Зеркально-линзовая антенна

Изобретение относится к области радиотехники и, в частности, к антенной технике и может быть использовано в качестве антенн средств связи и радиолокации преимущественно миллиметрового и сантиметрового диапазонов волн. Техническим результатом является сохранение достоинств антенны АДЭ, а именно высокого значения КИП и сравнительно малого осевого размера при сохранении профиля основного зеркала в форме параболы. Сущность изобретения состоит в том, что в зеркально-линзовой антенне, содержащей облучатель, основное параболическое зеркало с точечным фокусом и вспомогательное зеркало в виде поверхности вращения, образующая которого является отрезком эллипса, вспомогательное зеркало размещается внутри однофокусной диэлектрической линзы, которая устанавливается на облучатель антенны. Линза представляет собой тело вращения, форма внутренней и внешней поверхностей которого определяется в зависимости от материала диэлектрика, из которого изготавливается линза. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и, в частности, к антенной технике и может быть использовано в качестве антенн средств связи и радиолокации преимущественно миллиметрового (ММВ) и сантиметрового (СМВ) диапазонов волн.

Известны используемые в радиорелейных и спутниковых системах связи зеркальные антенны типа Кассегрена и Грегори (в основном первого типа), содержащие облучатель, основное и вспомогательное зеркала. Обладая хорошими эксплуатационными характеристиками, эти антенны имеют существенные недостатки: большую обратную реакцию вспомогательного зеркала на облучатель, существенное затенение раскрыва вспомогательным зеркалом. Антенна Грегори, кроме того, имеет большой осевой размер.

Известна также зеркальная антенна со смещенной фокальной осью [1, 2] (антенна типа АДЭ - антенна двухзеркальная с малым зеркалом эллиптического профиля). Она содержит облучатель, большое (основное) зеркало и малое (вспомогательное) зеркало. Основное и вспомогательное зеркала выполнены в виде поверхностей вращения. Образующей основного зеркала служит отрезок параболы, фокальная ось которой смещена параллельно оси симметрии системы. Образующей малого зеркала является отрезок эллипса, первый фокус которого совмещен с фокусом параболы, а второй фокус совмещен с фазовым центром облучателя и лежит на оси симметрии антенны. Облучатель антенны создает сферическую волну, падающую на малое зеркало. Отраженные от малого зеркала лучи собираются в синфазное фокальное кольцо, образованное вращением первого фокуса вокруг оси симметрии антенны, создавая в раскрыве большого зеркала плоскую электромагнитную волну. При этом достигается реверс лучей: лучи, попадающие в центральную область вспомогательного зеркала, отражаются к периферии основного зеркала и, наоборот, крайние лучи облучателя отражаются в центральную часть основного зеркала. Наибольшая доля мощности облучателя переотражается вспомогательным зеркалом на периферию основного зеркала. Это приводит к более равномерному амплитудному распределению поля в раскрыве, а следовательно, и к увеличению коэффициента использования поверхности (КИП) антенны. По сравнению с обычной двухзеркальной антенной ход лучей, выходящих из фокуса параболы, остается таким же, но только вместо фокальной точки образуется фокальное кольцо. Влияние на согласование вспомогательного зеркала весьма мало, так как отраженные лучи почти не попадают в облучатель антенны. Вследствие того, что вспомогательное зеркало располагается на небольшом удалении от облучателя, антенна имеет сравнительно малый осевой размер. В целом, описанная антенна наиболее близка к заявляемой по уровню техники и принята за прототип.

Основным недостатком антенны-прототипа является необходимость применения зеркал специальной формы, что не позволяет использовать облучатель антенны-прототипа в качестве облучателя традиционных параболических зеркал с точечным фокусом.

Целью предлагаемого изобретения является сохранение достоинств антенны АДЭ, а именно высокого значения КИП и сравнительно малого осевого размера при сохранении профиля основного зеркала в форме параболы.

Указанная цель достигается тем, что вспомогательное зеркало размещается внутри устанавливаемой на облучатель однофокусной диэлектрической линзы. Линза представляет собой тело вращения, форма внутренней и внешней поверхностей которого определяется в зависимости от материала диэлектрика, из которого изготавливается линза. В этом случае фокальное кольцо, образованное вращением фокуса эллиптической образующей малого зеркала вокруг оси симметрии антенны, трансформируется в одиночный фокус, что позволяет использовать в качестве основного зеркала традиционную параболу с точечным фокусом. Таким образом, использование предлагаемого облучателя позволяет производить модернизацию старого парка зеркальных антенн. Линза также выполняет роль обтекателя.

Использование антенной конструкции, состоящей из облучателя, основного и вспомогательного зеркал является общим существенным признаком заявляемой антенны. Частным существенным признаком заявляемой антенны является размещение вспомогательного зеркала внутри устанавливаемой на облучатель однофокусной диэлектрической линзы, представляющей собой тело вращения, форма внутренней и внешней поверхностей которого определяется в зависимости от материала диэлектрика, из которого изготавливается линза.

Сопоставительный анализ заявляемой антенны с антенной-прототипом показывает, что заявляемая антенна отличается наличием технического решения, ранее не использовавшегося в классе зеркальных антенн, а именно тем, что вспомогательное зеркало размещается внутри устанавливаемой на облучатель однофокусной диэлектрической линзы, представляющей собой тело вращения, форма внутренней и внешней поверхностей которого определяется в зависимости от материала диэлектрика, из которого изготавливается линза. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с антенной-прототипом показывает, что конструкция заявляемой антенны имеет существенные отличия от конструкции антенны-прототипа, что обеспечивает достижение цели изобретения, а именно позволяет достичь высокого значения КИП и сравнительно малого осевого размера при сохранении профиля основного зеркала в форме параболы. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "изобретательский уровень".

Поскольку применение двух зеркал для построения антенн хорошо известно [1-3] и известно также применение в антенных конструкциях диэлектрических линз [4-6], то это позволяет сделать вывод о возможности технической реализации заявляемого решения. Возможность технической реализации и удовлетворение заявляемой антенной предъявляемых функциональных требований к классу зеркальных антенн для техники связи и радиолокации диапазонов ММВ и СМВ позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "промышленная применимость".

Рисунок антенны-прототипа, поясняющий принцип ее функционирования представлен на фиг.1. На фиг.2 изображена конструкция заявляемой антенны.

Антенна-прототип, представленная на фиг.1, состоит из облучателя 1, основного зеркала 2 и вспомогательного зеркала 3. Основное 2 и вспомогательное 3 зеркала выполнены в виде поверхностей вращения. Образующей основного зеркала 2 служит отрезок параболы, фокальная ось которой смещена параллельно оси симметрии системы А-А. Образующей малого зеркала 3 является отрезок эллипса, первый фокус которого совмещен с фокусом параболы F, а второй фокус совмещен с фазовым центром облучателя О и лежит на оси симметрии антенны. Облучатель антенны создает сферическую волну, падающую на малое зеркало. Отраженные от малого зеркала лучи собираются в синфазное фокальное кольцо, образованное вращением фокуса F вокруг оси А-А, создавая в раскрыве большого зеркала плоскую электромагнитную волну. Лучи облучателя, попадающие в центральную область вспомогательного зеркала, отражаются к периферии основного зеркала, а крайние лучи облучателя отражаются в центральную часть основного зеркала.

Заявляемая антенна изображена на фиг.2, она состоит из облучателя 1, основного зеркала 2, вспомогательного зеркала 3 и диэлектрической однофокусной линзы 4. Основное зеркало 2 имеет форму традиционной параболы с точечным фокусом. Вспомогательное зеркало 3 выполнено в виде поверхности вращения, образующая которой представляет собой отрезок эллипса, и размещено внутри устанавливаемой на облучатель 1 однофокусной диэлектрической линзы 4. Линза представляет собой тело вращения, форма внутренней и внешней поверхностей которого определяется в зависимости от материала диэлектрика, из которого изготавливается линза. Облучатель 1 антенны создает сферическую волну, падающую на малое зеркало 3. Отраженные от малого зеркала лучи собираются в синфазное фокальное кольцо, образованное вращением фокуса F вокруг оси А-А, и трансформируются линзой 4 в сферическую волну, идентичную излучению из мнимого фокуса F1, создавая в раскрыве большого параболического зеркала 2 плоскую волну. Таким образом, фокальное кольцо, образованное вращением фокуса эллиптической образующей малого зеркала вокруг оси симметрии антенны А-А, трансформируется в одиночный фокус, что и позволяет достичь цели изобретения, а именно использовать в качестве основного зеркала традиционную параболу, сохраняя высокий КИП и малый осевой размер антенны.

Источники информации

[1] Марков Г.Т. и Сазонов Д.М. Антенны: Учебник для студентов радиотехнических специальностей вузов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: "Энергия", 1975. - С.452-455.

[2] Метрикин А.А. Антенны и волноводы РРЛ. - М.: Связь, 1977. - С.53-62.

[3] US Patent №3995275, Int. Cl. H01Q 19/18. Reflector antenna having main and subreflector of diverse curvature / Shinichi Betsudan; Masanao Iimori; Motoo Mizusawa; Shuji Urasaki (Japan). - Appl. №:482903; Patented: Nov. 30, 1976; Priority Data: July 12, 1973; Filed: June 25, 1974.

[4] US Patent №3518686, Int. Cl. H01Q 19/10, 19/11. Cassegrain antenna with dielectric lens mounted in main reflector / Hans Siebecker (Germany). - Ser. №:658399; Patented: June 30, 1970; Priority Data: Aug. 5, 1966; Filed: Aug. 4, 1967.

[5] Патент РФ №2017283, МКИ Н01Q 19/10. Двухзеркальная антенна / Попов М.П. (Россия). - Заявлено 03.11.1986. Опубл. 30.07.1994.

[6] Линзы-обтекатели из однородного диэлектрика // Радиоэлектроника за рубежом. - 1981. - №5. - С.3-5.

Зеркально-линзовая антенна, содержащая облучатель, основное зеркало, выполненное в виде поверхности вращения, и вспомогательное зеркало, выполненное в виде поверхности вращения, образующая которой представляет собой отрезок эллипса, отличающаяся тем, что основное зеркало выполнено в виде поверхности вращения, образующая которой представляет собой параболу с точечным фокусом, а вспомогательное зеркало размещено внутри однофокусной диэлектрической линзы, выполненной в виде тела вращения и установленной на облучателе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике. .

Изобретение относится к антенной технике и используется в системах связи и телевизионного приема, эксплуатируемых на наземных и спутниковых радиолиниях. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве широкополосной малогабаритной самостоятельной антенны либо широкополосного излучателя сложных антенных систем.

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной антенны, либо излучателя сложных антенных систем.

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в качестве приемной антенны в малогабаритных радиопеленгаторах сантиметрового диапазона волн.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к петлевым антеннам и может быть использовано в качестве приемной и передающей антенны для телевидения, радиовещания, радиосвязи и т.д.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к зеркальным антеннам, и предназначено для уменьшения влияния отраженной волны на облучатель при работе антенны на прием и передачу.

Изобретение относится к антеннам и может применяться в системах спутниковой связи в качестве антенны фиксированно-непрерывного перекрытия рабочей зоны земной поверхности.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения. .

Антенна // 2331957
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для целей связи, а также для исследования электромагнитных полей в лабораторных и полевых условиях

Изобретение относится к антенной технике

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антеннам кругового излучения с синфазным возбуждением и центральным питанием, и может быть использовано для создания широкополосной антенны горизонтальной поляризации с изотропной азимутальной диаграммой направленности при работе в метровом-дециметровом диапазоне длин радиоволн

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенным системам, обеспечивающим формирование многолучевого пучка диаграмм направленности, с излучателями типа диэлектрический волновод или световод

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в аппаратуре связи, радиолокации и навигации в качестве одиночного широкополосного излучателя или в качестве составляющего элемента многоэлементных антенных решеток, предпочтительно для верхней части дециметрового диапазона. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности согласования зигзагообразного излучателя с коаксиальной линией питания с любым волновым сопротивлением, исключение кросс-поляризационных помех в линии питания и согласования, упрощение конструкции и повышение технологичности изготовления как антенны с одиночным излучателем, так и антенных решеток. Для этого диапазонная направленная антенна содержит, по меньшей мере, один зигзагообразный печатный излучатель, выполненный на одной стороне диэлектрической платы, размещенной параллельно плоскому рефлектору, согласующее устройство и коаксиальную линию, которая подведена в точку нулевого потенциала излучателя. Согласующее устройство выполнено в виде микрополосковой линии передачи, включенной между коаксиальной линией и излучателем и образованной участками разной ширины. Микрополосковая линия размещена на второй стороне диэлектрической платы над полосками излучателя, образующими обратный провод микрополосковой линии. Ширина участков микрополосковой линии выбирается из условия согласования входного сопротивления излучателя и коаксиальной линии. Полоски излучателя выполнены с неодинаковой по длине полоска шириной для стабилизации входного сопротивления излучателя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем в радиосвязи и радиолокации. Антенная система состоит из опоры со свободным центром, излучателя, расположенного внутри опоры со свободным центром, и зеркала-переизлучателя, установленного на опоре. Причем зеркало-переизлучатель расположено таким образом, что центр его проекции находится тоже внутри опоры, и имеет возможность менять ориентацию по азимуту в широких пределах (вращаться). При этом излучатель расположен в верхней части опоры, в месте, исключающем влияние конструктивных элементов опоры и ухудшающих помехозащищенность. Технический результат заключается в обеспечении возможности изменения направления излучения в широких пределах при увеличении помехозащищенности. 1 з.п .ф-лы, 2 ил.

Использование: для изготовления многодиапазонной высокочастотной активной приемной антенны. Сущность изобретения заключается в том, что геодезическая антенна, включающая металлическое основание круглой формы с верхней и нижней поверхностями, расположенный на верхней поверхности в ее центре антенный элемент для приема радиосигнала и экраны, расположенные концентрически вокруг антенного элемента со сформированными между ними резонансными щелями, и промежуточные импедансные плоскости, дополнительно содержит радиопрозрачный обтекатель и малошумящий усилитель с СВЧ разъемом, верхняя поверхность основания выполнена в виде ступенчатого усеченного прямого конуса, нижняя поверхность основания выполнена с выемкой в центре, каждый экран выполнен на диэлектрической подложке и имеет с одной стороны импедансную плоскость в виде частотно-селективной поверхности, экраны выполнены в виде колец, отверстие каждого кольца соответствует форме и размеру ступени, на которой кольцо установлено, при этом число экранов N равно числу рабочих диапазонов М антенного элемента, глубина каждой щели Lщ от края металлического основания равна четверти замедленной длины волны λg на центральной частоте полосы задержки частотно-селективной поверхности экрана, расположенного над этой щелью Lщk=λgk/4, где k=1,…N - номер экрана, начиная от самого верхнего. Технический результат: обеспечение возможности подавления эффекта многолучевости от подстилающей поверхности с одновременным расширением диаграммы направленности антенны на малых углах места и повышения стабильности ее фазового центра. 9 з.п. ф-лы, 7 ил

Антенна // 2597027
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в конструкциях зеркальных антенн. Антенна содержит отражатель в виде части параболического цилиндра и связанную с ним рамку, несущую линейку синфазных облучателей, размещенных на фокальной линии отражателя. Отражатель выполнен из ячеистой токопроводящей сетки, закрепленной на каркасе, и дополнительно связан с рамкой посредством, по меньшей мере, одной стойки, соединяющей их свободные края. Соединения между отражателем, рамкой и стойкой выполнены шарнирными, при этом стойка выполнена телескопической и снабжена фиксатором ее рабочего положения. Технический результат заключается в обеспечении высокой механической прочности конструкции антенны при существенном снижении ее парусности и веса, повышении оперативности развертывания и свертывания. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх