СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ЗЕРКАЛЬНЫХ АНТЕНН И УСТРОЙСТВО ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА

СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ЗЕРКАЛЬНЫХ АНТЕНН И УСТРОЙСТВО ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА


RU (11) 2294037 (13) C2

(51) МПК
H01Q 19/10 (2006.01)
H01Q 15/14 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005101925/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.01.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.01.27 
(43) Дата публикации заявки: 2006.07.10 
(45) Опубликовано: 2007.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2017284 C1, 30.07.1994. GB 801886, 24.09.1958. US 3742512 A, 26.06.1973. 
(72) Автор(ы): Жутиков Михаил Алексеевич (RU); Жутиков Алексей Михайлович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Жутиков Михаил Алексеевич (RU); Жутиков Алексей Михайлович (RU) 
Адрес для переписки: 117042, Москва, ул. Изюмская, 46, к.1, кв.23, М.А. Жутикову 

(54) СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ЗЕРКАЛЬНЫХ АНТЕНН И УСТРОЙСТВО ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления. Сущность изобретения состоит в том, что отражатель зеркальной антенны выполнен в виде конической поверхности вращения или ее сектора, а облучатель - в виде антенны прямой или обратной вытекающей волны с питанием соответственно со стороны дальнего или ближнего конца по отношению к вершине конической поверхности вращения, облучатель ориентирован вдоль оси конической поверхности вращения и излучает в направлении отражателя конический фронт волны. 3 ил., 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области антенной техники.

Известен способ построения зеркальных антенн и известно устройство зеркальная антенна, описанные в литературе [1]. Способ состоит в использовании отражателя в форме параболоида вращения и точечного облучателя, размещенного в его фокусе и создающего сферический фронт волны, а устройство представляет собой такой отражатель, объединенный с точечным облучателем.

Недостатком этих способа и устройства является необходимость изготовления отражающей поверхности двойной кривизны. Технологические проблемы становятся особенно существенны в случае изготовления больших зеркал с высокой точностью (например, антенн радиотелескопов).

Целью изобретения является повышение технологичности изготовления.

С этой целью заявляемый способ построения состоит в использовании отражателя в форме конической поверхности вращения и линейного облучателя, ориентированного вдоль оси отражателя и излучающего в направлении его внутренней поверхности конический фронт волны с образующей, наклоненной к оси системы под определенным углом, таким, что отраженный фронт волны в раскрыве отражателя преобразуется в плоский. Угол при вершине конуса отражателя может быть как больше, так и меньше 90°. В случае равенства этого угла 90° фронт волны облучателя является цилиндрическим.

Заявляемое устройство содержит отражатель, выполненный в форме конической поверхности вращения, и линейный облучатель, ориентированный вдоль оси конуса и излучающий в направлении его внутренней поверхности конический (в случае угла при вершине, равного 90° - цилиндрический) фронт волны.

Цель достигается тем, что коническая поверхность вращения, в отличие от параболической, развертывается на плоскость и более технологична. Технологические проблемы изготовления отражателя переносятся, таким образом, на проблемы изготовления линейного облучателя, существенно более простые.

Дополнительное отличие от прототипа (способа и устройства) обусловлено применением линейного облучателя и состоит в том, что отражатель расположен не в дальней зоне точечного, а в ближней зоне линейного облучателя, и, в соответствии с принципом Гюйгенса, следует говорить о фазовом фронте, формируемом облучателем, а не о его диаграмме направленности. Соответственно, амплитудное распределение в раскрыве зеркала определяется амплитудным распределением вдоль облучателя, а не его диаграммой направленности, как в случае прототипа.

Способ построения показан на Фиг.1, а соответствующее устройство - на Фиг.3. На фиг.2 показан принцип качания луча. На чертежах обозначены: 1 - отражатель, 2 - облучатель, 3 - фронт волны облучателя, 4 - вход антенны, 5 - излучающие щели, 6 - согласованная нагрузка. Буквенные обозначения: 2 - угол при вершине конуса отражателя, l - длина образующей, R - радиус раскрыва, L - длина облучателя, - угол отклонения облучателя и луча антенны, Е - вектор электрического поля. Направление излучения линейного облучателя образует угол относительно нормали к нему, определяемый из условия формирования плоского фронта в раскрыве:

=2 -90°.

Положительное направление показано на фиг.1а. В зависимости от угла при вершине конуса 2 >90°, 2 =90° или 2 <90° угол >0, =0 или <0 соответственно (фиг.1a, б, в). Длина облучателя, из условия полного использования раскрыва, равна:

L=R/Sin2 .

Наиболее перспективна конфигурация на фиг.1а (2 >90°) как имеющая больший диаметр раскрыва и меньшую габаритную глубину конуса при равной боковой поверхности отражателя. В то же время при 2 >90° длина облучателя растет с увеличением (см. Табл.1), поэтому необходим компромисс между требованием максимизации раскрыва и ограничением на длину облучателя. Компромиссный выбор угловых размеров целесообразен в интервале, примерно, 2 =100...140°.

Табл.1 
2 ° 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 180 
L/R 1,155 1,064 1,015 1,0 1,015 1,064 1,155 1,305 1,556 2,0 


Из табл.1 видно, что минимальная длина облучателя достигается при 2 =90°. Однако площадь раскрыва остается при этом существенно меньше боковой поверхности отражателя, а габаритная глубина конуса велика. Кроме того, в силу того, что облучатель в этом случае излучает по нормали к оси, необходимы меры по уменьшению в нем отражений, обусловленных «эффектом нормали». Поэтому данная конфигурация не может считаться оптимальной. Предпочтительнее другой критерий оптимума: максимум отношения площади раскрыва к длине облучателя (имеющий размерность длины) достигается, как нетрудно получить, при значении , 2 109,5°.

Облучатель при данном способе построения может питаться как со стороны вершины конуса, так и с противоположной. Выбор того или иного направления определяется, помимо конструктивных предпочтений, возможностью обеспечения требуемой величины угла с заданной точностью в заданной полосе частот.

На фиг.3а показан пример исполнения устройства с облучателем на основе волноводно-щелевой антенны, при его питании с ближнего конца (от вершины конуса). Раскрыв антенны круговой. На фиг.3б показан облучатель. Он имеет продольные щели на широких стенках, попеременно отнесенные от оси по разные стороны. Для обеспечения синфазности верхней и нижней половин раскрыва соответственные щели на верхней и нижней стенках отнесены от оси в противоположные стороны, а для обеспечения минимальной фазовой ошибки размер узкой стенки выбран возможно меньшим. Остаточная мощность поглощается в оконечной нагрузке 6. Угол определяется из соотношения:

,

где d - шаг между соседними излучателями, - длина волны, а - размер широкой стенки волновода. Расчетные величины d/ приведены в Табл.2 для трех значений угла при вершине конуса и различных значений /2а.

Табл.2 
2 =110° ( =20°) 2 =120° ( =30°) 2 =130° ( =40°) 
/2a=0,52 d/ =0,418 d/ =0,369 d/ =0,334 
/2a=0,6 d/ =0,438 d/ =0,385 d/ =0,346 


На фиг.3в, г, д показаны примеры исполнения устройства при питании облучателя с дальнего конца. Раскрыв антенны полукруговой (использована одна половина конуса). На фиг.3в показана схема питания. Со входа 4 питание подается по регулярному волноводу. После его изгиба на 180° в нем возбуждаются щели, прорезанные в стенке, продольная ось которой совмещена с осью конуса. Остаточная мощность поглощается в нагрузке 6. На фиг.3г показано устройство с облучателем на основе волноводно-щелевой антенны с наклонными щелями по узкой стенке, на фиг.3д - устройство с облучателем на основе волноводной антенны «вытекающей волны». Приведенные примеры не исчерпывают возможных типов облучателя. Он может быть выполнен на основе диэлектрических, полосковых, щелевых и других типов линий и замедляющих структур, с использованием активных элементов, его поляризация может быть также эллиптической и круговой.

При качании облучателя в небольшом секторе телесных углов возможно качание луча антенны в том же секторе, как показано на фиг.2. При этом луч отклоняется в диаметрально противоположную сторону от облучателя на ту же величину угла.

Источники информации

1. Г.Т. Марков, Д.М. Сазонов, М., 1975.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Зеркальная антенна, содержащая отражатель в виде конической поверхности вращения или ее сектора и облучатель в виде линейной антенны, ориентированной вдоль оси конической поверхности вращения и излучающей в направлении отражателя конический фронт волны, отличающаяся тем, что облучатель выполнен в виде антенны прямой или обратной вытекающей волны с питанием соответственно со стороны дальнего или ближнего конца по отношению к вершине конической поверхности вращения.





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