Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля

 

Изобретение относится к рупорным антеннам . Цель изобретения - расширение полосы частот высокочастотного диапазона и упрощение конструкции - достигается размещением питающего прямоугольного волновода соосно со второй секцией круглого волновода и введением фазосдвигающей пластины в одной плоскости с диэлектрическим поляризатором.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)5 Н 01 Q 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787075/09 (22) 22,12.89 (46) 30,08.92. Бюл. ¹ 32 (72) M. B; Грязник, M. Д, Ильинов, А. Г. Витовцев, Е. П. Медведев и В, P. Клепак (56) IEEE Trans. Antennas Propog., 1984, ч, 32, ¹10,,р. 1108-1111.. (54) ДВУХДИАПАЗОННЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ С

КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ПОЛЯ

Изобретение относится к антенной технике СВЧ диапазона и может быть использовано в качестве облучателя зеркальных антенн радиотехнических станций различного назначения, в частности, в антеннах радиорелейных, и космических станций, Известны конструкции двухдиапазонных излучателей, содержащих секции круглых волноводов. соединенных последовательно либо параллельно, питающие волноводы. Такие излучатели обеспечивают работу в двух диапазонах частот.

Недостатками известных конструкций облучателей являются малый разнос частот между выделенными участками диапазонов, сложность конструктивного исполнения системы возбуждения, невоэможнос гь работы с круговой поляризацией поля.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является облучатель с круговой поляризацией поля. содержащий две круглых волноводных секции разного диаметра, соединенных соосно и возбуждаемых прямоугольными волноводами, перпендикулярно расположенными их продольной оси, диэлектрические поляризаторы в каждой секции. Облучатель.. Ж 1758733 А1 (57) Изобретение относится к рупорным антеннам. Цель изобретения — расширение полосы частот высокочастотного диапазона и упрощение конструкции — достигается размещением питающего прямоугольного волновода соосно со второй секцией круглого волновода и введением фазосдвигающей пластины в одной плоскости с диэлектрическим поляризатором, обеспечивает работу в двух диапазонах частот круговой поляризацией поля, симметричные диаграммы направленности по диапазону, Однако, наряду с выше указанными достоинствами, известная конструкция облучателя имеет и ряд существенных недостатков. Во-первых, узкая полоса частот высокочастотного диапазона, сложность конструктивной компановки облучателя и его системы возбуждения. Во-вторых, потери в облучателе, вызванные конструктивным исполнением системы возбуждения (боковое возбуждение круглых волноводов), наличием поглощающих элементов. Втретьих, дополнительные потери в ВЧ диапазоне за счет работы круглого волновода в одномодовом режиме. В-четвертых, малая электрическая прочность облучателя эа счет дифракционного способа возбуждения секций круглых волноводов.

Цель изобретения — расширение полосы частот высокочастотного диапазона и упрощение конструкции.

Укаэанная цель достигается тем, что в двухдиапазонном облучателе с круговой поляризацией поля, содержащем рупор. сек1758733 поляризатором низкочастотного диапазона.

На чертеже показан двухдиапазонный 20 чертеже. состоит из рупора 1, установленного на раскрыве круглого волновода 2, ди- 25

55 цию круглого волновода с диэлектрическим поляризатором низкочастотного диапазона, прямоугольный волновод низкочастотного диапазона, размещенный перпендикулярно оси круглого волновода и связанный с его внутренней областью посредством продольной щели, прямоугольный волновод высокочастотного диапазона согласно изобретения, прямоугольный волновод высокочастотного диапазона соединен соосно через введенный IlilBBHblA переход с секцией круглого волновода, причем между прямоугольным волноводом низкочастотного диапазона и плавным переходом установлена введенная диэлектрическая фазосдвигающая пластина в одной плоскости с диэлектрическим облучатель с круговой поляризацией поля.

Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля, изображенный на электрического поляризатора 3 и фазосдвигающей пластины 4 внутри круглого волновода 2, питающего прямоугольного волновода 5 НЧ диапазона, связанного череэ щель 6 с внутренней областью круглого волновода 2, питающего прямоугольного волновода ВЧ диапазона 8, возбуждающего круглый волновод 2 через плавный переход

7. Диэлектрический поляризатор НЧ диапазона и фазосдвигающая пластина ВЧ диапазона установлены в одной плоскости, Плоскости, в которых расположены широкие стенки прямоугольных возбуждающих волноводов ВЧ и НЧ диапазонов взаимно перпендикулярны.

Двухдиапазонный облучатель работает следующим образом.

Принимаемая волна круговой поляризации НЧ диапазона преобразуется поляризатором 3 в волну линейной поляризации, через продольную щель 6 возбуждает прямоугольный волновод 5 и поступает в приемный тракт.

Электромагнитная линейно-поляризованная волна диапазона ВЧ, проводимая прямоугольным волноводом 8 через плавный переход 7 возбуждает круглый волновод 2, Фазосдвигающая пластина 4 преобразует линейно поляризованную волну в волну эллиптической поляризации, которая проходя далее по волноводу 2 через диэлектрический поляризатор 3 трансформируется в волну круговой поляризации и излучается рупором 1. Размеры фаэосдвигающей пластины выбираются такими, чтобы

О1 ((х) = X 11У(х). где у — критическое волновое число; !

1 — длина поляризатора НЧ.

5, Зная величину C4(x), производят расчет геометрических размеров фазосдвигающей пластины с учетом места ее установки (в волноводе НЧ или ВЧ).

6. Определяется требуемый дополнительный фазовый сдвиг Cb (х) дл получения волны круговой поляризации:

Oz (x) =л /2 п — О1 (х), 1 ,тг где 2 n — ближний к

О1 (х) сдвиг фазы, кратный

Jl. и = 1,2,3...

В результате экспериментального исследования макета облучателя (без рупора) установлено. что заявляемая конструкция обеспечивает коэффициент эллиптичности не хуже 0,7 в диапазоне частот 20 — 22 ГГц и

42-44,5 ГГц.

По сравнению с прототипом заявляемый обьект имеет следующие технико-зкономические преимущества: увеличивается полоса частот в ВЧ диапазоне; упрощается конструкция облучателя. облучатель выполнен на одной волноводной секции; уменьпосле последовательного прохождения через нее и диэлектрический поляризатор НЧ диапазона волна ВЧ диапазона приобретала круговую поляризацию, Порядок определения размеров фазосдвигающей пластины при известных размерах поляризатора НЧ диапазона следующий, 1, Определяется отношение площади сечения пластинки поляризатора к площади поперечного сечения волновода НЧ диапазона

r = ЯС /S = 4 б1/Л 01, где б1 — толщина пластинки поляризатора;

D1 — диаметр волновода НЧ диапазона, 2, Определяются величина д = (r. — 1) у и эквивалентные диэлектрические проницаемости е1 = 1 + 2д и ez = 1+ д,где e—

-диэлектрическая проницаемость поляризатора.

3, Определяется нормированная частота х и значение функции y(x):

Х = г2/4р1, где fz — средняя частота ВЧ диапазона;

1р1 — критическая частота круглого волновода НЧ диапазона.

4. Определяется фазовый сдвиг 81 (х), приобретаемый волной ВЧ диапазона при прохождении через поляризатор НЧ диапазона:

l758733

Составитель А.Гросс

Редактор М.Циткина Техред M,Mîðãåíòàë Корректор А.Мотыль

Заказ 3005 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 шаются поперечные размеры облучателя, следовательно, увеличивается коэффициент зеркальной антенны; повышается коэффициент полезного действия облучателя за счет уменьшения потерь; увеличивается электрическая прочность облучателя за счет отсутствия выступов, изгибов т.д., а следовательно, расширяется область применения разработанной конструкции; устраняется необходимость совмещения фазовых центров излучателей различных диапазонов, т.к. имеет место один излучающий раскрыв, уменьшаются трудозатраты на изготовление облучателя, Формула изобретения

Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля, содержащий последовательно соединенные рупор, секцию круглого волновода низкочастотного диапазона с поляризатором в виде диэлектрической пластины, прямоугольный волновод низкочастотного диапазона, размещенный перпендикулярно к оси секции круглого волновода и связанный с его внутренней обла5 стью посредством продольной щели, прямоугольный волновод высокочастотного диапазона, отличаю щи и с я тем, что, с целью расширения полосы частот высокочастотного диапазона и упрощения конст10 рукции, пряиоугол ьн ый вол но вод высокочастотного диапазона соединен соосно через введенный плавный переход с секцией круглого-волновода, причем между прямоугольным волноводом ниэкочастотно15 го диапазона и плавным переходом установлена введенная дополнительная диэлектрическая фазосдвигающая пластина. размещенная в одной плоскости с диэ- < лектрической пластиной.