Усеченная рупорная антенна

Авторы патента:

Зайцев Александр Владимирович (RU)

Халла Александр Владимирович (RU)

H01Q13/02 - волноводные рупоры

Владельцы патента RU 2402844:

Зайцев Александр Владимирович (RU)

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для расширения частотного диапазона и излучения пикосекундных сигналов рупорной антенной. Техническим результатом является расширение частотного диапазона и обеспечение излучения пикосекундных сигналов. Рупорная антенна, в которой штыревой возбудитель размещен непосредственно в объеме рупора, выполнена в виде усеченной пирамиды. Штыревой возбудитель расположен так, что бы его ось была параллельна основаниям усеченной пирамиды. Размеры прямоугольника, образованного сечением пирамиды, где располагается штыревой возбудитель, рассчитываются для нижней границы частотного диапазона рупорной антенны, а оптимальную высоту рупора - для верхней границы частотного диапазона. 5 ил.

Изобретение относится к антенной технике.

Известна рупорная антенна по патенту RU № 2220483 С2 [1], содержащая рупорный излучатель, в горловине которого возбуждается ТЕМ-волна, выполненный из двух симметричных частей, разделенных продольными щелями, а соосно рупорному излучателю внутри него установлен дополнительный рупор. Недостатком является: наличие "антенного" эффекта, вследствие открытой конструкции антенны.

Кроме того, известна рупорная антенна по авторскому свидетельству SU № 1608767 А1 [2]. Данная антенна представляет собой рупор в виде усеченного круглого конуса и штыревого возбудителя, ось которого проходит через ось усеченного кругового конуса. Штыревой возбудитель размещен непосредственно внутри усеченного кругового конуса в сечении, диаметр которого равен D=(0,7±0,1)λ, где λ - рабочая длина волны, причем ось штыревого возбудителя наклонена к вершине усеченного кругового конуса на угол α=25±5° относительно нормали к образующей усеченного кругового конуса, а диаметр меньшего основания усеченного кругового конуса составляет не более 0,586λ. Недостатком данной конструкции является ее узкополостность и невозможность излучения пикосекундных импульсов, вследствие использования круглого конуса и зависимости размеров антенны от рабочей длины волны.

Расположение сверхширокополосных антенн открытой конструкции вблизи металлических объектов или объединение электромагнитных излучателей в антенную решетку приводит к возникновению "антенного" эффекта, росту взаимного влияния излучателей, искажению диаграммы направленности антенн, сужению рабочего диапазона и снижению характеристик сверхширокополосных радиолокаторов, поэтому сверхширокополосные антенны должны иметь закрытую конструкцию. Рупорная антенна, состоящая из питающего волновода постоянного сечения и собственно рупора, представляющего собой плавно расходящийся волновод, имеет закрытую конструкцию. Однако ее частотный диапазон ограничивается полосой пропускания питающего волновода.

Для расширения частотного диапазона и обеспечения излучения пикосекундных сигналов рупорной антенной, в которой штыревой возбудитель размещен непосредственно в объеме рупора, предлагается рупор выполнить в виде усеченной пирамиды. Штыревой возбудитель предлагается расположить так, чтобы его ось была параллельна основаниям усеченной пирамиды. Размеры прямоугольника, образованного сечением пирамиды, где располагается штыревой возбудитель, необходимо рассчитывать для нижней границы частотного диапазона рупорной антенны, а оптимальную высоту рупора - для верхней границы частотного диапазона.

Усеченная рупорная антенна работает следующим образом.

Штыревой возбудитель 2 является переходником от коаксиального кабеля к прямоугольному волноводу. Ось штыревого возбудителя должна быть параллельна силовым линиям электрического поля, возбуждаемого в рупоре. Такое расположение штыревого возбудителя можно обеспечить посредством использования площадки 4, угол среза которой должен соответствовать углу раскрыва рупора (фиг.1). Сечение, в котором расположен штыревой возбудитель 2, имеет размер а=с/f_нижняя, а размер b≤а/2, где f_нижняя - нижняя граничная частота необходимого диапазона рупорной антенны (фиг.1 и 2). В объеме рупора возбуждается волна типа Н₁₀, которая распространяется в сторону раскрыва и в сторону меньшего основания, от которого отражается в силу его размера и наличия закорачивающей стенки. Возбуждение раскрыва рупора с максимальным фазовым сдвигом 3π/4 обеспечивается тем, что оптимальная высота рупора рассчитывается для верхней границы частотного диапазона рупора.

Частотный диапазон рупорной антенны расширится более чем в 4 раза по сравнению с [2]. Ограничение диапазона будет обусловлено только размерами сечения рупора в месте питания - на нижних частотах, и высотой рупора - на верхних частотах. Предлагаемая усеченная рупорная антенна способна излучать пикосекундные сигналы.

На фиг.1 изображена усеченная рупорная антенна и сечение А-А в месте расположения возбуждающего штыря, где 1 - рупор, 2 - штыревой возбудитель, 3 - разъем, 4 - площадка.

На фиг.2 представлена предлагаемая авторами усеченная рупорная антенна. Проведенные экспериментальные исследования показали, что коэффициент стоячей волны имеет значение менее 2 в диапазоне от 3 до 10 ГГц (фиг.3). Коэффициент усиления данной рупорной антенны изображен на фиг.4. На фиг.5 показан сверхширокополосный сигнал, излучаемый антенной.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент RU № 2220483 С2, заявка 2001134189/09 от 19.12.2001.

2. Авторское свидетельство SU № 1608767 А1, заявка 4655054/24-09 от 23.02.1989.

Усеченная рупорная антенна со штыревым возбудителем, размещенным непосредственно в объеме рупора, отличающаяся тем, что рупор выполняется в виде усеченной пирамиды, ось штыревого возбудителя параллельна основаниям усеченной пирамиды, размеры прямоугольника, образованного сечением пирамиды, где располагается штыревой возбудитель, рассчитываются для нижней границы частотного диапазона рупорной антенны, а оптимальная высота рупора - для верхней.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к широкополосным антеннам СВЧ-диапазона. .

Моноимпульсная антенна // 2370863

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ- и КВЧ-диапазонов, в частности к конструкциям моноимпульсных антенн, и может быть использовано в радиолокационных системах с моноимпульсным методом пеленгации целей как самостоятельно, так и в качестве облучателей антенн апертурного типа в виде фазированных антенных решеток, зеркальных и линзовых антенн, обеспечивающих приемопередающий режим работы.

Рупорная антенна // 2369949

Изобретение относится к антенно-фидерной и микроволновой технике и может быть использовано в аппаратуре связи, радиометрии и устройствах СВЧ нагрева. .

Широкополосная трехдиапазонная рупорно-микрополосковая антенна // 2360338

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к широкополосным рупорно-микрополосковым антеннам СВЧ-диапазона, и может быть использовано в метрологии, в системах связи, в радиодефектоскопии, радиомониторинге.

Широкополосная рупорно-микрополосковая антенна // 2349005

Изобретение относится к антеннам СВЧ-диапазона. .

Широкополосная трехдиапазонная рупорно-микрополосковая антенна // 2345453

Изобретение относится к широкополосным антеннам СВЧ-диапазона. .

Рупорный излучатель // 2332759

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве приемопередающей антенны в установках для измерения радиолокационной матрицы рассеяния разных объектов в выбранном поляризационном базисе.

Устройство измерения уровня заполнения емкости средой // 2315961

Изобретение относится к устройству измерения степени заполнения емкости средой с волноводом для передачи электромагнитной волны. .

Двухдиапазонный облучатель с круговой поляризацией поля // 2310955

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в качестве облучателя зеркальных антенн радиотехнических станций различного назначения, в частности в антеннах радиорелейных и космических станций.

Антенное устройство измерения уровня заполнения для радиолокационного прибора измерения уровня заполнения // 2308793

Устройство преобразования для возбуждения ортогональных мод с оптимизированной компактностью в плоскости ячейки для антенны // 2422956

Изобретение относится к области излучающих и/или принимающих антенн, в случае необходимости, типа решеток и, в частности, касается устройств преобразования для возбуждения ортогональных мод (или «преобразователей»), которыми оборудованы такие антенны

Сверхширокополосная рупорная антенна // 2427060

Изобретение относится к сверхширокополосным рупорным антеннам, работающим в непрерывном диапазоне ультравысоких частот (УВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ)

Антенная система с изменяемой формой диаграммы направленности // 2427947

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в беспроводных точках доступа

Рупорный излучатель и способ его изготовления // 2466484

Изобретение относится к антенной технике, в частности к рупорным излучателям, входящим в состав антенн космического аппарата, а также к способам их изготовления, и к способам соединения деталей, охватывающих одна другую, с помощью клея, когда одна деталь изготовлена из композиционного материала, а другая из металла

Слабонаправленная волноводная антенна // 2500057

Изобретение относится к антенной технике, в частности к слабонаправленным волноводным антеннам диапазонов сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот. Технический результат - улучшение диаграммы направленности. Слабонаправленная антенна содержит круглый металлический волновод, дополнена экраном в виде проводящего усеченного обратного конуса. На внешнюю поверхность экрана нанесено полимерное покрытие, параметры которого определяются условиями размещения антенны. Плоскость малого основания усеченного обратного конуса совпадает с плоскостью открытого конца волновода, большое же основание расположено сзади от открытого конца волновода. По оси проводящего усеченного обратного конуса выполнено отверстие для установки волновода. Диаметр этого отверстия равен внешнему диаметру волновода. Антенна проста в изготовлении, имеет ШДН0,3, близкую к 90°. Коническая форма антенны с плавно увеличивающимся назад от раскрыва поперечным размером позволяет удобно вписываться в аэродинамически выгодные или целесообразные с точки зрения компоновки, близкие к уголковым радиопрозрачные обтекатели ЛА или устанавливать антенну в открытом потоке. 1 ил.

Зеркально-рупорная антенна // 2514128

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - повышение КПД и разрешающей способности зеркально-рупорной антенны. Зеркально-рупорная антенна содержит планарное зеркало, выполненное в виде верхней, нижней и средней металлических пластин, установленных параллельно друг другу, и параболического цилиндра, который выполнен из металла и установлен между нижней и верхней пластинами и имеет с ними гальванический контакт, а его ось перпендикулярна плоскостям указанных пластин, средняя пластина имеет кромку, расположенную между параболическим цилиндром и его фокусом, причем зазор между кромкой и параболическим цилиндром имеет постоянную ширину; облучатель, установленный между нижней и средней пластинами и выполненный в виде, по крайней мере, одного возбудителя и стенки, выполненной из металла и установленной между нижней и средней пластинами перпендикулярно им, стенка установлена также перпендикулярно плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра, верхняя и средняя пластины выполнены с прямолинейными кромками, перпендикулярными плоскости симметрии направляющей параболического цилиндра и расположенными на расстоянии от вершины направляющей параболического цилиндра, превышающем его фокусное расстояние; излучатель, выполненный в виде двух прямоугольных металлических пластин, кромки которых соединены с прямолинейными кромками верхней и средней пластин, причем плоскости прямоугольных пластин имеют линию пересечения, расположенную между верхней и средней пластинами. 9 з.п. ф-лы, 20 ил.

Способ изготовления рупорного излучателя и пуансон, применяемый при осуществлении способа // 2556300

Группа изобретений относится к области антенной техники и может быть использована при изготовлении пирамидальных рупорных излучателей, применяемых в антеннах миллиметрового диапазона. Способ изготовления пирамидального рупорного излучателя заключается в формировании его из металлической прутковой заготовки. Сначала формируют внутреннюю часть раструба, воздействуя на торцевую поверхность заготовки пуансоном, рабочая часть которого имеет форму, по существу, четырехгранной пирамиды с размерами, соответствующими размерам внутренней части раструба. Затем электроэрозионной обработкой формируют внутреннюю часть волновода, образуя по центру заготовки сквозное прямоугольное отверстие. Затем механической обработкой формируют наружную часть раструба и наружную часть волновода. Пуансон, применяемый при осуществлении способа, выполнен с рабочей частью, имеющей форму четырехгранной пирамиды с верхним участком, имеющим две противолежащие грани, расположенные под большим углом к оси пирамиды, чем грани основного участка, составляющим от 0,22 до 0,28 от основного участка, имеющего размеры, соответствующие размерам внутренней части раструба. Группа изобретений позволяет упростить изготовление рупорного излучателя и повысить его технологичность, а также повысить точность соответствия рупорного излучателя требуемым параметрам, что, в свою очередь, повышает его радиотехнические характеристики. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Прецизионный рефлектор и способ его изготовления // 2571718

Изобретение относится к изготовлению прецизионных рефлекторов из волокнистых композиционных материалов для антенн космических аппаратов. Технический результат - повышение точности изготовления рабочей поверхности рефлекторов, снижение массы рефлектора и сокращение цикла изготовления. Для этого прецизионный рефлектор состоит из рабочей обшивки, выполненной из полимерного композиционного материала, причем рабочая обшивка выложена однонаправленными лентами встык и снабжена многогранным элементом жесткости, который установлен на тыльную поверхность рабочей обшивки на клей и уголки. А способ изготовления прецизионного рефлектора включает изготовление рабочей обшивки на оправках, причем используют одну прецизионную оправку со значением коэффициента линейного термического расширения, близким к значению материала наполнителя рабочей обшивки, а рабочую обшивку выкладывают однонаправленными лентами встык и производят формование лицевой обшивки, затем устанавливают многогранный элемент жесткости на тыльную поверхность рабочей обшивки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Гребенчатая биортогональная рупорная антенна // 2620877

Изобретение относится к области антенной техники СВЧ диапазона и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной широкополосной антенны, либо в качестве широкополосного облучателя зеркальной антенны. Антенна содержит рупор 1 с четырьмя экспоненциальными выступами 2 и сплошными стенками, повторяющими форму выступов 3, выступы выполнены со скосами 45° от точки питания 4. Стенки и выступы имеют форму, описываемую соотношением: Введены два дополнительных выступа со скосами 45° от точки питания, а также выполнение стенок рупора в форме повторяющей форму выступов, симметричность горловины рупора и расположения экспоненциальных выступов позволяет обеспечить прием электромагнитных волн как вертикальной, так и горизонтальной поляризации. Технический результат заключается в повышении идентичности ширины диаграммы во всем диапазоне рабочих частот как на вертикальной, так и на горизонтальной поляризации за счет введения в известную конструкцию дополнительных экспоненциальных выступов, второй точки питания и изменения формы стенок рупора. 6 ил.

Диапазонная направленная антенна // 2624788

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной диапазонной антенны либо в качестве элемента антенной решетки. Технической задачей изобретения является повышение коэффициента усиления антенны при сохранении рабочего диапазона частот диапазонной направленной антенны. Новым является то, что введены стакан перехода от коаксиальной к копланарной линии 7, стакан заземления питающего коаксиального кабеля 8, копланарная линия 5 с шириной центрального проводника 0,38 мм, зазором 0,2 мм, копланарный трансформатор сопротивления 6 длиной 0,11λmax с плавно меняющимися шириной центрального проводника от 0,38 до 0,19 мм и зазорами от 0,2 до 0,24 мм, диаметр металлического зигзагообразного полотна 1 составляет 0,3λmax, а щель 4 металлического зигзагообразного полотна выполнена симметричными относительно центра антенны с общей осью симметрии вырезами в форме двух сегментов высотой 0,024λmax окружности с диаметром 0,27λmax, двумя секторами с углом 28° окружности с диаметром 0,23λmax, двумя прямоугольниками высотой 0,06λmax и шириной 0,016λmax, опирающимися на ось симметрии меньшей стороной, диаметр экран-рефлектора равен диаметру диэлектрической подложки и составляет 0,38λmax. Предложенное техническое решение позволяет повысить коэффициент усиления в диапазоне частот с коэффициентом перекрытия 2,2 не менее чем на 1 дБ и с коэффициентом перекрытия 2,8 не менее чем на 0,4 дБ. 3 ил.