Волноводно-стержневой антенный элемент с коаксиальным возбуждением

Полезная модель относится к антенным элементам волноводно-стержневого типа. Ее использование в составе фазированных антенных решеток (ФАР) и активных фазированных антенных решеток (АФАР), работающих в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ), обеспечивает улучшение технико-эксплуатационных характеристик антенной решетки. Техническим результатом при осуществлении полезной модели является снижение потерь мощности СВЧ на излучение и прием в антенном элементе. 1 з.п. ф-ла, 1 илл.

Полезная модель относится к антенным элементам волноводно-стержневого типа и может быть использована в фазированных антенных решетках (ФАР) и активных фазированных антенных решетках (АФАР).

Известен волноводно-стержневой антенный элемент проходной ФАР, характеризующийся тем, что он содержит фазовращатель с намагничивающей обмоткой, цилиндрический ферритовый стержень, первый и второй круглые двухступенчатые волноводы, при этом цилиндрический ферритовый стержень состоит из трех частей - центрального, первого и второго боковых ферритовых стержней, причем центральный стержень выполнен из феррита с высокой намагниченностью и установлен внутри намагничивающей обмотки, а первый и второй боковые стержни - из феррита с низкой намагниченностью, поверхность центрального и большая часть поверхности первого и второго боковых ферритовых стержней металлизированы и образуют круглый волновод; первым излучателем является обращенный в сторону пространства свободный от металлизации конец первого бокового ферритового стержня цилиндрической формы с фаской, который помещен соосно в первый отрезок первого круглого двухступенчатого волновода большего диаметра, выполненного в соответствии с периодом решетки в металлической плите, образующей конструктивную основу ФАР, при этом торец первого излучателя имеет воздушный зазор с поверхностью первой диэлектрической вставки, установленной во втором отрезке первого двухступенчатого волновода, который имеет несколько больший диаметр по сравнению с первым отрезком и сообщается с пространством; вторым излучателем является свободный от металлизации конец второго бокового ферритового стержня цилиндрической формы с фаской, который помещен соосно в первый отрезок второго круглого двухступенчатого волновода большего диаметра, выполненного в соответствии с периодом решетки в съемной электропроводящей панели, причем торец второго излучателя имеет воздушный зазор с поверхностью второй диэлектрической вставки, установленной во втором отрезке второго двухступенчатого волновода, который имеет несколько больший диаметр по сравнению с первым отрезком и сообщается с пространством со стороны облучателя антенны [1].

По установившейся терминологии АФАР называется многоканальная антенна, у которой к каждому излучателю подключен передатчик (усилитель мощности) или приемник. Типичная структурная схема АФАР имеет три составные части, выполняющие различные функции: решетку излучателей, делители мощности и систему формирования и управления луча антенны. Система формирования и управления луча антенны создает необходимое распределение амплитуд и фаз сигнала в излучателях решетки. Эта система содержит набор усилителей мощности, набор фазовращателей, а также набор согласующих цепей. Каждый излучатель соединяется последовательно с согласующей цепью, усилителем мощности и фазовращателем, образуя один канал АФАР.

Причины, препятствующие применению известного волноводно-стержневого антенного элемента в АФАР, заключаются в следующем. Необходимость включения в приемо-передающий канал дополнительных радиоэлектронных элементов (усилители мощности, приемник и т.д.) приводит к тому, что в волноводно-стержневом элементе не может быть использован цельный ферритовый стержень, а каждый из излучателей АФАР представляет собой короткозамкнутую структуру, возбуждаемую коаксиально-волноводным переходом. При построении АФАР с фидерным возбуждением можно использовать только одну короткозамкнутую структуру.

Сущность полезной модели состоит в следующем. Ее задачей является возможность применения ее в качестве излучателя АФАР при сохранении высоких технико-эксплуатационных характеристик. Технический результат при осуществлении полезной модели выражается в снижении потерь мощности СВЧ на излучение и прием в антенном элементе АФАР.

Указанный технический результат достигается тем, что возбуждение волноводно-стержневого антенного элемента осуществляется с помощью одного штыря для линейной поляризации или с помощью двух взаимоперпендикулярных штырей для круговой поляризации, установленных в отверстия в стержне, где каждый из штырей представляет собой продолжение центральной жилы с диэлектрической изоляцией запитывающего коаксиального кабеля.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображено: фиг.1 - конструкция волноводно-стержневого антенного элемента с коаксиальным возбуждением.

В состав волноводно-стержневого антенного элемента, выполненного в металлической плите (1), образующей конструктивную основу АФАР, входят диэлектрический стержень (2), n-ступенчатый волновод (3) и диэлектрическая вставка (4). При этом излучатель АФАР представляет собой короткозамкнутый волновод (5), возбуждаемый коаксиально-волноводным переходом, где (6) - плоскость короткого замыкания. Для установки элементов возбуждения (одного штыря или двух взаимоперпендикулярных штырей) (7) в диэлектрическом стержне должны быть просверлены два радиальных взаимоперпендикулярных «глухих» отверстия (для создания линейной поляризации - одно отверстие) диаметром порядка 1 мм, разнесенных вдоль оси стержня на расстояние порядка 1 мм. Глубина отверстий равна половине диаметра стержня. Компенсация фазовых сдвигов в возбудителях осуществляется за счет разницы в длинах коаксиальных линий. Должно быть обеспечено надежное электроконтактное соединение экрана кабеля с корпусом волновода.

Литература:

1. RU 30215 Н01Р 1/16, Н01Q 21/00, 2002.

Волноводно-стержневой антенный элемент для фазированных антенных решеток (ФАР) и активных фазированных антенных решеток (АФАР), отличающийся тем, что возбуждение волноводно-стержневого антенного элемента осуществляется с помощью одного штыря для линейной поляризации или с помощью двух взаимно перпендикулярных штырей для круговой поляризации, установленных в отверстия в стержне, где каждый из штырей представляет собой продолжение центральной жилы с диэлектрической изоляцией запитывающего коаксиального кабеля.