ОБЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ОБЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 


RU (11) 2124254 (13) C1

(51) 6 H01Q25/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 96118558/09 
(22) Дата подачи заявки: 1996.09.17 
(45) Опубликовано: 1998.12.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 4,673,945 A, 16.06.87. SU 1756997 A1, 23.08.92. RU 94006680 A1, 10.10.95. US 5,214,394 A, 25.05.93. EP 0422431 A2, 17.04.91. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа Научно- исследовательский институт радиоэлектронных систем Акционерного общества "Ленинец-Холдинг" 
(72) Автор(ы): Головачева Т.П.; Модин М.Н.; Большакова И.А.; Нивина О.Ю.; Комаров С.В.; Каялин А.В.; Мельников Ю.А. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа Научно- исследовательский институт радиоэлектронных систем Акционерного общества "Ленинец-Холдинг" 

(54) ОБЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 

Облучающее устройство содержит антенну обратного осевого излучения, представляющую собой облучатель в виде волновода с установленным в нем диэлектрическим стержнем, один конец которого заканчивается профильным контррефлектором, а другой имеет сужающуюся форму, и запитывающее устройство. Волновод и диэлектрический стержень облучателя имеют квадратное сечение, размеры которого обеспечивают возбуждение и распространение волн с модами H10, H11 и E11, при этом запитывающее устройство выполнено в виде торцевого соединения многомодового волновода квадратного сечения, размеры которого обеспечивают возбуждение и распространение волн H10, H11 и E11, с каналом, образованным свернутыми в Е-плоскости плечами двойного Т-образного моста, два других плеча которого являются суммарным и разностным входами (выходами) облучающего устройства. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, так как обеспечивается формирование диаграммы направленности нескольких типов. Устройство компактно и обеспечивает улучшение высокочастотных характеристик из-за уменьшения затенения в раскрыве отражателя, что особенно важно для многоканальных моноимпульсных антенн. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области антенной техники, а именно к антенным системам, имеющим по крайней мере два вида диаграмм направленности, и может быть использовано при разработке зеркальных антенных систем, формирующих различные диаграммы направленности, для летательных аппаратов.

Известны широко описанные в отечественных и зарубежных материалах облучатели апертурных (зеркальных) моноимпульсных антенн (Пат. США N 4849761 МКИ4 G 01 S 13/44 опубл. 18.07.89 г., пат. США N 5036332 МКИ5 H 01 Q 21/06 опубл. 30.07.91 г. , пат. США N 5329285 МКИ4 G 01 S 13/14), в которых традиционно в качестве облучателя моноимпульсных антенн используются упорные облучатели, которые вместе с системой запитки формируют диаграммы направленности (ДН) различных видов (суммарные и разностные). Однако расположение в раскрыве рефлектора рупорного облучателя с системой запитки для моноимпульсной антенны создает проблемы в связи с увеличением массогабаритных характеристик антенны из-за громоздкости и сложности многоканальной запитывающей системы по суммарному и разностному каналам в азимутальной и угломестной плоскостях. Кроме того, запитывающая система и рупор, расположенные в раскрыве, вызывают затенение апертуры параболического рефлектора, что приводит к ухудшению высококачественных характеристик антенны.

Известно облучающее устройство обратного излучения для зеркальных антенн (пат. США N 4673945 МКИ4 H 01 Q 19/10 опубл. 16.06.87). Это облучающее устройство содержит круглый волновод и размещенный в нем диэлектрический стержень с контррефлектором. В таком облучающем устройстве запитывающая система располагается с обратной стороны рефлектора, что снижает затенение раскрыва. Однако известное облучающее устройство формирует только одну ДН в виде луча карандашной формы, ориентированного вдоль продольной оси.

Из известных облучающих устройств наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте США N 4673945 МКИ4 H 01 Q 19/10, опубл. 87.06.16. По максимальному количеству сходных существенных признаков это устройство выбрано за прототип.

В известном устройстве, выбранном за прототип, диэлектрический волновод (стержень) содержит цилиндрическую и воронкообразную (профильную) части. Цилиндрическая часть диэлектрического волновода расположена внутри отрезка круглого волновода с фланцем для крепления облучателя к зеркалу и стыковки с волноводным запитывающим устройством. Конец цилиндрической части диэлектрического стержня, обращенный в сторону запитывающего устройства, срезан на конус для согласования.

В воронкообразной части диэлектрического волновода профильная поверхность покрыта тонким слоем алюминия. Этот слой металлизации играет роль контррефлектора.

Высокочастотная энергия, распространяющаяся по диэлектрическому волноводу, переотражается контррефлектором в направлении зеркала (отражателя) антенны, создавая требуемое амплитудно-фазовое распределение в раскрыве зеркала.

Однако устройство, выбранное за прототип, может формировать только один вид диаграммы направленности (ДН) - острый луч.

Целью предлагаемого устройства является расширение его функциональных возможностей путем обеспечения формирования ДН нескольких типов (суммарной и разностной).

Поставленная цель достигается тем, что в облучающем устройстве, включающем в себя облучатель в виде антенны обратного осевого излучения, содержащий отрезок волновода с установленным в нем диэлектрическим стержнем, один конец которого заканчивается профильным контеррефлектором, другой конец имеет сужающуюся форму, и волноводное устройство запитки в виде многомодового волновода, соединенного с волноводом облучателя, волновод и диэлектрический стержень облучателя имеют квадратное сечение, размеры которого обеспечивают возбуждение и распространение основной волны H10 и волн высших мод H11 и E11, при этом волноводное устройство запитки выполнено в виде торцевого соединения отрезка многомодового волновода квадратного сечения, размеры которого обеспечивают возбуждение и распространение волн основной моды H10 и высших мод H11 и E11, с каналом, образованным свернутые в E-плоскости плечами двойного T-образного моста, два других плеча которого являются соответственно суммарным и разностным входами (выходами) облучающего устройства.

Кроме того, волноводное устройство запитки содержит второй, идентичный первому, но ортогонально ориентированный двойной T-образный мост, два свернутых в E-плоскости плеча которого соединены с окном, прорезанным в стенке отрезка многомодового волновода квадратного сечения, поляризация волны в котором ортогональна первому мостовому соединению. Два других плеча моста являются, соответственно, суммарным и разностным входами (выходами) облучающего устройства.

Введение вышеуказанных признаков расширяет функциональные возможности облучающего устройства благодаря формированию в нем суммарно-разностных ДН в двух плоскостях на одной поляризации. Наличие дополнительного суммарного канала дает возможность использовать излучающее устройство в системах с ортогональной поляризацией при развороте всего устройства на 90o, а также реализовать в антенне канал, работающий на круговой поляризации.

Таким образом, предлагаемое излучающее устройство может найти применение в моноимпульсных системах.

Формирование облучающим устройством разностных ДН стало возможным благодаря возбуждению с помощью двойного Т-образного моста и многомодового волновода запитывающего устройства, имеющего квадратное сечение, волн с модами H11 и E11, суперпозиция которых обеспечила формирование облучающим устройством двух противофазных лепестков, определяющих разностную ДН. Суммарная ДН формируется волной основной моды H10, свободно распространяющейся в прямоугольном волноводе двойного Т-образного моста и квадратных волноводах запитывающего устройства и облучателя.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, поэтому можно считать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - структура поля в многомодовом квадратном волноводе запитывающего устройства для волн H11 и E11, на фиг. 3 - вид электрических силовых линий волны основной моды H10 и суперпозиции волн с модами H11 и E11.

Предлагаемое устройство (фиг. 1), как и прототип, содержит облучатель в виде отрезка волновода 1, с установленным в нем диэлектрическим стержнем 2, с одного конца заканчивающегося профильным металлизированным отражателем (контррефлектором) 3, сужающегося к другому концу 4, и волноводное устройство запитки 5, соединенное с отрезком волновода 1.

В отличие от прототипа, предлагаемый облучатель выполнен на волноводе квадратного сечения с размерами, обеспечивающими возбуждение и распространение волн с модами H11 и E11. Его волноводное устройство запитки 5 выполнено в виде торцевого соединения отрезка многомодового волновода квадратного сечения 6 с размерами, обеспечивающими возбуждение и распространение волн с модами H11 и E11, с каналом, образованным свернутыми в E-плоскости плечами двойного Т-образного моста 7, при этом два других его плеча являются суммарным 8 и разностным 9 входами (выходами) облучающего устройства. Кроме того, волноводное устройство запитки 5 содержит второй ортогонально ориентированный двойной Т-образный мост 10, два свернутых в плоскости E плеча которого соединены с окном 11, прорезанным в стенке многомодового волновода 6, причем поляризация волны для этого кона 11 ортогональна первому мостовому соединению. Два других плеча Т-образного моста являются соответственно суммарным 12 и разностным 13 входами облучающего устройства.

Предлагаемое облучающее устройство работает следующим образом. В волноводном тракте квадратного сечения предлагаемого облучающего устройства при наличии двойного Т-образного моста обеспечивается возбуждение помимо основной волны H10 волн с модами H11 и E11. Электрические силовые линии для суперпозиции этих волн высших мод создают поле, силовые линии которого противофазны (фиг. 2). Такое поле дает возможность облучающему устройству сформировать ДН с двумя одинаковыми и противофазными лепестками, присущими разностной ДН.

Возбуждение и распространение указанных типов волн H11 и E11 обеспечивается выбором размера сторон a квадратных волноводов облучателя и запитывающего устройства. Как известно, размер a волновода связан с критической длиной волны кр для волн H11 и E11 одинаковым соотношением откуда, с учетом заданной полосы частот, определяется требуемый размер. Размер стороны A квадратного сечения диэлектрического стержня определяется известным соотношением где - диэлектрическая постоянная материала, используемого для диэлектрического стержня 2. Для плавного, согласованного перехода от воздушного и диэлектрическому заполнению отрезок волновода квадратного сечения облучателя 1 со стороны, примыкающей к контррефлектору 3, сужается до размера диэлектрического стержня 2. При этом выбранный размер обеспечивает сохранение в облучателе структуры поля для суперпозиции волн H11 и E11.

Электрические силовые линии электромагнитного поля обеспечивают формирование облучателем суммарной ДН волной H10 (A, фиг. 3) и разностной ДН суперпозицией волн H11 и E11 (B фиг. 3) для первого мостового соединения в одной плоскости.

Электрические силовые линии электромагнитного поля волны H10 (C фиг. 3) и суперпозиции волн H11 и E11 (D фиг. 3) при наличии второго мостового соединения обеспечивают формирование облучателем суммарной и разностной диаграмм направленности в другой плоскости.

При подведении мощности от передатчика к одному из суммарных 8, 12 входов (выходов) облучающего устройства распространяющаяся по волноводам запитывающего устройства 5 и облучателя электромагнитная волна через согласующий конец диэлектрического стержня 2 возбуждает диэлектрическую антенну. Мощность, излученная диэлектрической антенной, переотражается контррефлектором 3 в направлении параболического рефлектора, создает требуемое амплитудно-фазовое распределение в его раскрыве и излучается в виде сформированных ДН. При этом следует отметить, что суммарный канал работает как на прием, так и на передачу, а разностный - только на прием. Поэтому в режиме приема последовательность работы обратная, но уже с возбуждением двух каналов, причем синфазные сигналы выделяются в суммарных каналах, в противофазные - в разностных.

Развязка между прямым (торцевым) 7 и боковым 11 каналами запитывающего устройства может быть обеспечена наклонной решеткой из металлических штырей 14, устанавливаемых в многомодовом волноводе запитывающего устройства 5.

Согласование облучателя по разностному и суммарному каналам обеспечивается, например, металлическими диафрагмами 15 и диэлектрическими вкладышами 16, устанавливаемыми в волноводе облучателя 1.

Профиль образующей контррефлектора 3 может иметь форму эллипса.

Излучающее устройство предназначено для центрального осесимметричного расположения в раскрыве отражателя. Предлагаемая система позволяет расположить в раскрыве рефлектора непосредственно сам облучатель обратного излучения, а устройство запитки с волноводным трактом разместить сзади рефлектора на одной оси с облучателем.

Предлагаемое облучающее устройство компактно и обеспечивает улучшение высокочастотных характеристике из-за уменьшения затенения в раскрыве, особенно ощутимого в многоканальных моноимпульсных антеннах. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Облучающее устройство, содержащее антенну обратного осевого излучения, представляющую собой облучатель в виде волновода, с установленным в нем диэлектрическим стержнем, один конец которого заканчивается профильным контррефлектором, а другой имеет сужающуюся форму, и запитывающее устройство, соединенное с волноводом, отличающееся тем, что волновод и диэлектрический стержень облучателя имеют квадратное сечение, размеры которого обеспечивают возбуждение и распространение волн с модами H10, H11 и E11, при этом запитывающее устройство выполнено в виде торцевого соединения многомодового волновода квадратного сечения, размеры которого обеспечивают возбуждение и распространение волн H10, H11 и E11, с каналом, образованным свернутыми в E-плоскости плечами двойного T-образного моста, два других плеча которого являются соответственно суммарным и разностным каналами облучающего устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что запитывающее устройство содержит второй, идентичный первому и ортогонально ориентированный по отношению к нему двойной T-образный мост, два свернутых плеча которого соединены с прорезанным в стенке многомодового волновода квадратного сечения окном, причем два других плеча моста являются суммарным и разностным каналами облучающего устройства в другой плоскости.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru