SU1741207A1

SU1741207A1 - Radiation source

Info

Publication number: SU1741207A1
Application number: SU894718642A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Ломан; Михаил Дмитриевич Ильинов; Михаил Васильевич Гряник; Евгений Петрович Медведев
Original assignee: Киевское Высшее Военное Инженерное Училище Связи Им.М.И.Калинина
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1992-06-15

Abstract

Изобретение относитс к зеркальным антеннам. Цель изобретени -обеспечение работы в двух диапазонах частот - достигаетс введением перед контррефлектором плоского диска и размещением между ним и основанием конического контррефлектора системы возбуждающих штырей второго диапазона частот, 1 ил.This invention relates to mirror antennas. The purpose of the invention is to provide operation in two frequency bands - it is achieved by introducing a flat disk before the counter reflex and placing between it and the base of the conical counter reflector of the system of excitation pins of the second frequency band, 1 slug.

Description

Изобретение относитс к антенной технике СВЧ и может быть использовано в качестве облучател зеркальных антенн стационарных и подвижных радиотехнических комплексов, в частности антенно-фи- дерных устройств станций радиорелейной и спутниковой св зи.The invention relates to microwave antenna technology and can be used as an irradiator of fixed antennas of fixed and mobile radio engineering complexes, in particular, antenna-feeder devices of radio relay and satellite communication stations.

В современных радиотехнических комплексах различного назначени широкое распространение получили двухзеркальные антенны. В качестве облучател таких ан- тенно-фидерных устройств выступает комбинаци первичного излучател и вспомогательного зеркала, форма которого может быть плоской, гиперболической, эллиптической, конусообразной и т.д. При этом среди двухзеркальных антенн наиболее широко распространены антенны, выполненные по схеме Кассегрена, вспомогательное зеркало у которых выполнено гиперболическим . При всех достоинствах двухзеркальных антенн, выполненных по схеме Кассегрена, необходимо отметить и р д их недостатков. Во-первых, ограниченный диапазон рабочих частот - фактически полоса частот облучающей системы определ етс диапазонными свойствами первичного излучател ; во-вторых, сложность изготовлени гиперболических профилей с заданным классом точности, что особенно важно при работе в диапазоне миллиметровых волн.In modern radio engineering complexes of various purposes, two-mirror antennas are widely used. A combination of a primary emitter and an auxiliary mirror, the shape of which can be flat, hyperbolic, elliptical, tapered, etc., acts as an irradiator of such antenna-feeder devices. At the same time among the two-mirror antennas the most widely distributed antennas are made according to the Cassegrain scheme, whose auxiliary mirror is hyperbolic. With all the advantages of two-mirror antennas made according to the Cassegrain scheme, it is necessary to note a number of their shortcomings. First, the limited range of operating frequencies — in fact, the frequency band of the irradiating system is determined by the range properties of the primary radiator; secondly, the complexity of manufacturing hyperbolic profiles with a given accuracy class, which is especially important when working in the range of millimeter waves.

Наиболее близким к изобретению вл етс облучатель зеркальной антенны с отношением фокусного рассто ни к диаметру, равным примерно 0,25, и размером апертуры не более (30-40)Я, состо щий из рупора или отрезка волновода и вспомогательного отражател , выполненного в виде конуса Дл повышени эффективности облучени зеркала угол при вершине конуса выбран 140-150°, а к его основанию примыкает плоское кольцо, внутренний диаметр которого равен (3-5) А, а внешний - (6-8)ЯClosest to the invention is a mirror antenna irradiator with a ratio of focal distance to diameter of approximately 0.25 and an aperture size of no more than (30-40) I, consisting of a horn or a waveguide section and an auxiliary reflector made in the form of a cone To increase the efficiency of the mirror irradiation, the angle at the apex of the cone was chosen 140-150 °, and a flat ring adjoining its base, the inner diameter of which is (3-5) A, and the outer ring (6-8) I

Конструкци облучающей системы отличаетс простотой изготовлени , может быть выполнена с достаточной степенью точности отражающей конусообразной поверхности .The design of the irradiation system is easy to manufacture and can be made with a sufficient degree of accuracy of the reflective cone-shaped surface.

Недостатком облучател вл етс ограниченный диапазон рабочих частот.The disadvantage of the irradiator is the limited range of operating frequencies.

Цель изобретени - обеспечение работы антенны в двух диапазонах частотThe purpose of the invention is to ensure the operation of the antenna in two frequency bands

ИAND

IV-IV-

Цель достигаетс тем, что в облучателе зеркальной антенны с отношением фокусного рассто ни к диаметру, равным примерно 0,25, и размером апертуры не более (30-40)1, содержащим рупор и контррефлектор , выполненный в виде конуса с углом при вершине 140-150° и диаметром основани (3-5)Я, где А-длина волны, плоское кольцо у основани отражател диаметром (6-8) А, введен плоский диск диаметром (6-8)А , установленный соосно с конусом на рассто нии d ЈА/18 от основани конуса вдоль оси зеркальной антенны, а в пространство между основанием конуса и плоским диском введена система возбуждающих штырей второго диапазона.The goal is achieved by the fact that in a mirror-antenna irradiator with a ratio of focal distance to diameter of approximately 0.25 and an aperture size of no more than (30-40) 1 containing a horn and a counter reflector, made in the form of a cone with an apex angle of 140 150 ° and a base diameter of (3-5) I, where A is the wavelength, a flat ring at the base of the reflector with a diameter of (6-8) A, a flat disk with a diameter of (6-8) A, installed coaxially with the cone at a distance d ЈA / 18 from the base of the cone along the axis of the mirror antenna, and into the space between the base of the cone and the flat disk in Eden system stimulants pins of the second range.

Предлагаемое изобретение отличаетс от известного тем, что плоское кольцо, наход щеес у основани конического контррефлектора зеркальной антенны-прототипа, преобразовано в диск того же диаметра, сдвинутый вдоль оси антенны на рассто ние от основани конического контррефлектора , а в объеме между основанием конического отражател и диском расположен узел возбуждени . При этом, если рассматривать размещение узла возбуждени дополнительного излучател между двум дисками с диаметрами, равными диаметру кольца в отрыве от конического контррефлектора , и соответственно эффективности работы зеркальной антенны при заданных ее параметрах F/D, диска-контррефлектора и т.д., то вследствие известности размещени узла возбуждени в объеме между дву- м дисками дл обеспечени работы зеркальной антенны во втором диапазоне и выбора размеров диаметра диска, равного (6-8) А, признак, касающийс выбора рассто ни между диском и основанием контррефлектора , может быть определен как несущественный.The present invention differs from the known fact that the flat ring, located at the base of the conical counter reflector of the prototype reflector antenna, is converted into a disk of the same diameter, shifted along the antenna axis to the distance from the base of the conical counter reflector, and in the volume between the base of the conical reflector and the disk located excitation node. At the same time, if we consider the placement of the excitation unit of the additional radiator between two disks with diameters equal to the ring diameter separated from the conical counter reflector, and, accordingly, the performance of the mirror antenna with its specified parameters F / D, the counter reflector disk, etc., then due to fame of placing the excitation unit in the volume between two disks to ensure the operation of the mirror antenna in the second range and selecting the size of the disk diameter equal to (6-8) A, a sign relating to the choice of the distance between the disc and the base of the counterreflector can be defined as insignificant.

Однако это справедливо только в том случае, когда ближний диск совместно с первичным излучателем обеспечивает работу в первом диапазоне, вл сь контррефлектором , а совместно первый и второй диски с расположенным между ними узлом возбуждени составл ют дополнительный излучатель. Диапазон рабочих частот дополнительного излучател при этом определ етс размерами дисков и рассто нием между ними. Измен рассто ние между дисками ,имеетс возможность вариации диапазона частот.However, this is true only in the case when the middle disk together with the primary emitter provides operation in the first range, being a counter reflector, and together the first and second disks with an excitation unit located between them constitute an additional emitter. The operating frequency range of the additional radiator is determined by the size of the disks and the distance between them. By varying the distance between the discs, it is possible to vary the frequency range.

В предложенном же техническом решении диск, полученный преобразованием плоского кольца у основани конического контррефлектора и отнесенный от него на d4А/8, выполн ет дво кую функцию: дл первого диапазона при заданных F/D и параметрах элементов зеркальной антенны он выступает в качестве бленды у основани коническогоIn the proposed technical solution, the disk obtained by converting a flat ring at the base of a conical counter reflector and referred from it to d4A / 8 performs a dual function: for the first range, with given F / D and parameters of the elements of a mirror antenna, it acts as a base hood conical

контррефлектора, обеспечива выравнивание-распределение пол в раскрыве и высокую эффективность зеркальной антенны; во втором диапазоне вл етс составной частью дисковой антенны - основание конического контррефлектора - диск.counter reflector, providing alignment-distribution of the floor in the aperture and high efficiency of the reflector antenna; in the second range, it is an integral part of the disk antenna — the base of the conical counter reflector — the disk.

Исход из соображени эффективной работы в первом диапазоне, определ ющем положение диска на рассто нии , a также выбранного с этой же позиции диаметра диска, равного (6-8)А и, соответственно , накладываемых этим ограничений, определ етс диапазон рабочих частот дополнительного излучател , св занный с длиной волны первичного соотношениемOn the basis of effective work in the first range, which determines the position of the disk at a distance, and the diameter of the disk selected from the same position equal to (6-8) A and, accordingly, the restrictions imposed by this, the working frequency range of the additional radiator associated with the primary wavelength ratio

АН (5-8,5) А.AH (5-8,5) A.

На чертеже показан предлагаемый облучатель , установленный в параболическом рефлекторе.The drawing shows the proposed irradiator mounted in a parabolic reflector.

Устройство состоит из излучающего рупора 1, имеющего диаметр раскрыва (1,5-1) А ,The device consists of a radiating horn 1 having a diameter of aperture (1.5-1) A,

отрезка волновода 2, подвод щего энергиюwaveguide length 2 supplying energy

к рупору, и вспомогательного отражател 3,to the horn, and the auxiliary reflector 3,

отсто щего от рупора на рассто нии (1-1,5)distance from the horn at a distance (1-1.5)

А, выполненного в виде конуса, угол приA, made in the form of a cone, the angle at

вершине которого равен 140-150°, а диаметр основани равен (3-5) А. За конусным отражателем на рассто нии d А/8 от его основани установлен диск 4 диаметром (6- 8) А. Рассто ние между основанием отражател 3 и диском 4 выбрано из услови допустимых фазовых искажений пол на раскрыве параболоида. В образованном объеме между основанием отражател и диском расположены возбуждающие штыри 7,the top of which is 140-150 °, and the diameter of the base is (3-5) A. A disk 4 with a diameter (6-8) A is installed behind the tapered reflector at a distance d А / 8 from its base. The distance between the base of the reflector 3 and disk 4 is selected from the condition of permissible phase distortion of the floor at the opening of the paraboloid. In the resulting volume between the base of the reflector and the disk are exciting pins 7,

питание к которым подведено через распределительно-фазовое устройство 6, вход которого соединен с питающим фидером 8. В зависимости оттребований, предъ вл емых к дополнительному излучателю, узел возбуждени может быть выполнен в виде штырей (одного, двух, трех, четырех или п ти), либо в виде щелей, прорезанных в диске, либо в виде комбинации штырей и щелей. Не задава сь особыми требовани ми к дополнительному облучателю, приведен пример конкретного выполнени узла возбуждени в виде двух штырей.power to which is supplied through the distribution-phase device 6, the input of which is connected to the feed feeder 8. Depending on the demands placed on the additional radiator, the excitation unit can be made in the form of pins (one, two, three, four or five) , either in the form of slots cut in the disk, or in the form of a combination of pins and slots. Without giving special requirements to the additional illuminator, an example of the specific implementation of the excitation unit in the form of two pins is given.

Штыри устанавливаютс диаметрально противоположно на рассто нии 0,235Ан от центра. Один конец каждого штыр электрически соединен с основанием отражател , другой - через отверстие в диске с РФУ. В качестве РФУ может быть использован суммарно-противофазный мост, где АН - длина волны второго диапазона.The pins are diametrically opposed at a distance of 0.235 An from the center. One end of each pin is electrically connected to the base of the reflector, the other - through the hole in the disk with RFU. As a RFU, a total phase anti-phase bridge can be used, where AN is the wavelength of the second range.

Предлагаема конструкци работает следующим образом.The proposed design works as follows.

В одном из диапазонов антенна работает по двухзеркальной схеме, облучающа система которой состоит из рупора 1 и вспомогательного зеркала 3 в виде конуса и кольца; роль которого выполн ет часть диска 4, выступающа за основание конуса. В другом диапазоне антенна 5 работает по однозеркальной схеме, облучателем которой вл етс излучающа апертура в виде кольцевой щели, образованной основанием отражател и диска. При необходимости этот объем может быть заполнен диэлектриком , что в свою очередь позвол ет расширить его диапазон применени . Длина волны дополнительного излучател АН при заданных соотношени х св зана с длиной волны первичного излучател А соотношениемIn one of the ranges, the antenna operates according to a two-mirror scheme, the irradiating system of which consists of a horn 1 and an auxiliary mirror 3 in the form of a cone and a ring; the role of which is performed by the part of disk 4 protruding beyond the base of the cone. In another range, antenna 5 operates in a single-mirror design, the irradiator of which is a radiating aperture in the form of an annular gap formed by the base of the reflector and the disk. If necessary, this volume can be filled with a dielectric, which in turn allows expanding its range of application. The wavelength of the additional radiator AN for given ratios is related to the wavelength of the primary radiator A by the ratio

АН , (5-8,5) А. При диэлектрическом заполненииAH, (5-8,5) A. When dielectric filling

00

Аи Ј(5-8,5) A-VeT,Ai Ј (5-8,5) A-VeT,

где ег - относительна диэлектрическа посто нна заполн ющего материала.where er is the relative dielectric constant of the filling material.

Предлагаема конструкци облучател позвол ет обеспечить эффективную работу в двух диапазонах, если каждый из облучателей функционирует в нескольких диапазонах , расширить его практическое применение.The proposed irradiator design allows for efficient operation in two ranges, if each of the irradiators operates in several ranges, to expand its practical application.

Claims

Invention Formula

The reflector antenna irradiator containing a horn and a counterreflector, made in the form of a cone with a vertex angle of 140-150 ° and a base diameter of (3-5) A, where 5 A is the wavelength, which is that, in order to ensure operation in two frequency bands, a flat disk with a diameter of (6-8) A was inserted, mounted coaxially with the cone at a distance from the base of the cone along the axis of the mirror antenna, and a system of exciters was inserted into the space between the base of the cone and the flat disk. pins of the second frequency range.

0

Editor A.Dolinich

Tehred M. Morgenthal

Order 2089 Circulation Subscription

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, 4/5 Raushsk nab.

Proofreader T.Paly