ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА

ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА


RU (11) 2017284 (13) C1

(51) 5 H01Q21/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4896693/09 
(22) Дата подачи заявки: 1990.12.25 
(45) Опубликовано: 1994.07.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 3742515, кл. H 01Q 01/12, 1973. 
(71) Заявитель(и): Военный инженерный Краснознаменный институт им.А.Ф.Можайского 
(72) Автор(ы): Москалев В.М. 
(73) Патентообладатель(и): Военная инженерно-космическая Краснознаменная академия им.А.Ф.Можайского 

(54) ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА 

Использование: антенная техника. Сущность изобретения: зеркальная антенна содержит коническое зеркало и облучающее устройство, которое выполнено в виде линейной эквидистантной решетки из последовательно питаемых излучающих элементов, установленных на оси зеркала, возбуждаемых со стороны вершины зеркала и создающих на его раскрыве синфазное распределение поля. С целью получения возможности варьирования угла при вершине конического зеркала в антенну введены фазосдвигатели, каждый из которых включен последовательно между элементами облучающего устройства и обеспечивает определенный сдвиг между токами в этих элементах. Облучающее устройство формирует в ближней зоне коническую волну, распространяющуюся в сторону зеркала, на котором она, отражаясь, преобразуетя в плоскую волну, идущую к раскрыву зеркала. Приведены расчетные соответственно и условия, определяющие величину фазовой задержки и угол при вершине зеркала. Антенна имеет дополнительную степень свободы для оптиматизации ее электрических и массогабаритных характеристик. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании радиоэлектронных систем УКВ диапазона, преимущественно подвижных систем связи и радиолокации.

Среди апертурных антенн высокой направленности наибольшее распространение получили параболические зеркальные антенны с синфазным раскрывом. Однако параболические зеркала сложны в изготовлении, а их крупноразмерные варианты неудобны в подвижных системах связи. От этих недостатков в значительной мере свободны однозеркальные антенны с рефлектором в форме кругового конуса.

Из известных конических зеркальных антенн наиболее близкой к изобретению является антенна, которая содержит рефлектор в виде прямого кругового конуса и облучатель в виде линейной эквидистантной решетки последовательно питаемых излучателей, установленный на оси рефлектора и питаемый со стороны вершины рефлектора. Длина облучателя L приблизительно равна радиусу раскрыва рефлектора R. Все излучатели запитаны синфазно, вследствие чего облучатель возбуждает цилиндрическую электромагнитную волну, которая в результате отражения от рефлектора трансформируется в волну с плоским фронтом, распространяющуюся параллельно оси рефлектора в направлении к его раскрыву. Таким образом на апертуре антенны создается необходимое синфазное распределение поля.

Однако в такой антенне величина угла при вершине конического рефлектора должна быть в точности равна 90о, а это значит, что отсутствует одна из возможных степеней свободы для оптимизации электрических и массогабаритных характеристик.

Цель изобретения - обеспечение оптимизации электрических и массогабаритных показателей антенны путем варьирования угла при вершине кругового конуса. Использование изобретения позволит существенно улучшить технические характеристики конических зеркальных антенн, а следовательно, повысить эффективность стационарных и особенно подвижных радиоэлектронных систем, оборудованных такими антеннами.

Поставленная цель достигается тем, что в антенну введены фазосдвигающие элементы, установленные между соседними излучателями, причем сдвиг фазы между токами в соседних излучателях равен

2m - , (1) где m - произвольное целое число;

0< 0<<2 <
d - расстояние между соседними излучателями;

- длина волны, круговой конус имеет при вершине угол

=180-arccos , (3) а длина облучателя L и радиус раскрыва рефлектора R выбраны из соотношения



На чертеже приведена схема зеркальной антенны.

Антенна содержит рефлектор 1 в виде кругового конуса и облучатель в виде линейной эквидистантной решетки последовательно питаемых излучателей 2, между которыми последовательно включены фазосдвигающие элементы 3.

Облучатель подключается к источнику электромагнитных колебаний со стороны вершины рефлектора. На конце фидера включена согласованная нагрузка 4. В качестве излучающих 2 и фазосдвигающих 3 элементов используются подходящие известные элементы и устройства.

Антенна, например, в режиме передачи работает следующим образом.

Линейная решетка излучателей 2, сфазированная с помощью фазосдвигающих элементов 3, возбуждает электромагнитную волну с коническим фронтом, направление распространения которой составляет с осью рефлектора 1 угол равный

arccos 

Эта волна, отражаясь по законам геометрической оптики от конического рефлектора 1, угол при вершине которого определен в соответствии с формулой (3), преобразуется в волну плоскую, бегущую к раскрыву рефлектора параллельно его оси. Тем самым на раскрыве антенны создается требуемое синфазное распределение поля.

Длина линейного облучателя L и радиус раскрыва рефлектора R связаны соотношением

L = 

Использование новых элементов (фазосдвигающих элементов) выгодно отличает предлагаемую зеркальную антенну от ее прототипа, так как изменение фазового сдвига в соответствии с условиями (2) позволяет изменять величину угла по формуле (3) от 90 до (в пределе) 180о. В результате появляется дополнительная степень свободы для оптимизации электрических и массогабаритных показателей антенны путем подбора угла при вершине рефлектора. В частности, из чертежа непосредственно видно, что в сравнении с прототипом площадь поверхности рефлектора, а значит и его масса могут быть снижены в ( sin ) раз, > 90o. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА, содержащая рефлектор в виде кругового конуса и облучатель в виде линейной эквидистантной решетки последовательно питаемых излучателей, установленный на оси рефлектора и питаемый со стороны вершины рефлектора, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения оптимизации электрических и массогабаритных показателей путем варьирования угла при вершине кругового конуса, введены фазосдвигающие элементы, установленные между соседними излучателями, причем сдвиг фазы между токами в соседних излучателях равен

2 m - ,

где m - произвольное целое число;

0 < < 2 d / < ;

d - расстояние между соседними излучателями;

- длина волны,

круговой конус имеет при вершине угол

= 180-arccos /d,,

а длина облучате