[1]Группа изобретений относится к области радиотехники, а именно к зеркальным антеннам, используемым для приема или передачи сигнала.
[2]Известна зеркальная антенна, содержащая каркас и установленные на нем параболический рефлектор и расположенный в фокусе рефлектора облучатель. Параболический рефлектор известной антенны выполнен в виде сплошного зеркала (см. RU 113878, H01Q 3/08, 27.02.2012).
[3]Основной недостаток известной антенны состоит в том, что, вследствие особенностей конструктивного выполнения рефлектора, она обладает высокой восприимчивостью к воздействию ветровой нагрузки. Также данные особенности приводят к необходимости применения при изготовлении рефлекторов пресс-форм, что усложняет производство антенн, поскольку не позволяет на одном оборудовании изготавливать антенны различных типоразмеров.
[4]Известная зеркальная антенна принята в качестве ближайшего аналога к заявленным антеннам.
[5]Технической проблемой, решаемой настоящей группой изобретений, является создание зеркальных антенн, лишенных указанных недостатков.
[6]В результате достигается технический результат, заключающийся в уменьшении ветровой нагрузки на зеркальную антенну и упрощении производства зеркальных антенн в целом.
[7]Указанный технический результат достигается созданием зеркальной антенны по первому варианту, содержащей каркас и установленные на нем параболический рефлектор и расположенный в фокусе рефлектора облучатель. Рефлектор образован соосными проводящими трубчатыми элементами, расположенными с постоянным шагом относительно друг друга, кромки которых формируют отражающую параболическую поверхность. Толщина стенок упомянутых трубчатых элементов одинакова и составляет не менее 0,0175λ, где λ - длина волны, соответствующая максимальной частоте рабочего диапазона, а шаг между упомянутыми трубчатыми элементами и их длина выбраны из условия обеспечения значения коэффициента отражения от параболического рефлектора не менее 95%.
[8]Согласно частному варианту выполнения, шаг между трубчатыми элементами составляет от 0,15λ до 0,225λ, а длина трубчатых элементов - от 0,07λ до 0,14λ.
[9]Такой же технический результат достигается созданием зеркальной антенны по второму варианту, содержащей каркас и установленные на нем параболический рефлектор и расположенный в фокусе рефлектора облучатель. Рефлектор образован парами соосных проводящих трубчатых элементов, расположенных с постоянным шагом относительно друг друга, кромки которых формируют отражающую параболическую поверхность. Толщина стенок b упомянутых трубчатых элементов одинакова. Упомянутые трубчатые элементы в каждой паре расположены с зазором d относительно друг друга, при этом b+d≥0,0175λ, величина зазора d≤4b, где λ - длина волны, соответствующая максимальной частоте рабочего диапазона, а шаг между упомянутыми парами трубчатых элементов и их длина выбраны из условия обеспечения значения коэффициента отражения от параболического рефлектора не менее 95%.
[10]Согласно частному варианту выполнения, шаг между парами трубчатых элементов составляет от 0,15λ до 0,225λ, а длина трубчатых элементов - от 0,07λ до 0,14λ.
[11]Согласно еще одному частному варианту выполнения, каркас содержит раму в форме многоугольника с закрепленными на ней радиальными ребрами, на которых установлены упомянутые трубчатые элементы.
[12]Согласно еще одному частному варианту изобретения, облучатель выполнен из двух ортогональных симметричных вибраторов, пара плеч каждого из которых образована пластиной, изогнутой с образованием петель.
[13]На фиг. 1 представлено схематичное изображение зеркальной антенны в рабочем состоянии.
[14]На фиг. 2а и 2b представлено схематичное изображение облучателя зеркальной антенны (вид спереди и вид сбоку).
[15]На фиг. 3 представлено схематичное изображение рефлектора зеркальной антенны.
[16]На фиг. 4a-4c представлено схематичное изображение соосных трубчатых элементов, согласно первому варианту изобретения.
[17]На фиг. 5a-5c представлено схематичное изображение соосных трубчатых элементов, согласно второму варианту изобретения.
[18]Зеркальная антенна, представленная на фиг. 1, содержит каркас 1 и установленные на нем параболический рефлектор 2 и облучатель 3. Облучатель 3 расположен в фокусе параболического рефлектора 2. В частном варианте, представленном на фиг. 2а и 2b, облучатель выполнен из двух ортогональных симметричных вибраторов, пара плеч каждого из которых образована пластиной 3a (или 3b), изогнутой с образованием петель и закрепленной на диэлектрическом основании 3c при помощи двух пар уголков 3e и 3f. Каждая из двух пластин 3a и 3b соединена с отдельным коаксиальным кабелем.
[19]Согласно первому варианту реализации заявленного изобретения, представленному на фиг. 3 и 4a-4c, параболический рефлектор 2 образован соосными проводящими трубчатыми элементами 4. Трубчатые элементы 4 расположены таким образом, что их оси симметрии совпадают с осью симметрии параболического рефлектора 2, а кромки образуют параболическую поверхность.
[20]При подобном расположении трубчатых элементов 4 каждый зазор между соседними элементами представляет собой волноводный канал. Параметры трубчатых элементов 4, а именно толщина b, шаг с между ними и их длина выбраны таким образом, что волновые каналы имеют размеры меньше критических, и электромагнитное поле в них затухает, что позволяет использовать их в качестве эффективных отражателей. Толщина стенок трубчатых элементов 4 выбрана одинаковой и составляет не менее 0,0175λ, где λ - длина волны, соответствующая максимальной частоте рабочего диапазона. Шаг c между трубчатыми элементами 4 и их длина выбраны известным способом (см., например, Microwave antenna theory and design, edited by Samuel Silver, McGraw-Hill book company, INC; c. 448-451, фиг. 12.18) из условия обеспечения значения коэффициента отражения от параболического рефлектора 2 не менее 95%.
[21]В частном варианте шаг с между трубчатыми элементами 4 составляет от 0,15λ до 0,225λ, а длина трубчатых элементов 4 - от 0,07λ до 0,14λ.
[22]Согласно второму варианту реализации заявленного изобретения, представленному на фиг. 5a-5c, параболический рефлектор 2 образован парами соосных проводящих трубчатых элементов 8а и 8b. Пары трубчатых элементов 8а и 8b расположены таким образом, что их оси симметрии совпадают с осью симметрии параболического рефлектора, а кромки образуют параболическую поверхность. Толщина стенок b трубчатых элементов 8а и 8b выбрана одинаковой, а сами трубчатые элементы 8а и 8b расположены с зазором d относительно друг друга, таким образом, что 2b+d≥0,0175λ, а величина зазора (выбираемая из условия сохранения прочностных характеристик антенны) составляет d≤4b, где λ - длина волны, соответствующая максимальной частоте рабочего диапазона.
[23]Шаг c между парами трубчатых элементов и их длина выбраны (аналогично первому варианту реализации изобретения) из условия обеспечения значения коэффициента отражения от параболического рефлектора 2 не менее 95%.
[24]В частном варианте шаг между парами трубчатых элементов 8а и 8b составляет от 0,15λ до 0,225λ, а длина трубчатых элементов 8а и 8b - от 0,07λ до 0,14λ.
[25]Использование вместо цельного трубчатого элемента 4 пары более тонких трубчатых элементов 8а и 8b, расположенных с зазором, позволяет дополнительно снизить массу зеркальной антенны в целом и ветровую нагрузку на нее.
[26]В частном варианте, представленном на фиг. 3, каркас содержит раму 5 в форме многоугольника с закрепленными на ней радиальными ребрами 6. Трубчатые элементы 4 установлены на радиальных ребрах 6, например, закреплены на них при помощи уголков 7 (см. фиг. 4a-4c). Пары трубчатых элементов 8а и 8b также установлены на радиальных ребрах 6, например, закреплены на них при помощи брусков 9 (см. фиг. 5a-5c).
[27]Заявленную антенну по обоим вариантам используют следующим образом.
[28]С помощью кронштейнов 10, соединенных с рамой 5, антенну закрепляют на опорно-поворотном устройстве с приводным механизмом 11, обеспечивающим поворот антенны в необходимых направлениях.
[29]Антенна рассчитана для приема сигналов круговой поляризации. Электромагнитная волна круговой поляризации падает на параболический рефлектор 2 и отражается (с коэффициентом отражения не менее 95%) от волноводных каналов, образованных соосными проводящими трубчатыми элементами 4 (или парами соосных проводящих трубчатых элементов 8а и 8b). После отражения от параболического рефлектора 2 волна фокусируется в области расположения облучателя 3. Каждая из двух перпендикулярных пластин 3a и 3b облучателя принимает одну из двух взаимно перпендикулярных линейных поляризаций: горизонтальную или вертикальную. Далее каждая из принятых поляризаций передается по коаксиальным кабелям в квадратурный мост (не показан), где происходит их сложение, иными словами две взаимно ортогональные линейные поляризации преобразуются в круговую, и дальнейшая трансляция радиосигнала осуществляется на круговой поляризации. Затем из квадратурного моста сигнал поступает через малошумящий усилитель мощности к потребителю.
[30]Использование параболического рефлектора 2, образованного соосными проводящими трубчатыми элементами 4 (или парами соосных проводящих трубчатых элементов 8а и 8b), между которыми присутствуют зазоры, позволяющие свободно проходить воздуху, позволяет снизить ветровую нагрузку на антенну и, тем самым, опасность ее повреждения при сильных порывах ветра.
[31]Кроме этого, для изготовления подобных антенн достаточно применения простой технологической оснастки, что упрощает их производство.
