится к антеннам, формирующим диаграммы направленности с высокой прямоугольностью. Целью изобретения является упрощение конструкции. Антенна содержит регулярные секции, разделейнь1е диафрагмой, многомодовый трансформатор со Ступенями, рупорную секцию и амплитуднофазовый корректор. Цель изобретения достигается в результате быбора" размеров всех элементов для оптимального сложения четырех мод излучения при минимизации коэффициента отражения от входа антенны. Размеры выбираются решением системы трансцендентных уравнений. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) АНТЕННА (21) 4810434/09 (22) 06.04.90 (46) 15.02.92. Бюл. М6 (71) Московский научно-исследовательский институт, радиосвязи (72) В. А, Благовещенский, Б. И.. Кудрин, А,. И. Лысов, С, Г. Семенов и Е. С. Слесарев (53) 621.396,67(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1601673 (заявка N 4456971/24 — 09, Н 01 С1 19/19, пол.решение от 89 г.) — прототип. Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для антенных систем, формирующих диаграммы направленности с высокой прямоугольностью. Цел ь изобретения — уп ращение конструкции. На чертеже схематически изображена антенна. Антенна содержит аксиально-симметричный амплитудно-фазовый корректор со сферической освещенной поверхностью 1, в фокусе которого размещен аксиально-симметричный облучатель 2, выполненный в виде четырехмодового полого рупора, составленнбго из последовательно соединенных первой регулярной секции 3, диафрагмы 4, второй регулярной секции 5, ступенчатого модового трансформатора 6 и рупорной секции 7. Антенна работает следующим образом, Распределение поля на апертуре аксиально-симметричного облучателя 2 пред„„. >Ц„„1712992 Al (57) Изобретение относится к антеннам, формирующим диаграммы направленности с высокой прямоугольностью. Целью изобретения является упрощение конструкции. Антенна содержит регулярные секции, разделенные диафрагмой, многомодовый трансформатор со ступенями, рупорную секцию и амплитуднофазовый корректор. Цель изобретения достигается в результате выбора размеров всех элементов для. оптимального сложения четырех мод излучения при минимизации коэффициента отражения от входа антенны. Размеры выбираются решением системы трансцендентных уравнений. 1 ил, ставляет собой суперпозицию четырех собственных волн, возбуждаемых собственной низшей несимметричной волной Н11 первой регулярной секции 3 с помощью диафрагмы 4, второй регулярной секции 5, модового трансформатора 6 и рупорной секции 7. Геометрические параметры аксиально-симметричного облучателя таковы, что между полями волн Н 1, Е 1, Н12, Е12 обеспечиваются требуемые амплитудно-фазовые соотношения. Суперпозиция указанных типов волн такова, что на апертуре, формируется аксиально-симметричное распределение поля. Такой облучатель имеет аксиальносимметричную диаграмму. направленности, позволяющую сформировать на апертуре амплитудно-фазового корректора распределение поля, которое позволяет. в свою очЕредь, сформировать диаграмму направленности антенны с.высокой прямоугольностью. Коэффициент прямоугольности диаграммы направленности антенны (отношение значений ширины диаграммы на1712992 правленности на уровне -10 и -3 дБ),не превышает 1,3. Положительный эффект достигается за счет того, что облучатель выполнен в виде 4-модового полого рупора, в котором отсутствуют центральный проводник, а также узлы закрепления этого проводника внутри рупора. В результате конструкция облучателя упрощается. Геометрические параметры антенны определяются следующим образом. Было установлено, что распределение поля на апертуре конечного размера, обеспечивающее формирование диаграммы направленности с максимальной прямоугольностью при сохранении низкого уровня бокового лепестка имеет вид 6(г)=Л1(1,19 2 тг$!п Oo,6у )(1 — R ) (1) где Л вЂ” лямбда-функция 1-го порядка; R — радиус апертуры амплитудно-фазового корректора; Л вЂ” длина волны в свободном пространстве; %,6 — угловая полуширина диаграммы направленности по уровню половинной МОЩНОСТИ; r — текущий радиус. Значение R выбирается из условия привязки второго нуля лямбда-функции, к краю а пертуры ам пл итуд но-фазового корректора, т.е. из уравнения Л1 (1,19 2 zt sin Оо,бу)= 0 R (2) В уравнении (2) аргумент обязан быть равен второму нулю лямбда-функции, т.е. 1,19 2 xsi и 90,5 т- =/12 (3) I где jig = 7,02. Из (3) следует выражение для вычисления радиуса апертуры амплитудно-фазового корректора (для заданного значения %,6) 2R 1,878 з й%,5 (4) Было также установлено, что для формирования на апертуре амплитудно-фазового корректора распределения поля. в максимальной степени близкого к распределению поля G(r), описываемому выражением (1), радиус апертуры 4-модового полого рупора необходимо вычислять следующим образом: - У- = 2,78 f/2R (5) где f — фокусное расстояние. Значение f/2R может выбираться в пределах (0,5 — 1,2) в зависимости от требований, предъявляемых к антенне. Таким образом, для заданных 6,5 и f/2R из выражений (1) — (5) определяются параметры R u Ra. Радиус R< и длина 4 диафрагмы, радиус R1 и длина оо второй регулярной секции, 5 радиусы Rz — R6 и длины I> — 16 ступеней модового трансформатора и длина I6 рупорной секции определяются из системы трансцендентных уравнений: 10 — Ак, k=2,3,4, Sfl k Ц1 при минимизации коэффициента отражения основной волны от входа) S<< (при фикси11 poB3HHblx Ri, Ва, I6, где S к — элемент многомодовой матрицы рассеяния, характеризующий амплитуду k-й собственной волны на входе в рупорную секцию; k = 2, 3, 4 — соответствует волнам Е11, 20»z, Е1г: Nk = Sbx(ETk,Нц,)ИЗ вЂ” норма k-й собственной волны; S x — площадь входного сечения рупорной секции; Ezk,ITrk — поперечные составляющие электрического и магнитного полей k-й собственной волны; Ikopo Ä,k =1,3; 30 q,= 1Мт, k =2,4; kck где k<> — волновое число в свободном про35 странстве: ро- волновое сопротивление свободного пространства; kc, — критическое волновое число k-й собственной волны во входном сечении ру40 парной секции; Д",P< — фазовые постоянные k-й собственной волны во входном и выходном сечениях рупорной секции; 45 Ч < =g @2 02- набег фазы К-й собсто венной волны на рупорной секции на длине 16 A2 = 0,36; Аз = -0,14; А4 = -0,22. Формула изобретения 50 Антенна, содержащая аксиально-симметричный амплитудно-фазовый корректор с сферической освещенной поверхностью, е фокусе которого размещен аксиально симметричный облучатель, радиус апертуры ко55 торого выбран из соотношения 4/Л= 2,78 f/2R, где R — радиус апертуры амплитудно-фазового корректора; 2R/iL = 1,878/sin 64,6;,1712992 при минимизации коэффициента отраже111 ния основной волны от входа 311 (при фикси )ованных В1, Яа, l6, где S 1 — элемент многомодовой матрицы рассеяния, характеризующий амплитуду k-й собственной волны на входе в рупорную секцию; Составитель А,Лысов Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид Заказ 539 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 f — фокусное расстояние; А- длина волны в свободном пространстве; 6О5 — угловая ширина диаграммы направленности антенны по половинной мощ-. ности, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, аксиально-симметричный облучатель выполнен в виде четы рехмодового полого рупора, составленного из последовательно соединенных первой регулярной секции, диафрагмы радиусом Rp и длиной Io, второй регулярной секции радиусом R1 и длиной loo, модового трансформатора со ступенями радиусов Я2, Вз, R4, Вь, R6 и длинами!1, 12,!3, I4, 15 и рупорной секции длиной! 6 и радиусом раскрыва R, причем размеры определены из системы трансцендентных уравнений: — А 1=2 34 k = 2, 3, 4 — соответствует волнам Е11, Н12 E12 Nk = Sbx(Erk,Hrk)dS — норма k-й собственной волны; SBx — площадь входного сечения рупорной секции; Erk,krak- поперечные составляющие электрического и магнитного полей k-й собственной волны; 1 kð Ä,k = 1,3; к„т l<, к =2,4; lI ck где kp — волновое число в свободном пространстве; ро — волновое сопротивление свободного пространства; kc, — критическое волновое число k-й собственной волны в входном сечении рупорной секции; jg",Ä вЂ” фазовые постоянные k-й собственной волны в входном и выходном сечении рупорной секции; Vj, = f pk(Z) dZ — набЕг фаЗы k-й СОбственной волны на рупорной секции по длине 1е, A2 = 0,36: Аз = -0,14: A4 = -0.22, 
