Вібраторна антенна решітка кругової поляризації

MnK6H01Q 21/06 Вібраторна антенна решітка кругової поляризації Винахід належить до області антенної техніки і може бути використаний в радіотехнічних системах різного призначення для випромінювання або прийому радіохвиль мікрохвильового діапазону з круговою поляризацією. Відома антена у вигляді симетричного дротяного вібратора. Аналог містить симетричний вібратор у вигляді двох металевих проводів однакової довжини і двопровідну фідерну лінію [1]. Недоліком аналогу є те, що він не може випромінювати радіохвилі кругової поляризації, а випромінює лінійно поляризовані радіохвилі. Відома також вібраторна антена типу «хвильовий канал». Аналог містить активний симетричний вібратор, позаду якого розміщений вібраторрефлектор, а спереду - декілька пасивних вібраторів директорів [2]. Недоліком аналогу є те, що він не може випромінювати радіохвилі кругової поляризації, а випромінює лінійно поляризовані радіохвилі. Прототипом вибрана вібраторна антенна решітка з рефлектором. Така антенна решітка складається з плоского полотна однакових симетричних напівхвильових вібраторів, двопровідних фідерних ліній для заживлення цих вібраторів і плоского металевого екрана. Апертура антенної решітки має форму прямокутника, а відстані між сусідніми вібраторами по горизонталі і вертикалі дорівнюють половині довжини хвилі Х/2. Екран антенної решітки встановлений на відстані чверті довжини хвилі 7J4 від полотна вібраторів і служить для екранування випромінювання антени в задню напівсферу. Вібратори антенної решітки заживлюються двопровідними фідерними лініями. Для забезпечення синфазності заживлення полярність підключення плечей сусідніх вібраторів до проводів фідерної лінії протилежна. г У літературі [1] на рис.12.6 показана антенна решітка з горизонтальних вібраторів. Така решітка випромінює радіохвилі горизонтальної поляризації. Для випромінювання радіохвиль кругової поляризації випромінюючий елемент решітки повинен складатися з двох взаємно перпендикулярних вібраторів, заживлюваних із зсувом фаз 90°, як показано на рис. 10.27 в літературі [1]. Умовно будемо вважати, що випромінюючий елемент антенної решітки-прототипу складається з двох взаємно перпендикулярних вібраторів, які заживлюються зі зсувом фаз 90°. При цьому всі горизонтальні вібратори решітки заживлюються синфазно, а всі вертикальні вібратори - теж синфазно, але із зсувом фаз 90° відносно горизонтальних вібраторів [1]. Недоліком прототипу є те, що при порівняно невеликій обмеженій кількості вібраторів антенна решітка буде мати погане спрямування і велику ширину головної пелюстки діаграми спрямування антени. Поліпшити направлені властивості антени шляхом збільшення розмірів апертури без збільшення кількості вібраторів за рахунок збільшення відстаней між сусідніми вібраторами звичайно не вдається, бо при цьому сильно зростають інтерференційні пелюстки діаграми направленості і їхній рівень стає порівняний з рівнем головної пелюстки. Тому практичний інтерес представляє задача зменшення ширини головної пелюстки діаграми спрямування антенної решітки без збільшення кількості вібраторів решітки і без значного збільшення рівня бокових та інтерференційних пелюсток. Можливе рішення такої задачі пропонується нижче. Другий недолік прототипу полягає в тому, що діаграми направленості антенної решітки в горизонтальній, вертикальній та інших осьових площинах антени значно відрізняються один від одного по формі, ширині головної пелюстки і рівню бокових пелюсток. В деяких випадках інколи потрібно мати ідентичні діаграми спрямування антени в усіх осьових площинах. Запропоноване нижче технічне рішення може забезпечити таку ідентичність діаграм спрямування антенної решітки. з Третій недолік прототипу полягає в тому, що фідерна система заживлення горизонтальних і вертикальних вібраторів антенної решіткипрототипу складна за конструкцією. Це пояснюється тим, що двопровідні фідерні лінії заживлення вертикальних вібраторів паралельні горизонтальним вібраторам і навпаки. Це ускладнює виконання фідерної системи антенної решітки мікрохвільового діапазону разом з вібраторами в мікросмужковому виконанні на загальній діелектричній підкладці. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення вибраторної антенної решітки кругової поляризації, в якій за рахунок установки вібраторів на полотні антени радіальними лінійками по концентричних колах і додаткового включення до складу антени постійних фазообертачів, пов'язаних з радіальними лінійками вібраторів, забезпечується поліпшення направлених властивостей антени при прийнятному рівні бокового випромінювання і заданій обмеженій кількості вібраторів, ідентичність діаграм спрямування в усіх осьових перетинах антени, а також спрощення фідерної системи антенної решітки і можливість виконання антени в мікросмужковому виконанні. Поставлена задача вирішується тим, що у вібраторній антенній решітці кругової поляризації, що містить симетричні напівхвильові вібратори на плоскому полотні антени, фідерну лінію і плоский металевий рефлектор; згідно з винаходом вібратори встановлені на полотні антени радіальними лінійками по концентричних колах, відстані між якими дорівнюють половині довжини хвилі, а кількість цих кіл парна, і пов'язані з двопровідними радіальними фідерними лініями в протилежній полярності у сусідніх вібраторів лінійки; до складу антени додатково включені постійні фазообертачі у вигляді відрізків двопровідних ліній відповідної довжини, кожний з яких пов'язаний зі своєю радіальною фідерною лінією; усі фазообертачі підключені паралельно до загальної фідерної лінії антени, а зсув фаз фазообертачів дорівнює 2nR 0 де ф - зсув фаз фазообертача; X - довжина хвилі в лінії фазообертача; Ro - радіус внутрішнього кола вібраторів; а - кут нахилу до горизонталі відповідної радіальної лінії. У співвідношенні (!) кут а нахилу до горизонталі радіальних фідерних ліній (або лінійок вібраторів) знаходиться в інтервалі -л/2