Рупорна антена колової поляризації

Рупорна антена колової поляризації, що містить послідовно встановлені пірамідальний рупор (13) та відрізок (1) квадратного хвилеводу з фазуючою секцією, по кутах якого прорізані дві гантельні щілини (3, 4), які навантажені коаксіальними лініями (7,8), а на короткозамикаючій стінці (9) встановлена поглинаюча пластина (10), яка відрізняється тим, що додатково введений діелектричний конус (11) з поглинаючими канавками (12), який прикріплений до поглинаючої пластини (10), а фазуюча секція виконана у вигляді трапецієподібної діелектричної пластини (2) і встановлена по діагоналі відрізка (1) квадратного хвилеводу, дві гантельні щілини (3, 4) якого виконані неоднорідними. Винахід належить до галузі радіотехніки, а саме - до антен та пристроїв НВЧ, і може бути використаний у складі антенних решіток, дзеркальних антен або у вигляді самостійних антен [1, 2]. Найбільш близькою за сукупністю суттєвих ознак до винаходу і вибраною як прототип є рупорна антена колової поляризації [3, рис. 1 с. 450]. Спільними елементами конструкцій антенипрототипу і антени-винаходу є послідовно встановлені пірамідальний рупор та відрізок квадратного хвилеводу з фазуючою секцією, по кутах якого прорізані дві довгі гантельні щілини, навантажені коаксіальними лініями, а на короткозамикаючій стінці встановлена поглинаюча пластина. Але на відміну від антени-винаходу, в антеніпрототипі хвилевідне навантаження виконано лише у вигляді поглинаючої пластини, встановленої на короткозамикаючій стінці. Тому відбита хвиля від хвилевідного навантаження є досить великою, що призводить до значної ефективної поверхні розсіювання. А фазуюча секція в антені-прототипі розташована в центрі відрізка квадратного хвилеводу, що зумовлює його слабке узгодження з двома довги ми гантельними щілинами та нерівномірний розподіл електромагнітного поля в них. Крім того, дві довгі гантельні щілини, прорізані по кутах відрізка квадратного хвилеводу, виконані однорідними, отже, мають малу широкосмуговість, що зумовлює, відповідно, і малу широкосмуговість антени-прототипу в цілому. Таким чином, суттєвими недоліками антенипрототипу є мала широкосмуговість, слабке узгодження відрізка квадратного хвилеводу з двома довгими гантельними щілинами та велика ефективна поверхня розсіювання. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення рупорної антени колової поляризації шляхом того, що введений діелектричний конус з поглинаючими канавками, прикріплений до поглинаючої пластини, а фазуюча секція виконана у вигляді трапецієподібної діелектричної пластини і встановлена по діагоналі відрізка квадратного хвилеводу, дві довгі гантельні щілини якого виконані неоднорідними. Завдяки тому, що введено додаткове хвилевідне навантаження у вигляді діелектричного конуса з поглинаючими канавками, прикріплене до поглинаючої пластини, зменшується рівень відбитої (19) UA (11) 96661 (13) C2 (21) a201003902 (22) 06.04.2010 (24) 25.11.2011 (46) 25.11.2011, Бюл.№ 22, 2011 р. (72) МАНОЙЛОВ В'ЯЧЕСЛАВ ПИЛИПОВИЧ, СИДОРЧУК ОЛЬГА ЛЕОНІДІВНА (73) ЖИТОМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) Манойлов В.П., Сидорчук О.Л. Малогабаритна рупорна антена кругової поляризації зі зменшеною ЕПР. – Вісник ЖДТУ №3 (50), стор. 147-153 SU 1233228 A1; 23.05.1986; 2 стор. US 2005110695 A1; 26.05.2005; 9 стор. GB 818447 A; 19.08.1959; 5 стор. SU 1755345 A1; 15.08.1992; 6 стор. RU 2006126871 A; 27.01.2008; 1 стор. RU 2109377 C1; 20.04.1998; 7 стор. SU 1758733 A1; 30.08.1992; 3 стор. 3 хвилі, що призводить до зменшення ефективної поверхні розсіювання. Оскільки фазуюча секція виконана у вигляді трапецієподібної діелектричної пластини, встановленої по діагоналі відрізка квадратного хвилеводу, поліпшується розподіл електромагнітного поля у двох довгих гантельних щілинах та поліпшується узгодження хвилеводу з ними. А дві довгі гантельні щілини виконані неоднорідними і тому працюють у всій смузі відрізка квадратного хвилеводу, що значно збільшує широкосмуговість всієї антени. Таким чином, рупорна антена колової поляризації, що пропонується, працює в широкій смузі частот (більше 35 %), має гарне узгодження двох довгих гантельних щілин з відрізком квадратного хвилеводу і малу ефективну поверхню розсіювання. Суть винаходу пояснюється кресленням. Перелік креслень: - фіг. 1 - зображено рупорну антену колової поляризації; - фіг. 2 - конструкція діелектричного конуса з поглинаючими канавками. Рупорна антена колової поляризації (фіг. 1) містить відрізок 1 квадратного хвилеводу, по діагоналі якого встановлена фазуюча секція у вигляді трапецієподібної діелектричної пластини 2. По кутах відрізка 1 квадратного хвилеводу прорізані дві довгі гантельні щілини 3, 4. Вони виконані неоднорідними, мають дві гантелі 5 і 6 та навантажені коаксіальними лініями 7 і 8. На кінці відрізка 1 квадратного хвилеводу є короткозамикаюча стінка 9, на якій встановлена поглинаюча пластина 10. До неї по центру прикріплений діелектричний конус 11, в якому прорізані поглинаючі канавки 12, де напилена поглинаюча плівка. До відрізка 1 квадратного хвилеводу приєднаний пірамідальний рупор 13. На фіг. 2 показана конструкція діелектричного конуса 11 з поглинаючими канавками 12. Запропонована рупорна антена колової поляризації працює таким чином. Якщо на розкрив пірамідального рупора 13 падає плоска електромагнітна хвиля, то її можна представити у вигляді двох хвиль правого і лівого обертання: Н10, Н01. Пройшовши фазуючу секцію у вигляді трапецієподібної діелектричної пластини 2, ці дві хвилі одержують додатковий набіг фази 90°. Одна з цих хвиль, наприклад, Н10, на прийом якої розрахована одна з двох довгих гантельних щілин, наприклад, 3, матиме складові електромагнітного поля синфазні, і ця хвиля буде їх збуджувати. При цьому інша довга гантельна щілина 4 збуджуватись не буде, оскільки складові магнітного поля будуть на ній у протифазі. А хвиля Н01 протилежного обертання, пройшовши фазуючу секцію, навпаки, матиме складові 96661 4 електромагнітного поля у протифазі біля довгої гантельної щілини 3 і збуджувати її не буде, а на довгій гантельній щілині 4 електромагнітне поле буле у фазі, і довга гантельна щілина 4 буде збуджуватись. Таким чином хвилі лівого і правого обертання проходять у дві довгі гантельні щілини 3 і 4, а далі, по двох коаксіальних лініях 7 і 8, - у приймальний пристрій (на кресленні не показаний). Хвилі вищих типів, що з'явилися у пірамідальному рупорі 13, частково поглинаються, пройшовши діелектричний конус 11 з поглинаючими канавками 12, і, відбившись від поглинаючої пластини 10, остаточно поглинаються у діелектричному конусі 11. При цьому досягається зниження рівня відбитого електромагнітного поля вищих хвиль, що веде до зменшення рівня бічних пелюсток, отже, і зменшення ефективної поверхні розсіювання антени. Запропонована конструкція рупорної антени колової поляризації суміщає в собі дві антени хвиль лівого і правого обертання. При одночасному живленні обох довгих гантельних щілин антена випромінює хвилю колової поляризації або лінійно-поляризований сигнал. При роботі як випромінювач разом із дзеркальними антенами запропонована антена повинна працювати з двома ортогональними поляризаціями і забезпечувати однакову ширину головної пелюстки в Е- і Н- площинах в смузі частот відрізка 1 квадратного хвилеводу. Для рівномірного випромінювання дзеркала необхідно, щоб діаграма спрямованості випромінювача мала мінімальну кількість бічних пелюсток, тобто малу ефективну поверхню розсіювання. Проведені дослідження запропонованої рупорної антени колової поляризації у діапазоні 8-12 ГГц показали, що ефективна поверхня розсіювання дорівнювала 35-38 дБ, коефіцієнт еліптичності становив 0,82-0,85, діаграма спрямованості була 55-65° на рівні 0,5, коефіцієнт стоячої хвилі становив 1,25-1,35, а втрати - 0,5-0,7 дБ. Таким чином, проведені вдосконалення рупорної антени колової поляризації дозволили вирішити поставлену задачу. Джерела інформації: 1. Чернышев В.П. Антенно-фидерные устройства радиосвязи и радиовещания. - М.: Связь, 1978. – 288 с. 2. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. - М: Связь, 1977. - 440 с. 3. Манойлов В.Ф., Павлюк В.В., Сидорчук О.Л. Рупорная антенна круговой поляризации с уменьшенной ЭПР. - В кн. 19-й Международной конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо-2009). - Севастополь, Украина. - Т. 2. - С. 450-451. 5 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 96661 6 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