Широкосмуговий хвилевідно-рупорний випромінювач

Широкосмуговий хвилевідно-рупорний випромінювач, що містить розкрив (1) і горловину (2) з гребенями (3) та коаксіальну лінію (4) живлення, який відрізняється тим, що коаксіальна лінія (4) живлення розташована дотично до торця горловини (2) паралельно та симетрично широким її стінкам, причому у місці контакту зовнішнього провідника коаксіальної лінії (4) живлення з торцем горловини (2) прорізано щілину (8), яка з'єднує порожнини коаксіальної лінії (4) живлення та горловини (2), причому відрізок коаксіальної лінії (4) живлення, який містить щілину (8), виконаний з нерегулярним заповненням у вигляді діелектричної втулки (6) у формі зрізаного конуса, поміщеної на внутрішньому провіднику (5) коаксіальної лінії (4) живлення, яка закінчується узгодженим навантаженням (7). (19) (21) a201005691 (22) 11.05.2010 (24) 10.10.2011 (46) 10.10.2011, Бюл.№ 19, 2011 р. (72) МАНОЙЛОВ В'ЯЧЕСЛАВ ПИЛИПОВИЧ, ПАВЛЮК ВОЛОДИМИР ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ЖИТОМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA 88319 C2; 12.10.1009; 4 стор. RU 2207670 C1; 27.06.2003; 23 стор. EP 0257881 A2; 02.03.1988; 6 стор. US 2005078044 A1; 14.04.2005; 19 стор. RU 2237954 C1; 10.10.2004; 6 стор. UA 40135 A; 16.07.2001; 8 стор. RU 2258281 C1; 10.08.2005; 7 стор. US 4399341 A; 16.08.1983; 15 стор. US 4905013 A; 27.02.1990; 6 стор. US 4157550 A; 05.06.1979; 4 стор. 3 нового типу елемента узгодження з коаксіальною лінією живлення з метою покращення характеристик узгодження широкосмугового хвилевіднорупорного випромінювача з коаксіальною лінією живлення у частотному діапазоні з перекриттям до десяти разів при збереженні попередніх габаритних розмірів та компактності конструкції випромінювача. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що коаксіальна лінія живлення розташована дотично до торця горловини паралельно та симетрично широким її стінкам, причому у місці контакту зовнішнього провідника коаксіальної лінії живлення з торцем горловини прорізано довгу тонку щілину, яка з'єднує порожнини коаксіальної лінії живлення та горловини, причому відрізок коаксіальної лінії живлення, який містить довгу тонку щілину, виконаний з нерегулярним заповненням у вигляді діелектричної втулки у формі зрізаного конуса, поміщеної на внутрішньому провіднику коаксіальної лінії живлення, яка закінчується узгодженим навантаженням. Виконання елемента узгодження широкосмугового хвилевідно-рупорного випромінювача у вигляді довгої тонкої щілини, прорізаної в його торці, забезпечує компактність всієї конструкції. При цьому застосування узгодженого навантаження на кінці коаксіальної лінії живлення забезпечує компенсацію відбитої від елемента узгодження хвилі та послаблення резонансних явищ. За рахунок цього досягається покращення характеристик узгодження широкосмугового хвилевідно-рупорного випромінювача з коаксіальною лінією живлення. Суть винаходу пояснюється кресленнями. Перелік креслень: - на фіг. 1 наведено вигляд спереду: - на фіг. 2 наведено розріз А-А; - на фіг. 3 наведено розріз Б-Б; - на фіг. 4 наведено приблизну структуру електричного поля, яка пояснює основну ідею запропонованого широкосмугового хвилевіднорупорного випромінювача. Широкосмуговий хвилевідно-рупорний випромінювач (фіг. 1-3) містить розкрив 1, горловину 2 та два гребені 3, що є металевими та прикріплені до широких стінок розкриву 1 та горловини 2. Елемент узгодження широкосмугового хвилевіднорупорного випромінювача з коаксіальною лінією живлення (фіг. 1-3) складається з коаксіальної лінії 4 живлення, в якій на внутрішній провідник 5 надіта діелектрична втулка 6 у формі зрізаного конуса, узгодженого навантаження 7, та довгої тонкої щілини 8, прорізаної вздовж твірної коаксіальної лінії 4 живлення та у торці горловини 2 хвилевіднорупорного випромінювача в місці їх примикання. Коаксіальна лінія 4 живлення розташована в торці горловини 2 паралельно та симетрично широким її стінкам. Довга тонка щілина 8 з'єднує порожнини горловини 2 та коаксіальної лінії 4 живлення, має товщину, рівну розміру зазору між гребенями 3 та набагато меншу від середньої довжини хвилі робочого частотного діапазону. Довжина довгої тонкої щілини 8 вибрана приблизно рівною ширині горловини 2 або половині максимальної довжини хвилі робочого частотного 96218 4 діапазону. Хвильові опори коаксіальної лінії 4 живлення та горловини 2 вибрані однаковими та рівними 50 Ом. Розміри горловини 2 відповідають існуванню в ній основного типу хвиль: нижня частота робочого частотного діапазону антени повинна бути більшою критичної частоти хвилеводу горловини 2. Запропонований широкосмуговий хвилевіднорупорний випромінювач працює наступним чином. Для збудження основного типу хвилі у хвилеводі горловини 2 використовується коаксіальна лінія 4 живлення, що працює на хвилі типу Н11. Вказаний вищий тип електромагнітної хвилі у коаксіальній лінії 4 живлення утворюється з основного типу (ТЕМ) хвиль за рахунок дії нерегулярності у вигляді діелектричної втулки 6, яка виконана у формі зрізаного конуса і поміщена на внутрішній провідник 5. Стабільне збудження та поширення електромагнітної хвилі типу Н11 досягається підбором розмірів коаксіальній лінії 4 живлення та параметрів діелектричної втулки 6. Як показано в [4], критична довжина хвилі типу Н11 круглого (коаксіального) хвилеводу визначається довжиною границі поперечного перерізу коаксіалу. Дана обставина є важливою, оскільки вона дає можливість реалізувати збуджувач широкосмугової антени, котрий являє собою ділянку нерегулярної коаксіальної лінії, в якій діаметр зовнішнього провідника збільшується за рахунок застосування діелектрика. Хвилі інших вищих типів, а також всі відбиті хвилі поглинаються за допомогою узгодженого навантаження 7. Зв'язок нерегулярної ділянки коаксіальної лінії 4 живлення та горловини 2 здійснюється за допомогою довгої тонкої щілини 8. При поширенні електромагнітної хвилі вздовж нерегулярної ділянки коаксіальної лінії 4 живлення відбувається поступова передача енергії в довгу тонку щілину 8 та до горловини 2. Приблизна структура електричного поля в поперечному перерізі коаксіальної лінії 4 живлення, довгої тонкої щілини 8 та між гребенями 3 горловини 2 наведено на фіг. 4. На даній фігурі пояснено утворення хвилі типу Н11 в коаксіальній лінії 4 живлення та збудження хвилі основного типу у горловині 2 широкосмугового хвилевіднорупорного випромінювача. Апробація запропонованого широкосмугового хвилевідно-рупорного випромінювача здійснювалась шляхом математичного та програмного моделювання, а також експериментальних досліджень, котрі передбачають визначення залежності величини коефіцієнта стоячої хвилі за напругою (КСХН) від частоти у зазначеному діапазоні при різних значеннях відносної діелектричної проникності діелектричної втулки 6. За даними експериментальних досліджень запропонованого широкосмугового хвилевідно-рупорного випромінювача встановлено, що максимальний КСХН (близько 2,3) спостерігається поблизу нижньої границі досліджуваного частотного діапазону - між 2,2 та 2,8 ГГц. На інших ділянках частотного діапазону від 1,8 до 18 ГГц спостерігається КСХН  1,6. При однакових з прототипом розмірах апертури (для досягнення необхідних характеристик спрямованості) 5 запропонований широкосмуговий хвилевіднорупорний випромінювач має менші поздовжні розміри та є більш компактним. Джерела інформації: 1. Широкополосный волноводно-рупорный излучатель. А.с. № 2237954. -2004.10.10. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 96218 6 2. Kerr J. L. Short axial length broadband horns // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Vol. AP-21, № 5. - September 1973, - P. 710-714. 3. Dual ridge horn antenna. United States Patent № 6995728. Rodriguez V. -Feb. 2006.-19 p. 4. Нефедов E. И. Открытые коаксиальные резонансные структуры. - М.: Наука. - 1982. - 220 с. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601