Рефлектор

 

Изобретение относится к зеркальным антеннам. Цель изобретения - улучшение технологичности изготовления, увеличение прочности, жесткости и уменьшения тепловых деформаций - достигается выполнением рефлектора в виде совокупности глухих отверстий в плоском листе металла с определенной глубиной и расположением.

союз СОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 01 0 15/16 г

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790179/09 (22) 07.02.90 (46) 30.07.93. Бюл. hh 28 (71) Уральский политехнический институт им. С.M. Кирова (72) М.П. Наймушин, Б.В. Семенов, А.Г. Зайцев и Л.П. Постникова (56) lE E Proc., 1984 г., vol. 131, Pt.H., М 4, р.

263-269.

Изобретение относится к антенной технике, а именно, к апертурным антеннам и предназначено для использования в качестве рефлектора зеркальных и гибридных зеркальных антенн, служащих для приема и формирования остронаправленного излучения, и может быть применено в радиолокационных .станциях, системах космической связи и радиоастрономии. Применение предлагаемого рефлектора наиболее эффективно в диапазоне миллиметровых волн.

Целью изобретения является упрощение конструкции рефлектора, улучшения технологичности изготовления, повышение жесткости, прочности конструкции, а также повышение стабильности работы рефлектора при температурных, гравитационных и механических воздействиях, приводящих к короблению и изломам поверхности рефлектора, а также удобство транспортировки плоского фокусирующего рефлектора, разделенного на секции любого размера, сложенные стопкой, . Ж, 1830573 А1 (54) РЕФЛЕКТОР (57) Изобретение относится к зеркальным антеннам, Цель изобретения — улучшение технологичности изготовления, увеличение прочности; жесткости и уменьшения тепловых деформаций — достигается выполнением рефлектора в виде совокупности глухих отверстий в плоском листе металла с определенной глубиной и расположением.

Указанная цель достигается тем, что отражающая поверхность заявляемого рефлектора выполняется дискретной и формируется путем выполнения в плоской пластине с одной ее стороны несквозных цилиндрических углублений, донышки которых образуют отражающую поверхность.

Максимальная длина углублений равна половине длины волны, распространяющейся в углублении и возбужденной в нем внешним электромагнитным полем (от облучателя), которая вычисляется по формуле (, )2 где kp — рабочая длина волны рефлектора. определяемая генератором;

ill — критическая длина волны основного типа в углублении — волноводе, Толщина пластины, из которой изготовляется рефлектор, превышает половину длины волны в углублении-волноеоде (4) О

Ql

1830573 гц га

+ — „+2 =А, г (ро

Зонирование осуществляется удэле- 30 нием из длины углубления целого числа 0 полуволн (5/2 ). Окончательная длина углубления SE01 Ъ «РН11 ° или

0,587Лр < О < 0.766Q. лишь на столько, чтобы самое длинное,углубление могло иметь дно для отражения . электромагнитной волны. Длина остальных углублений выбирается таким образом, чтобы обеспечить синфазное возбуждение аффективного раскрыва рефлектора, которое имеет место при условии где А,.— произвольная константа, I — длийа углубления до зонирования, ле — длина волны в углублении — волноводе, п1 — расстояние от точки фокуса до центра выходной апертуры углубления, га — расстояние от точки центра выходной апертуры углубления до эффективного раскрыва рефлектора, Aq — рабочая длина волны рефлектора, заданная в свободном пространстве.

Отсюда длина рассматриваемо о углубления ранна где Š— оператор выделения целой части числа.

Если. например, углубление (волновод) является круговым цилиндром, то era диаметр определяется рабочей длиной волны рефлектора и выбирается из условия существования в углублении-волноводе основного типа колебаний Нц: где Лкр о — критическая длина волны типа

Ео1 в волноводе 4р о - 2.61 О/2:

Π— диаметр волновода;.

Акрн 1 — критическая длина волны типа

Н11 в волноводе )крн11- 3.41 О/2.

Следовательно

2,61 (О/2) < Яя < 3,41 (О/2) Слишком близкое приближение величины диаметра волновода к верхнему граничному значению нежелательно из-за возможности случайной перестройки волновода в область многоволновости, а к нижнему граничному значению — из-за резкого возрастания омических потерь в стенках волновода и дисперсии. Поэтому рекомендуем выбирать диаметр углублений — волно10 водов от 0,6 до 0,7 длины рабочей волны . рефлектора.

Расположение углублений-волноводов на поверхности плоской пластины следующее: центры элементов лежат в точках, яв15 ляющихся вершинами равностороннего треугольника, т.е. в узлах треугольной сетки точек на плоскости. Такое расположение наиболее удобно с точки зрения взаимного влияния элементов, а также плотности рас20 положения элементов на поверхности, это обеспечивает минимальную "лишнюю" площадь отражающую излучение от поверхности рефлектора без фокусировки и минимальный объем и вес материала в пе- .

25 регородках между углублениями. Шаг треугольной решетки выбирается из условия устранения побочных направлений фокусивки где Э- угол отклонения отраженной от рефлектора волны от нормали.

При максимальном отклонении луча от нормали @ -45 имеем a < 0,7ф. Поданному методу можно выполнять рефлекторы симметричные и несимметричиые со. смещенным и выиесенйым из зоны отраженных

40 лучей облучателем..

Сопоставительйый анализ с прототипом покрывает, что заявляемый рефлектор . зе счет специального выбора глубины волноводов, позволившего строго ограничить

45 толщину рефлектора, и улучшить его технологичность, прочность, жесткость за счет выполнения волноводов в виде металлизированных углублений в плоском листе имеетсущественные отличия от прототипа и при60 дает рефлектору новые полезные качества.

Плоский фокусирующий рефлектор изготовлен из листа дюралюминия марки Д1 6

ГОСТ 2131-76 толщиной 25 мм и размерами

300 х 300мм, путем высверливания нэ коор. 56 динатно-расточном станке цилиндрических углублений диаметром 20 мм, центры которых расположены в узлах треугольной сетки с шагом 21 мм, длина углублений от 0,7 мм до 23,68 мм, Длина волны в элемента ре1830573

li = Ii — (Е(—

l i Яе

А /2 2

25 где е (д гп п2 ) Составитель М. Наймушин

Техред М. Моргентал Корректор H. Милюкова

Редактор С. Коляда

Заказ 2525 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

ПроизводственнЬ-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 флектора — углублении равна 47,38 мм, рабочая длина волны рефлектора 30 мм. Вер-. тикальная ось плоской поверхности рефлектора расположена под углом у = 13 по отношению к фокальной оси параболических линий условно соединяющих дискреты отражающей поверхности рефлектора. В точке фокуса этих линий установлен облучатель, в качестве которого использовался открытый конец прямоугольного волновода сечением 20 мм х 10 мм. Диаграммы направленности снимались при нескольких значениях частоты облучателя от 10,0 ГГц до 10,7

ГГц с шагом 0,1 ГГц. Изменение частоты облучателя от 10.1 ГГц до 10,5 ГГц не влияет на направление максимального излучения рефлектора; значит он имеет хорошие диапазонные свойства. Ширина рабочего диапазона исследуемого макета 6 . При изменении угла сканирования пот 24 да

42 ширина главного лепестка диаграммы направленности колеблется в пределах значений 6-7О, т.е. деформация направленных свойств незначительна, Направленные свойства рефлектора сохраняются при сканировании луча в секторе

65 за счет смещения облучателя.

Экономическую эффективность рефлектора рассчитать невозможно.

Использование изобретение позволит снизить расход материала на изготовление. плоского зонированного рефлектора, т.к. за счет новой конструкции нет необходимости. увеличивать для прочности толщину листа, как, к примеру, у аналогов.

Технология изготовления заявляемого рефлектора более экономична, т.к. сверлеwe цилиндрических углублений в плоской пластине значительно проще, чем изготовление канавок переменного параболического профиля в виде концентрических колец у аналогов или волноводов у прототипа, а также потому, что снизится количество материала, уходящего в отходы.

Заявляемый рефлектор удобно транс5 портировать на орбиту искусственного спутника, т.к. плоский лист можно разделить на секции любого требуемого размера соединеннйй между собой шарнирно и складываемые например по принципу "гармошки" с

10 помощью автоматического устройства.

Формула изобретения

Рефлектор. содержащий короткозамкнутые отрезки волноводов, раскрывы кото15 рых размещены в одной плоскости. о т л ича ю щийс я тем, что, с целью улучшения технологичности изготовления, увеличения прочности, жесткости и уменьшения тепловых деформаций, короткозамкнутые отрез20 ки волноводов выполнены в виде металлизированных углублений в плоском листе, глубина которых выбрана иэ соотношения

А — произвольная константа:

4 — длина врлны в волноводе; гп — расстояние от точки фокуса до цен-. .тра выходной апертуры волновода; . .п2 — расстояние до точки центра выход35 ной апертуры волновода до плоскости эффективного раскрьеа рефлектора;

Мр —.рабочая длина волны в свободном пространстве, глубина металлизированных углублений не превышаете /2 и их,попереч"0 ный размер составляет {0,6--0,7) +