Конструкция неподвижного поляризационного зеркала двухзеркальной антенной системы

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к конструкциям двухзеркальных антенных устройств, входящих в системы «антенна-обтекатель», предназначенных для работы в термонагруженных (высокотемпературных) условиях. Конструкция неподвижного поляризационного зеркала двухзеркальной антенной системы, выполненного из проволок круглого или прямоугольного сечения, лежащих перпендикулярно относительно вектора Е отраженного поля от зеркала-отражателя, и установленного на диэлектрическую подложку, где стенка подложки поляризационного зеркала выполнена трехслойной, где первый слой является основанием для зеркала с продольной проволочной сеткой и выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε=2-4, второй (средний) слой является теплоизоляционным и выполнен из радиопрозрачного теплоизоляционного материала с диэлектрической проницаемостью ε=1-1,3, третий слой формирует трехслойную конструкцию, выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε=2-4 и является внешней коркой хрупкого теплоизоляционного материала, что значительно улучшает радиотехнические характеристики антенного устройства (прохождение электромагнитной волны) и повышает эффективность работы всей системы «антенна-обтекатель». Технический результат, наблюдаемый при реализации заявленного решения, заключается в значительном повышении эффективности работы всей системы «антенна-обтекатель». Положительный эффект заключается в том, что для заданного частотного диапазона электромагнитных волн при использовании оптимизированной по толщинам слоев трехслойной подложки стенки зеркала-фильтра двухзеркальной антенной системы за счет наилучшего согласования с внешней средой в широком диапазоне частот существенно улучшаются радиотехнические характеристики антенного устройства (прохождение электромагнитной волны). 2 ил.

 

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к конструкциям двухзеркальных антенных устройств, входящих в системы «антенна-обтекатель», предназначенных для работы в термонагруженных (высокотемпературных) условиях.

Многослойные конструкции укрытий антенных устройств обеспечивают согласование системы «антенна-обтекатель» в более широком диапазоне частот в сравнении с монолитными структурами. (Басков К.М. Современное электродинамическое сопровождение проектирования и изготовления систем антенна-радиопрозрачное укрытие.: 05.12.07 «Антенны, СВЧ устройства и их технологии»: диссертация кандидата технических наук/ К.М. Басков, Ин-т теоретической и прикладной электродинамики РАН (ИТПЭ РАН). – М., 2016. -191, ссылка стр. 6-7).

Наиболее близким техническим решением являются двухзеркальные антенные системы, состоящие из: неподвижного линейнополяризованного облучателя, подвижного (неподвижного) зеркала-отражателя с поворотом плоскости поляризации на 90˚ и неподвижного поляризационного зеркала-фильтра. (Лавров А.С., Резников Г.Б., Антенно-фидерные устройства/ А.С. Лавров.-М.: Советское радио, 1974 г. -245 с.). При этом подвижное зеркало-отражатель выполнено из условия поворота поляризации на 90˚ падающего поля (например, использование ребристой структуры поверхности с высотой ребра равной четверти длины падающей волны), а зеркало-фильтр выполнено из проволок круглого или прямоугольного сечения, лежащих перпендикулярно относительно вектора Е отраженного поля от зеркала-отражателя, установленные на диэлектрическую подложку. При этом надо учитывать, что при использовании описанной антенной системы в термонагруженных условиях, например, в головках самонаведения под обтекателем боевых ракет, конструкция подложки должна иметь слой теплоизолирующего материала для обеспечения работы аппаратуры антенной системы в допустимых условиях по температуре.

Основным недостатком вышеуказанной системы является искажение диаграммы направленности антенной системы из-за применения подложки и теплоизолирующего материала, в частности уменьшения коэффициента прохождения в системе «антенна-обтекатель».

Задачей изобретения является создание подложки, на которой закреплено зеркало-фильтр (густая металлизированная сетка), с теплоизолирующим слоем с минимальными потерями по прохождению электромагнитной волны в заданном диапазоне частот, где толщина теплозащитного слоя выбирается не только для создания необходимых тепловых условий укрываемой электронной аппаратуры, но и для электромагнитного согласования этого слоя с окружающим пространством.

Указанный технический результат достигается следующим образом:

1. Конструкция неподвижного поляризационного зеркала двухзеркальной антенной системы, выполненного из проволок круглого или прямоугольного сечения, лежащих перпендикулярно относительно вектора Е отраженного поля от зеркала-отражателя, и установленного на диэлектрическую подложку, отличающаяся тем, что стенка подложки поляризационного зеркала выполнена трехслойной, где первый слой, являющийся основанием для зеркала с продольной проволочной сеткой, выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε = 2 – 4, второй (средний) слой, являющийся теплоизоляционным, выполнен из радиопрозрачного теплоизоляционного материала с диэлектрической проницаемостью ε = 1 – 1,3, третий слой, формирующий трехслойную конструкцию, выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε = 2 – 4, и является внешней коркой хрупкого теплоизоляционного материала.

Поскольку, для улучшения прохождения электромагнитной волны, уменьшение толщины подложки неблагоприятно влияет на ее конструкционные свойства, а минимальная толщина теплоизолирующего материала определена температурными характеристиками эксплуатационных режимов и температурой зоны аппаратной части антенной системы, решение поставленной задачи выполняется с использованием трехслойной конструкции подложки типа А-Sandwich (диэлектрическая проницаемость внутреннего слоя (ε_2) меньше диэлектрической проницаемости внешних слоев (ε_1, ε_3), для симметричной стенки: ε_2<ε_1=ε_3), учитывающей максимальное прохождение электромагнитной волны в заданном диапазоне частот выбором оптимальных соотношений толщин слоев и термодинамические требования выбором оптимальной толщины теплоизоляционного материала. В предлагаемой конструкции первый слой является основанием для зеркала-фильтра, выполненный из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε = 2 – 4, на котором закреплена одномерная проволочная сетка, второй (средний) слой является теплоизоляционным, выполненный из радиопрозрачного теплоизоляционного материала с диэлектрической проницаемостью ε = 1 – 1,3, третий слой, формирующий трехслойную конструкцию, выполненный из радиопрозрачного конструкционного (по плотности) материала с диэлектрической проницаемостью ε = 2 – 4, также является внешней коркой хрупкого теплоизоляционного материала.

Для конкретной антенной системы было рассчитано, разработано и изготовлено неподвижное поляризационное зеркало, нанесенное на трехслойную конструкцию, выполняющее роль конструкционного основания для вышеуказанного зеркала-фильтра и теплоизоляционной системы для обеспечения работы системы «антенна-обтекатель» в эксплуатационных режимах. Трехслойная конструкция подложки рассчитана из условия максимального прохождения электромагнитной волны и минимального уровня искажения фазы прошедшего через обтекатель поля падающей электромагнитной волны на средней частоте заданного частотного диапазона, учитывая обеспечение герметичности зоны расположения аппаратной части антенного устройства.

Для исследования была разработана и изготовлена базовая конструкция подложки – поляризационное зеркало-фильтр той же конструкционной конфигурации, что и предлагаемое в решении поставленной задачи, с основанием для зеркала - фильтра, выполненного из конструкционного радиопрозрачного материала, что и в предлагаемом решении, и расположенном на его поверхности теплоизоляционным слоем из материала, что и в предлагаемом решении.

Ниже приведены фигуры 1, 2 с графиками коэффициента прохождения для базовой конструкции поляризационного зеркала и предлагаемого решения, измеренные на специальном стенде, отражающие изменения по мощности прохождения электромагнитной волны через подложку.

Измерения проводились с использованием линейнополяризованных антенных устройств (рупор) в диапазоне частот шириной 5%, имитируя угол падения электромагнитной волны поворотом зеркала-фильтра с подложкой в диапазоне от минус 30˚ до плюс 30˚ в плоскостях поляризации Е (вектор Е лежит в плоскости поворота) и Н (вектор Н лежит в плоскости поворота).

Как видно из представленных графиков, значения коэффициента прохождения, полученные при измерении предлагаемого решения, значительно выше (достигнутое улучшение до 40%) во всем диапазоне углов падения ± 30° электромагнитной волны, что обеспечивает улучшение радиотехнических характеристик всей системы «антенна - обтекатель».

Таким образом, достигнутый положительный эффект заключается в том, что для заданного частотного диапазона электромагнитных волн при использовании оптимизированной по толщинам слоев трехслойной подложки стенки зеркала - фильтра двухзеркальной антенной системы, за счет наилучшего согласования с внешней средой в широком диапазоне частот существенно улучшаются радиотехнические характеристики антенного устройства (прохождение электромагнитной волны), что, в целом, значительно повышает эффективность работы всей системы «антенна-обтекатель».

Конструкция неподвижного поляризационного зеркала двухзеркальной антенной системы, выполненного из проволок круглого или прямоугольного сечения, лежащих перпендикулярно относительно вектора Е отраженного поля от зеркала-отражателя, и установленного на диэлектрическую подложку, отличающаяся тем, что стенка подложки поляризационного зеркала выполнена трехслойной, где первый слой, являющийся основанием для зеркала с продольной проволочной сеткой, выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε=2-4, второй (средний) слой, являющийся теплоизоляционным, выполнен из радиопрозрачного теплоизоляционного материала с диэлектрической проницаемостью ε=1-1,3, третий слой, формирующий трехслойную конструкцию, выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε=2-4 и является внешней коркой хрупкого теплоизоляционного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области систем радиосвязи сверхнизкочастотного – низкочастотного диапазонов. Техническим результатом является создание мобильной передающей антенны сверхнизкочастотного – низкочастотного диапазона.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенной технике, в частности, в технике связи и спутникового телевидения. .

Изобретение относится к антеннам с общей апертурой с высокоэффективным облучателем и к способам конструирования таких антенн. .

Изобретение относится к антенной технике . .

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель», предназначенным для работы в совмещенных диапазонах.

Настоящее изобретение относится к слоистой структуре обтекателя антенны радиолокационной станции. Техническим результатом является разработка конструкции обтекателя, сочетающей малый вес при обеспечении широкополосности.

Настоящее изобретение относится к слоистой структуре обтекателя антенны радиолокационной станции. Техническим результатом является разработка конструкции обтекателя, сочетающей малый вес при обеспечении широкополосности.

Клиновидный радиопрозрачный передний обтекатель корпуса сверхзвукового летательного аппарата содержит изготовленные из радиопрозрачного термостойкого композиционного материала, полученного с использованием многослойной ткани из термостойкой нити и пропитки термоактивным связующим, верхнюю выпуклую и нижнюю уплощенную оболочки, снабженные в их периферийных частях стыкуемыми поверхностями и местами для установки элементов крепления оболочек между собой, и элементы их крепления.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении ракет класса «воздух-воздух». Техническим результатом изобретения является защита пеленгующей антенны системы «антенна-обтекатель» от перегрева при тепловом воздействии набегающего потока из-за возрастания скорости ракеты и времени ее полета и исключение отказа пеленгующей антенны.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к конструкциям двухзеркальных антенных устройств, входящих в системы «антенна-обтекатель», предназначенных для работы в термонагруженных условиях. Конструкция неподвижного поляризационного зеркала двухзеркальной антенной системы, выполненного из проволок круглого или прямоугольного сечения, лежащих перпендикулярно относительно вектора Е отраженного поля от зеркала-отражателя, и установленного на диэлектрическую подложку, где стенка подложки поляризационного зеркала выполнена трехслойной, где первый слой является основанием для зеркала с продольной проволочной сеткой и выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε2-4, второй слой является теплоизоляционным и выполнен из радиопрозрачного теплоизоляционного материала с диэлектрической проницаемостью ε1-1,3, третий слой формирует трехслойную конструкцию, выполнен из радиопрозрачного конструкционного материала с диэлектрической проницаемостью ε2-4 и является внешней коркой хрупкого теплоизоляционного материала, что значительно улучшает радиотехнические характеристики антенного устройства и повышает эффективность работы всей системы «антенна-обтекатель». Технический результат, наблюдаемый при реализации заявленного решения, заключается в значительном повышении эффективности работы всей системы «антенна-обтекатель». Положительный эффект заключается в том, что для заданного частотного диапазона электромагнитных волн при использовании оптимизированной по толщинам слоев трехслойной подложки стенки зеркала-фильтра двухзеркальной антенной системы за счет наилучшего согласования с внешней средой в широком диапазоне частот существенно улучшаются радиотехнические характеристики антенного устройства. 2 ил.

Наверх