Двухдиапазонный ka/ku рупорный облучатель антенны и преобразователь для возбуждения ортогональных мод (пом)

Номер патента: 3662

Опубликовано: 28.08.2003

Автор: Верстратен Ги

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Двухдиапазонный преобразователь более высокого и более низкого частотных диапазонов с круглым коаксиальным волноводным облучателем, первым разветвлением для подсоединения внешнего волновода более низкого частотного диапазона коаксиального волноводного облучателя, по меньшей мере, к двум прямоугольным или гребенчатым волноводам, смещенным от продольной оси преобразователя, вторым разветвлением для подсоединения, по меньшей мере, двух прямоугольных или гребенчатых волноводов к следующему волноводу и третьим разветвлением для подсоединения внутреннего волновода коаксиального волноводного облучателя к волноводу более высокого частотного диапазона, отличающийся тем, что указанный преобразователь содержит, по меньшей мере, первую и вторую части, образующие при соединении первую плоскость, по существу, перпендикулярную продольной оси, и включающие, по меньшей мере, часть волновода более высокого диапазона, проходящую между соединенными поверхностями первой и второй частей.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что волновод более высокого частотного диапазона проходит от внутреннего волновода коаксиального облучателя в направлении под углом к продольной оси.

3. Преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что волновод более высокого частотного диапазона проходит от внутреннего волновода коаксиального облучателя в направлении, по существу, перпендикулярном продольной оси.

4. Преобразователь по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно содержит уплотнение от доступа воды, обеспеченное между первой и второй частями в первой плоскости соединения.

5. Преобразователь по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что все разветвления содержат устройства согласования полных сопротивлений.

6. Преобразователь по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что дополнительно содержит рупорный облучатель, присоединенный к коаксиальному облучателю.

7. Преобразователь по п.6, отличающийся тем, что рупорный облучатель имеет внутреннюю ребристость.

8. Преобразователь по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что первое и второе разветвления содержат третью и четвертую части, которые соединены с первой и второй частями соответственно вдоль плоскостей, параллельных первой плоскости.

9. Преобразователь по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что рупор соединен с уплотнением с первой частью разветвления вдоль плоскости, параллельной первой плоскости.

10. Преобразователь по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что диэлектрическая стержневая антенна расположена во внутреннем волноводе на конце, обращенном к рупору.

11. Преобразователь по п.10, отличающийся тем, что ширина луча стержневой антенны меньше угла раствора рупора.

12. Преобразователь по п.10 или 11, отличающийся тем, что конец внутреннего волновода снабжен устройством для предотвращения обратного излучения от стержневой антенны.

13. Преобразователь по п.12, отличающийся тем, что устройство предотвращения обратного излучения имеет раструб, открывающийся вовне в направлении рупора.

14. Преобразователь по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что более низкий частотный диапазон составляет от 10,7 до 12,7 ГГц, а более высокий частотный диапазон составляет от 29,5 до 30 ГГц.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Представленное изобретение имеет отношение к двухдиапазонному рупорному облучателю антенны и преобразователю для возбуждения ортогональных мод (ПОМ) для использования с наземно-спутниковым параболическим отражателем. Предшествующий уровень техники В идеале, двухдиапазонный рупорный облучатель должен обеспечивать одновременное освещение параболического отражателя со смещением (с отношением F/D около 0,5) на двух частотах, к примеру на частотных диапазонах Ku и Kа. Произведенные в обоих частотных диапазонах радиолучи антенны должны центрироваться по одной оси направления максимума диаграммы направленности. Это требует использования одного облучателя для обоих частотных диапазонов. Основной функцией ПОМ является обеспечение развязки сигналов в двух частотах, к примеру частотных диапазонов Kа и Ku. К примеру, ПОМ должен обеспечивать одновременную передачу от рупорного облучателя к порту частотного диапазона Ku частотного диапазонаKu обоих направлений поляризации (вертикального и горизонтального) и обеспечивать передачу от порта частотного диапазона Kа к рупорному облучателю частотного диапазона Kа одного из обоих направлений поляризации (вертикального или горизонтального). Это означает,что существует два возможных варианта ПОМ в зависимости от направления поляризации частотного диапазона Kа. В патенте США 5.003.321 описывается двухчастотный облучатель, содержащий высокочастотный зонд, установленный концентрическим образом с низкочастотным рупорным облучателем. Концентрический круглый волновод имеет первое разветвление в виде крестовины,установленное рядом с горлом низкочастотного облучателя, которое разветвляется на четыре, в основном, прямоугольных волновода с нестандартной осью, проходящих параллельно центральной оси волновода. Эти волноводы и проводимые через них низкочастотные сигналы затем повторно объединяются во втором разветвлении в виде крестовины, которое является коаксиальным, с низкочастотным облучателем,высокочастотным зондом и первым разветвлением в виде крестовины. Высокочастотный облучатель вводится между двумя из четырех параллельных волноводов с нестандартной осью. Известное устройство имеет продольную щель. Эта щель приводит к комплексному соединению и уплотнению поверхностей в конце низкочастотного рупорного облучателя и в позиции, где высокочастотный зонд выводится от оси. Сущность изобретения Представленное изобретение может обеспечить двухдиапазонный преобразователь, более высокого и более низкого частотных диапазонов, с круглым коаксиальным волноводным облучателем, первым разветвлением для под 003662 2 соединения внешнего волновода более низкого частотного диапазона коаксиального волноводного облучателя, по меньшей мере, к двум прямоугольным или гребенчатым волноводам,смещенным от продольной оси преобразователя, вторым разветвлением для подсоединения,по меньшей мере, двух прямоугольных или гребенчатых волноводов к следующему волноводу и третьим разветвлением для подсоединения внутреннего волновода коаксиального волноводного облучателя к волноводу более высокого частотного диапазона, согласно изобретению преобразователь сформирован, по меньшей мере, из двух частей, соединенных через первую плоскость, перпендикулярную продольной оси и включающую внутри соединения часть волновода более высокого частотного диапазона. Под более высокой и более низкой частотой подразумевается наличие разности частоты между более высоким и более низким диапазонами. Обычно диапазоны не перекрываются. Предпочтительно в плоскости первого соединения обеспечивается уплотнение от доступа воды. Предпочтительно все разветвления содержат устройства согласования полных сопротивлений. Рупорный облучатель может быть присоединен к коаксиальному облучателю. Предпочтительно рупорный облучатель имеет ребристость. Первое и второе разветвления могут обеспечиваться дополнительными частями,которые соединяются с другими частями вдоль плоскостей, параллельных первой плоскости. Предпочтительно рупор присоединен с уплотнением к первой части соединения вдоль плоскости, параллельной первой плоскости. Предпочтительно во внутреннем волноводе на конце,развернутом к рупору, расположена диэлектрическая стержневая антенна. Конец внутреннего волновода предпочтительно обеспечивается устройством для предотвращения обратного излучения из стержневой антенны. Предпочтительно устройство имеет раструб рупора, открывающийся вовне в направлении рупора. Преобразователь, предусмотренный представленным изобретением, допускает присоединение волновода более высокой частоты к внутреннему волноводу коаксиального волновода таким образом, что волновод более высокой частоты проходит под углом к продольной оси преобразователя. Волновод более высокой частоты проходит, в основном, под углом 90 к продольной оси волновода. Это выгодно отличает представленное изобретение от тех двухдиапазонных преобразователей, которые выделяют волноводы более высокого и более низкого частотных диапазонов параллельно продольному направлению. Ниже будет описано представленное изобретение согласно следующим чертежам. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - схематическая блок-схема ПОМ и облучателя согласно варианту осуществления представленного изобретения. 3 Фиг. 2 - схематический фронтальный вид варианта осуществления, показанного на фиг. 1. Фиг. 3 - схематическое продольное сечение под углом 45 к вертикали варианта осуществления ПОМ и облучателя согласно представленному изобретению. Фиг. 4 - схематическое продольное вертикальное сечение варианта осуществления, соответствующего фиг. 3. На фиг. 5-8 показаны разные виды с первой по четвертую части 50 ПОМ согласно варианту осуществления представленного изобретения. На фиг. 5 а-5f показано соответственно: 5 а вид сбоку вертикального сечения через первую часть 50; 5b - вид уплотнения, обращенный ко второй части 60, в направлении к рупору; 5 с вид сбоку; 5d - вид поверхности, присоединенной к рупору; 5 е - вид сбоку; и 5f - вид сечения через первую часть 50 по линии в 45 к вертикали на фиг. 5b, проходящего через осевую линию преобразователя. На фиг. 6 а-6h показано соответственно: 6 а вид сбоку сечения вертикально через вторую часть 60; 6b - вид уплотнения, обращенный к третьей части 70, в направлении к рупору; 6 с вид сбоку; 6d - вид поверхности, присоединенной к первой части 50; 6 е - вид сбоку; 6f - вид сечения по горизонтальной линии на фиг. 6b; 6g вид сбоку, и 6h - вид сечения через вторую часть 60 по линии в 45 к вертикали на фиг. 6b, проходящего через осевую линию преобразователя. На фиг. 7 а-7h показано соответственно: 7 а вид сбоку вертикального сечения через третью часть 70; 7b - вид поверхности, уплотненной ко второй части 60; 7 с - вид сбоку; 7d - вид поверхности, присоединенной к четвертой части 80; 7 е - вид сбоку; 7f - вид сечения по горизонтальной линии на фиг. 7b; 7g - вид сбоку; и 7h вид сечения через третью часть 70 по линии в 45 к вертикали на фиг. 7b, проходящего через осевую линию преобразователя. На фиг. 8 а-8f показано соответственно: 8 а вид сбоку вертикального сечения через четвертую часть 80; 8b - вид уплотнения, обращенный к третьей части 70; 8 с - вид сбоку; 8d - вид поверхности, присоединенной к МШБ; 8 е - вид сбоку; и 8f - вид сечения через четвертую часть 80 по линии в 45 к вертикали на фиг. 8b, проходящего через осевую линию преобразователя. Фиг. 9 - схематическое сечение рупорного облучателя для использования с вариантом осуществления, показанным на фиг. 5-8. Фиг. 10 - схематическое сечение внутреннего волновода для использования с вариантом осуществления, показанным на фиг. 5-9. Фиг. 11 - схематическое сечение стержня антенны для использования с внутренним волноводом, показанным на фиг. 10. На фиг. 12 показаны диаграммы направленности зеркальной антенны со смещенным облучателем диаметром 75 см, оборудованной двухдиапазонным облучателем/ПОМ согласно представ 003662 4 ленному изобретению: кривая А показывает совпадающую по поляризации азимутальную диаграмму направленности частотного диапазона Ku на 11,2 GHz, кривая В показывает поперечную по поляризации азимутальную диаграмму направленности частотного диапазона Ku на 11,2 GHz. На фиг. 13 показаны диаграммы направленности зеркальной антенны со смещенным облучателем диаметром 75 см, оборудованной двухдиапазонным облучателем/ПОМ согласно представленному изобретению: кривая А показывает совпадающую по поляризации угломестную диаграмму направленности частотного диапазона Ku на 11,2 GHz, кривая В показывает поперечную по поляризации угломестную диаграмму направленности частотного диапазона Ku на 11,2 GHz. На фиг. 14 показаны диаграммы направленности зеркальной антенны со смещенным облучателем диаметром 75 см, оборудованной двухдиапазонным облучателем/ПОМ согласно представленному изобретению: кривая А показывает совпадающую по поляризации азимутальную диаграмму направленности частотного диапазона Kа на 29,734 GHz, кривая В показывает поперечную по поляризации азимутальную диаграмму направленности частотного диапазона Kа на 29,734 GHz. На фиг. 15 показаны диаграммы направленности зеркальной антенны со смещенным облучателем диаметром 75 см, оборудованной двухдиапазонным облучателем/ПОМ согласно представленному изобретению: кривая А показывает совпадающую по поляризации угломестную диаграмму направленности частотного диапазона Kа на 29,734 GHz, кривая В показывает поперечную по поляризации угломестную диаграмму направленности частотного диапазона Kа на 29,734 GHz. Описание поясняющих вариантов осуществления Хотя представленное изобретение будет описано со ссылкой на некоторые варианты осуществления и чертежи, оно не ограничивается ими, а лимитируется только прилагаемой формулой изобретения. На фиг. 1 схематично показана структурная схема ПОМ и облучателя 1 согласно представленному изобретению. Она содержит рупорный облучатель 3 с апертурой 4 облучателя и ПОМ 2. Согласно варианту осуществления представленного изобретения ПОМ 2 оборудован первым портом 5 для первой частоты, к примеру,частотного диапазона Kа, обычно используемым для передачи (но не ограничивается этим) и вторым портом 7 для второй частоты, к примеру,частотного диапазона Ku, обычно используемым для приема (но не ограничивается этим). Предпочтительно оба порта 5 и 7 имеют стандартные интерфейсы, обеспечивающие подсоединение к блоку передатчика частотного диапазона Kа и стандартному МШБ (малошумящему блочному 5 преобразователю с понижением частоты) частотного диапазона Ku соответственно. На фиг. 2 схематично показан фронтальный вид ПОМ и облучателя 1 при направлении взгляда в апертуру 4 облучателя. Эта и следующие фигуры представляют вариант осуществления ПОМ и облучателя для горизонтальной поляризации в частотном диапазоне Kа. Вариант для вертикальной поляризации в частотном диапазоне Kа получается поворотом облучателя на 90 вокруг центральной оси 6. На фиг. 3 схематично показан вид продольного сечения ПОМ и облучателя 1 в любой из плоскостей, расположенных под углом 45 к вертикальной продольной плоскости. ПОМ и облучатель 1 выполнены из проводящего материала, такого как металл, и содержат секцию 11 ребристого рупора, имеющую ребристость 36,область 12 перехода из круглого волновода 21 в коаксиальный волновод 22 и секцию согласования полных сопротивлений, содержащую диэлектрическую стержневую антенну 28 для формирования луча высокочастотного центрального волновода 24, секцию 13 коаксиального волновода, в которой низкочастотный круглый концентрический волновод 23 окружает расположенный по оси высокочастотный центральный круглый волновод 24, первое Нплоскостное разветвление 14 коаксиального волновода в виде крестовины с четырьмя портами 25 прямоугольных или гребенчатых волноводов, секцию 15 межсоединения для четырех прямоугольных или гребенчатых волноводов 26,имеющих два Е-плоскостных изгиба 33, второе Н-плоскостное разветвление 16 круглого волновода в виде крестовины с 4 портами 27 прямоугольных или гребенчатых волноводов 27 и круглый волновод 17 с интерфейсом 35 круглого волновода (частотный диапазон Ku). Предпочтительно выдвинутый конец внутреннего волновода 24, развернутый к рупору 11,имеет раструб 29 трубки, раскрывающийся вовне в направлении рупора 11. Этот раструб 29 уменьшает вход высокочастотных сигналов в низкочастотный облучатель. Предпочтительно первая и вторая крестовины 14 и 16 имеют устройства 30 и 32 согласования полных сопротивлений соответственно, которые могут быть осуществлены в форме ступенек. На фиг. 4 схематично показано сечение ПОМ 2 в вертикальной плоскости. Удаленный от рупора 11 конец высокочастотного волновода 24 имеет переход 37 от круглого волновода (24) к прямоугольному или гребенчатому волноводу(41), Н-плоскостной изгиб 39 волновода и интерфейс 40 прямоугольного волновода (частотный диапазон Kа). Переход 37 предпочтительно имеет устройство 38 согласования полных сопротивлений типа ступенек, и изгиб 39 предпочтительно имеет устройство 42 согласования полных сопротивлений. 6 Функционирование в частотном диапазоне Ku Ребристый рупорный облучатель 11 собирает входящую сферическую волну от параболического зеркала отражателя (не показано) и преобразует эту волну в ТЕ 11-волну (магнитную волну), распространяющуюся в секции 21 круглого волновода в раскрыве рупора 11. Диэлектрическая стержневая антенна 28 выполнена из материала с низкой диэлектрической проницаемостью, и ее наличие не будет значительно воздействовать на это распространение и не будет значительно воздействовать на свойства излучения ребристого рупора 11. В переходе 12 от круглого 21 к коаксиальному волноводу 22 сигналу приходится распространяться между внешней и внутренней трубками 23, 24, в то время как для предотвращения распространения во внутренней трубке частотного диапазона Ku диаметр внутренней трубки 24 является достаточно малым (и, следовательно, критическая частота круглого волновода,сформированная этой трубкой, достаточно высока). Распространяемый в коаксиальном волноводе 22 сигнал формируется внешней и внутренней трубками 23, 24 согласно ТЕ 11-волне. Необязательные дополнительные ступеньки 9 в диаметре внешней трубки 23 обеспечивают согласование неоднородности, формируемой при переходе в области 12 перехода от круглого волновода к коаксиальному. Секция 13 коаксиального волновода завершается Н-плоскостным волноводным разветвлением 14 в виде крестовины с 4 ветвями 26 прямоугольных волноводов. В зависимости от поляризации входящего сигнала сигнал будет разделен между двумя парами ветвей 26, с каждой парой, расположенной в одной 45 плоскости. Сигнал будет разделен равномерно между двумя ветвями 26, образующими пару. Четыре ветви 26 прямоугольных волноводов подсоединены Е-плоскостными изгибами 33 и секцией 15 межсоединения к другому Нплоскостному разветвлению 16 в виде крестовины, которое собирает сигнал, исходящий из четырех ветвей 26, и объединяет его в круглый волновод 17. Поляризация сигнала, выходящего из секции 17 круглого волновода, будет такой же, как поляризация исходного сигнала, входящего в секцию 13 коаксиального волновода,потому что четыре прямоугольных ветви 26 имеют одинаковую длину. Затем принятый сигнал, независимо от поляризации, поступает к интерфейсу 35 круглого волновода. Согласно представленному изобретению вариант осуществления ПОМ и облучателя 1 с одной поляризацией может быть получен путем исключения одной пары ветвей 26 прямоугольного волновода и замены второго Нплоскостного разветвления 16 в виде крестовины Е-плоскостным Т-образным разветвлением 7 прямоугольных волноводов. Интерфейс 35 заменяется портом прямоугольного волновода. Функционирование в частотном диапазоне Kа Передаваемый по частотному диапазонуKа сигнал возбуждается в порт 40 прямоугольного волновода через Н-плоскостной изгиб 39 волновода. Он направляется к Н-плоскостному переходу 37 от прямоугольного к круглому волноводу, включающему ступеньку 38 согласования. Этот переход направляет сигнал во внутреннюю трубку 24, где он будет распространяться в круговой ТЕ 11-волне. Круглый волновод, сформированный этой внутренней трубкой 24, служит в качестве возбудителя для диэлектрической стержневой антенны 28. Диэлектрическая стержневая антенна 28 возбуждается в гибридную НЕ 11-волну цилиндрического диэлектрического волновода. В конце внутренней трубки 24 обеспечивается раструб 29 для уменьшения обратного излучения диэлектрической стержневой антенны 28, а также для возбуждения требуемой НЕ 11-волны. Диэлектрическая стержневая антенна 28 имеет два трапециевидных конца, один трапециевидный конец для обеспечения согласования с круглым волноводом 24, а другой трапециевидный конец для обеспечения согласования со свободным пространством. Диэлектрическая стержневая антенна 28,поддерживающая НЕ 11-волну, осуществляет излучение аналогично ребристому рупору облучателя с идентичными диаграммами направленности в Е- и Н-плоскостях и низком уровне поперечной поляризации и служит для облучения параболического зеркала отражателя. Ширина луча диэлектрической стержневой антенны 28 конфигурируется меньшей угла раскрыва ребристого рупорного облучателя 11, и излучение диэлектрической стержневой антенны 28 не будет взаимодействовать значительно с ребристым рупорным облучателем 11. Следовательно, количество излучения диэлектрической стержневой антенны 28, излучаемое ребристым рупорным облучателем 11 в обратном направлении в коаксиальный волновод 13, будет мало. По этой причине, а также, поскольку обратное излучение из диэлектрической стержневой антенны 28 ограничено раструбом 29 антенны, между передающим портом 40 волновода и принимающим портом 35 волновода в частотном диапазоне Kа обеспечивается высокий коэффициент развязки. Механическая конфигурация и уплотнение Описанные выше варианты осуществления ПОМ и облучателя могут быть реализованы с использованием ряда механических частей, которые легко могут быть выполнены механически или произведены другими способами, типа процесса приведения. Следовательно, конструкция допускает массовое производство. Базисный ПОМ 2 может быть реализован с помощью 4 ме 003662 8 ханических частей. ПОМ 2 расщепляется в поперечном направлении к продольной оси 6 ПОМ 2. На фиг. 5 показана первая часть 50, которая,в основном, может быть квадратной секцией. Эта часть 50 соответствует секции 13 коаксиального волновода и разветвлению 14 в виде крестовины,а также содержит первый набор изгибов 33. Внешняя поверхность трубки 23 сформирована внутренней поверхностью 51. Четыре Е-изгиба 33 могут быть сформированы под углом в 90 друг к другу из ступенек 52 или могут быть плоскими (для варианта одной поляризации два изгиба под углом 180). Секция 11 рупорного облучателя 11 (см. фиг. 9) присоединена с уплотнением к поверхности 53. Для принятия уплотняющего кольца, типа стандартного О-образного кольцевого уплотнения, во второй части 60 легко может быть выполнен первый паз 54. На фиг. 6 показана вторая часть 60, которая, в основном, может быть квадратной секцией, но может иметь любую подходящую форму. Часть 60 соответствует половине секции 15 межсоединения и половине перехода 37. Внутренняя трубка 24, показанная на фиг. 10, присоединена ко второй части 60 со стороны 62, к примеру, в круглом углублении 67. Первая часть 50 присоединена к стороне 62 с уплотнением. Четыре ветви 26 прямоугольных (или гребенчатых) волноводов распределены с 90 интервалами вокруг продольной оси 6 (для варианта одной поляризации две ветви с 180). На стороне 62 рядом ступенек 63 может быть обеспечено устройство 30 согласования полных сопротивлений. Другая главная поверхность 61 содержит паз 64, формирующий одну половину высокочастотного волновода 41. Устройство 39 согласования полных сопротивлений может быть обеспечено ступенькой 65. Для приема уплотняющего кольца, к примеру стандартного О-образного кольцевого уплотнения, в третьей части 70 может быть предусмотрен паз 66. На фиг. 7 показана третья часть 70, которая, в основном, может быть квадратной секцией, но это не ограничивает представленное изобретение. Часть 70 соответствует половине секции 15 межсоединения и половине перехода 37. Часть 70 содержит Н-плоскостной изгиб волновода 39 и порт 40 волновода. Вторая часть 60 присоединена к стороне 71 с уплотнением. Четыре ветви 26 прямоугольных (или гребенчатых) волноводов распределены с 90 интервалами вокруг продольной оси 6 (для варианта одной поляризации две ветви с 180). Ветви 26 совмещаются с такими же ветвями во второй части 60. Устройство 32 согласования полных сопротивлений может быть обеспечено штабиком 73 и, необязательно, рядом ступенек 74 на стороне 72. Сторона 71 содержит паз 75, формирующий другую половину высокочастотного волновода 41 с пазом 64 из второй части 60. Устройство согласования полных сопротивлений 38 формируется ступенькой 76. 9 На фиг. 8 показана четвертая часть 80, которая, в основном, может быть квадратной секцией, но это не ограничивает представленное изобретение. Часть 80 соответствует секции 17 круглого волновода и второму разветвлению 16 в виде крестовины. Она также содержит второй набор из четырех изгибов 33 волновода, расположенных под углом 90 друг к другу (для варианта одной поляризации два изгиба под 180). Внешняя поверхность круглого волновода 17 сформирована внутренней поверхностью 81. Четыре Е-изгиба 33 могут быть плоскими или сформированными из ступенек 82. Низкочастотный интерфейс (МШБ) присоединен к поверхности 83 с уплотнением. Для приема уплотняющего кольца, типа стандартного О-образного кольцевого уплотнения, в третьей части 70 легко может быть выполнен первый паз 84. Части 50-80, с первой по четвертую, могут быть присоединены друг к другу болтами через соответствующие отверстия для болтов. Ребристый рупорный облучатель 11 и внешняя трубка с секцией 12 согласования могут быть реализованы одним фрагментом, как показано на фиг. 9. Для уплотняющего кольца в первой части 50,типа О-образного кольцевого уплотнения, обеспечивается паз 85. Может быть обеспечено устройство 86 согласования полных сопротивлений, к примеру ступеньки в диаметре. В широком конце рупора 11 может быть обеспечена изоляционная пластина (не показана) для предотвращения доступа дождя, снега и влажности. Внутренняя трубка 24 может быть сформирована из одиночной трубки с расширяющимся концом (фиг. 10). Стержень 28 антенны(фиг. 11) может быть выполнен в виде освещенной насадки в конце трубки 24. Все части 50-80 и рупор 11 могут быть соединены вместе с помощью болтов. Части 50-80,так же как рупор 11, могут быть выполнены путем процесса согласования, приведения или подобия. Конструкция также обеспечивает вложение уплотняющих колец между частями, в частности каучуковых О-образных колец для уплотнения, чтобы ПОМ с облучателем сделать водонепроницаемым комплектом. В частности,обеспечение между второй и третьей частями 60, 70 плоскости соединения позволяет удобным образом формировать высокочастотный волновод 41 с хорошим уплотнением без уплотнения в виде сложных геометрических фигур. Функционирование Результаты функционирования преобразователя согласно представленному изобретению суммированы в табл. 1 и 2. Методы тестирования соответствуют всемирно принятым стандартам, типа ETSI EN 301 459 V1. 2.1 (2000-10). Тестирование, проведенное с параболическим отражателем, было выполнено с использованием визиостатического отражателя с диаметрами апертуры 75 х 75 см (диаметры апертуры эквивалентной антенны в плоскости, перпендикуляр 003662 10 ной параболической оси) с фокусным расстоянием 48,75 см, углом смещения 39,95 (угол между направлением максимума диаграммы направленности облучателя и параболической осью), стянутым углом 74 (угол фокуса, стянутый краем рефлектора) и зазором 2,5 cм (расстояние между краем рефлектора и параболической осью). Фиг. 12-15 являются графическими представлениями диаграмм направленности антенны отражателя в 75 см с ПОМ/облучателем, соответствующими представленному изобретению. Результаты тестирования зависят от диаметра параболического зеркала антенны, который был выбран равным 75 см, поскольку это обычно используемый стандартный размер. Параболическое зеркало, как описано выше, было из визиостата. Лучшие результаты могут быть получены с большим диаметром параболического зеркала, следовательно, сравнительные результаты должны быть нормализованы относительно параболического зеркала в 75 см. Каждый результат испытаний, приведенный ниже, отдельно или в комбинации, представляет техническую характеристику преобразователя согласно варианту осуществления представленного изобретения. В частности, представленное изобретение содержит технические характеристики, обеспеченные комбинацией результатов тестирования в соответствии с табл. 1 и/или 2. Таблица 1 ПОМ рупорный облучатель частотных диапазонов Kа/Ku Частотный диапазон Ku 10,7-12,7GHz по меньшей мере,Возвратные потери порта ввода/ 22 по частотному dB вывода частотного диапазона Kа диапазону по меньшей мере,Возвратные потери порта ввода/ 12 по частотному dB вывода частотного диапазона Ku диапазону Коэффициент развязки частотно- по меньшей мере,го диапазона Kа к частотному 35 по частотному dB диапазону Ku диапазону=0,2 по частотному Потери частотного диапазона Kа=0,2 по частотному Потери частотного диапазона KudB диапазону Совпадающая по поляризации диаграмма направленности час 8-10dB тотного диапазона Kа, с плавным волноводным переходом Совпадающая по поляризации=20 по частотному диаграмма направленности частот 0 диапазону ного диапазона Kа, фазовая ошибка Совпадающая по поляризации диаграмма направленности час 8-12dB тотного диапазона Ku, с плавным волноводным переходом Совпадающая по поляризации=20 по частотному диаграмма направленности частот 0 диапазону ного диапазона Ku, фазовая ошибка Пик уровня поперечной поляри- =18 по частотномуdB зации частотного диапазона Kа диапазону Пик уровня поперечной поляри- =19 по частотномуdB зации частотного диапазона Ku диапазону Рабочие характеристики 75 cм зеркальной антенны со смещенным облучателем с ПОМ облучателем частотных диапазоновPабочие характеристики частотного диапазона Ku11,2 GHz Ширина луча 3 dВ 2,3 Выделение поперечной полярипо меньшей мере, 25 dB зации (XPD) внутри 1 dB контура Внеосевое усиление антенны отнопо меньшей мере,сительно максимального усиления 16 по частотному dB при прохождении вдоль оси 2,5 диапазону от оси главного лепестка Максимум первого бокового лепо меньшей мере,пестка относительно максимума 27 по частотному dB при прохождении вдоль оси 4 диапазону от оси главного лепестка КПД антенны по меньшей мере, 65 % Рабочие характеристики частотного диапазона Kа 29,75 GHz Ширина луча 3 dВ 0,9 0 по меньшей мере,Выделение поперечной поляри 20 по частотному dB зации (XPD) внутри 1 dB контура диапазону Внеосевое усиление антенны отнопо меньшей мере,сительно максимального усиления 28 по частотному dB при прохождении вдоль оси 1,8 диапазону от оси главного лепестка Максимум первого бокового лепестпо меньшей мере,ка относительно максимума при про 17 по частотному dB хождении вдоль оси 1,3 от оси диапазону главного лепестка главного лепестка КПД антенны по меньшей мере, 64 %Эти результаты - для сформированной из пластика зеркальной антенны с герметизированной металлической решеткой,немного лучшие результаты получены с твердыми алюминиевыми отражателями. Хотя представленное изобретение описано и иллюстрировалось в отношении предпочтительных вариантов осуществления, для знающих технику очевидно, что не удаляясь от сути и не выходя за рамки изобретения, могут быть сделаны разные изменения по форме и в деталях. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Двухдиапазонный преобразователь более высокого и более низкого частотных диапазонов с круглым коаксиальным волноводным облучателем, первым разветвлением для подсоединения внешнего волновода более низкого частотного диапазона коаксиального волноводного облучателя, по меньшей мере, к двум прямоугольным или гребенчатым волноводам,смещенным от продольной оси преобразователя, вторым разветвлением для подсоединения,по меньшей мере, двух прямоугольных или гребенчатых волноводов к следующему волноводу и третьим разветвлением для подсоединения внутреннего волновода коаксиального волноводного облучателя к волноводу более высокого частотного диапазона, отличающийся тем, что указанный преобразователь содержит, по меньшей мере, первую и вторую части, образующие при соединении первую плоскость, по существу,перпендикулярную продольной оси, и включающие, по меньшей мере, часть волновода бо 12 лее высокого диапазона, проходящую между соединенными поверхностями первой и второй частей. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что волновод более высокого частотного диапазона проходит от внутреннего волновода коаксиального облучателя в направлении под углом к продольной оси. 3. Преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что волновод более высокого частотного диапазона проходит от внутреннего волновода коаксиального облучателя в направлении, по существу, перпендикулярном продольной оси. 4. Преобразователь по любому из пп.1-3,отличающийся тем, что дополнительно содержит уплотнение от доступа воды, обеспеченное между первой и второй частями в первой плоскости соединения. 5. Преобразователь по любому из пп.1-4,отличающийся тем, что все разветвления содержат устройства согласования полных сопротивлений. 6. Преобразователь по любому из пп.1-5,отличающийся тем, что дополнительно содержит рупорный облучатель, присоединенный к коаксиальному облучателю. 7. Преобразователь по п.6, отличающийся тем, что рупорный облучатель имеет внутреннюю ребристость. 8. Преобразователь по любому из пп.1-7,отличающийся тем, что первое и второе разветвления содержат третью и четвертую части,которые соединены с первой и второй частями соответственно вдоль плоскостей, параллельных первой плоскости. 9. Преобразователь по любому из пп.6-8,отличающийся тем, что рупор соединен с уплотнением с первой частью разветвления вдоль плоскости, параллельной первой плоскости. 10. Преобразователь по любому из пп.6-9,отличающийся тем, что диэлектрическая стержневая антенна расположена во внутреннем волноводе на конце, обращенном к рупору. 11. Преобразователь по п.10, отличающийся тем, что ширина луча стержневой антенны меньше угла раствора рупора. 12. Преобразователь по п.10 или 11, отличающийся тем, что конец внутреннего волновода снабжен устройством для предотвращения обратного излучения от стержневой антенны. 13. Преобразователь по п.12, отличающийся тем, что устройство предотвращения обратного излучения имеет раструб, открывающийся вовне в направлении рупора. 14. Преобразователь по любому из пп.1-13,отличающийся тем, что более низкий частотный диапазон составляет от 10,7 до 12,7 ГГц, а более высокий частотный диапазон составляет от 29,5 до 30 ГГц.

МПК / Метки

МПК: H01P 1/213

Метки: антенны, преобразователь, мод, возбуждения, рупорный, ортогональных, облучатель, пом, двухдиапазонный

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-3662-dvuhdiapazonnyjj-ka-ku-rupornyjj-obluchatel-antenny-i-preobrazovatel-dlya-vozbuzhdeniya-ortogonalnyh-mod-pom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Двухдиапазонный ka/ku рупорный облучатель антенны и преобразователь для возбуждения ортогональных мод (пом)</a>

Похожие патенты