RU2153743C2

RU2153743C2 - Compensatory antenna

Info

Publication number: RU2153743C2
Application number: RU98115508A
Authority: RU
Inventors: А.М. Сомов; Ю.И. Савватеев; Р.Ф. Григорьев; М.А. Мелешкевич
Original assignee: Григорьев Роберт Фролович; Сомов Анатолий Михайлович; Мелешкевич Максим Анатольевич; Савватеев Юрий Иванович
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-07-27

Abstract

FIELD: applicable in radio- engineering devices of interference protection in radio-relay and satellite communication systems of the microwave band. SUBSTANCE: the compensatory antenna has an omnidirectional antenna in the form of a parabolic reflector, conductive cone and an antenna feed located on a common axle, it is provided with an additional parabolic reflector, conductive cone and an antenna feed, whose axial symmetry axis is shifted relative to the axial axis of the omnidirectional antenna at a distance equal to a quarter of the wavelength, and the lengths of the supply lines of the antenna feeds differ by a quarter of the wavelength. EFFECT: creation of cardioid space pattern with a decrease of the directive antenna gain in one direction and an increased directive antenna gain in the other directions. 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств, используемых для компенсации помех в СВЧ диапазоне при приеме телевидения, радиовещания, в радиорелейных и спутниковых системах связи, когда требуется кардиоидная форма диаграммы направленности с минимальным уровнем приема со стороны полезного сигнала и высоким коэффициентом направленного действия (КНД) в других направлениях. The invention is intended for use in the composition of radio devices used to compensate for interference in the microwave when receiving television, broadcasting, radio relay and satellite communication systems, when a cardioid radiation pattern is required with a minimum level of reception from the side of the useful signal and a high directivity coefficient (LPC) ) in other directions.

Известна всенаправленная антенна СВЧ диапазона в виде отражателя, полученного вращением параболы, проводящего конуса и облучателя [1], расположенных на общей оси, в которой электромагнитная волна излучается облучателем в сторону отражателя, а проводящий конус образует плоский фронт волны, расходящейся в виде цилиндрической волны в плоскости, перпендикулярной оси симметрии антенны. A known microwave omnidirectional antenna in the form of a reflector obtained by rotating a parabola, a conductive cone and an irradiator [1] located on a common axis in which an electromagnetic wave is emitted by the irradiator towards the reflector, and the conductive cone forms a flat front of a wave diverging in the form of a cylindrical wave in plane perpendicular to the axis of symmetry of the antenna.

Недостатком такой антенны является ее одинаковая направленность в одной из плоскостей. The disadvantage of this antenna is its identical directivity in one of the planes.

Известна также антенна в виде рефлектора и активного вибратора, а также в виде активного вибратора и директора, имеющие кардиоидную форму диаграммы направленности [2]. Also known is an antenna in the form of a reflector and active vibrator, as well as in the form of an active vibrator and director, having a cardioid radiation pattern [2].

Недостатком такой антенны является ее малая эффективность в СВЧ диапазоне, не позволяющая получить высокий КНД со стороны максимума диаграммы направленности и минимума КНД с одного из направлений. The disadvantage of such an antenna is its low efficiency in the microwave range, which does not allow to obtain high directivity from the maximum radiation pattern and minimum directivity from one of the directions.

Целью изобретения является получение кардиоидной формы диаграммы направленности антенны с высоким КНД в СВЧ диапазоне. The aim of the invention is to obtain a cardioid radiation pattern of an antenna with high directivity in the microwave range.

Для этого всенаправленная антенна в виде параболоидного отражателя, проводящего конуса и облучателя, расположенных на общей оси, снабжена дополнительным параболоидным отражателем, проводящим конусом и облучателем, ось аксиальной симметрии которых смещена относительно аксиальной оси всенаправленной антенны на расстояние, равное четверти длины волны, а длины линий питания облучателей отличаются на четверть длины волны. For this, an omnidirectional antenna in the form of a paraboloid reflector, a conductive cone and an irradiator located on a common axis is provided with an additional paraboloid reflector, a conductive cone and an irradiator, the axial symmetry axis of which is offset from the axial axis of the omnidirectional antenna by a quarter wavelength and line lengths feed irradiators differ by a quarter wavelength.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:
- фиг. 1 - компенсаторная антенна;
- фиг. 2 - диаграмма направленности компенсаторной антенны.The invention is illustrated by drawings, in which:
- FIG. 1 - compensating antenna;
- FIG. 2 is a radiation pattern of a compensating antenna.

Компенсаторная антенна содержит (фиг.1) всенаправленную антенну в виде параболоидного отражателя 1, проводящего конуса 2 и облучателя 3, которая снабжена дополнительными параболоидным отражателем 4, проводящим конусом 5 и облучателем 6, ось аксиальной симметрии которых O₁ O₁ смещена относительно оси OO всенаправленной антенны на четверть длины волны. Линия электропитания содержит отрезки круглого волновода 7 и 8, причем в каждом отрезке содержится по одному поляризатору с дифференциальным фазовым сдвигом π/2. К отрезкам круглого волновода 7 и 8 подключены поляризационные селекторы 9 и 10 с боковыми выходами на волноводах прямоугольного поперечного сечения, подключенные к разветвителю 11.The compensation antenna contains (Fig. 1) an omnidirectional antenna in the form of a paraboloid reflector 1, a conductive cone 2 and an irradiator 3, which is equipped with additional paraboloid reflector 4, a conductive cone 5 and an irradiator 6, the axial symmetry axis of which O ₁ O ₁ is offset from the OO axis quarter wavelength antennas. The power line contains segments of a circular waveguide 7 and 8, and each segment contains one polarizer with a differential phase shift π / 2. To the segments of the circular waveguide 7 and 8 are connected polarization selectors 9 and 10 with lateral outputs on the waveguides of rectangular cross-section, connected to the splitter 11.

Длины отрезков l₁ и l₂, прямоугольного поперечного сечения, подключенных к разветвителю 11, отличаются на четверть длины волны.The lengths of the segments l ₁ and l ₂ , of rectangular cross-section connected to the splitter 11, differ by a quarter of the wavelength.

Компенсаторная антенна работает следующим образом: при подключении генератора (на чертеже не показан) ко входу разветвителя 11 сигнал на его выходе через отрезки прямоугольного волновода с волной H₁₀ двумя равными частями поступает в виде волны H₁₁ в круглые волноводы поляризационных селекторов 9 и 10 и далее на вход поляризаторов с дифференциальным фазовым сдвигом π/2. При этом плоскости пластин, поляризаторов ориентированы под углом 45^o к плоскости, в которой лежит вектор напряженности электрического поля волны H₁₁ в круглом волноводе. В соответствии с этим на входы облучателей 3 и 6 поступает поле волны H₁₁ с вращающейся поляризацией. Далее это поле излучается облучателями 3 и 6 в сторону параболоидных зеркал 1 и 4 соответственно, формируя плоский фронт волны с круговой поляризацией, распространяющийся вдоль оси облучателей. На пути распространения плоского фронта от зеркал 1 и 4 установлены отражающие конусы 2 и 5, преобразующие плоский фронт волны, расходящийся в виде цилиндрической волны в плоскости, перпендикулярной осям облучателей 3 и 6. В плоскости, проходящей через оси облучателей 3 и 6, всенаправленные антенны в виде систем 1, 2, 3 и 4, 5, 6 имеют направленное излучение, определяемое высотой конусов 2 и 5 в длинах волн используемого диапазона. Два источника излучения в виде систем 1, 2, 3 и 4, 5, 6 с круговыми диаграммами направленности в плоскости, перпендикулярной OO при сдвиге фазовых центров излучения на четверть длины волны и при фазовой задержке возбуждения на 90^o формируют в названной плоскости кардиоидную по форме диаграмму направленности системы двух излучателей (фиг. 2) 1, 2, 3 и 4, 5, 6, описываемую выражением
F(φ) = cos(π/4(cosφ-1)).
Поле излучения при этом имеет круговую поляризацию.The compensating antenna works as follows: when the generator is connected (not shown) to the input of the splitter 11, the signal at its output through the segments of a rectangular waveguide with a wave of H _{10 in} two equal parts enters in the form of a wave of H ₁₁ into the circular waveguides of the polarization selectors 9 and 10 and further to the input of polarizers with a differential phase shift π / 2. In this case, the plane of the plates, polarizers are oriented at an angle of 45 ^o to the plane in which the vector of the electric field strength of the wave H ₁₁ lies in a circular waveguide. In accordance with this, the input field of irradiators 3 and 6 receives the wave field H ₁₁ with a rotating polarization. Further, this field is emitted by irradiators 3 and 6 towards paraboloidal mirrors 1 and 4, respectively, forming a plane wave front with circular polarization, propagating along the axis of the irradiators. On the path of propagation of the plane front from mirrors 1 and 4, reflecting cones 2 and 5 are installed, which transform the plane wave front diverging in the form of a cylindrical wave in a plane perpendicular to the axes of irradiators 3 and 6. In the plane passing through the axis of irradiators 3 and 6, omnidirectional antennas in the form of systems 1, 2, 3 and 4, 5, 6 have directional radiation, determined by the height of the cones 2 and 5 in the wavelengths of the used range. Two radiation sources in the form of systems 1, 2, 3 and 4, 5, 6 with circular radiation patterns in a plane perpendicular to OO when the phase centers of the radiation are shifted by a quarter of the wavelength and when the excitation phase delay is 90 ^°, form a cardioid shape in the said plane the radiation pattern of the system of two emitters (Fig. 2) 1, 2, 3 and 4, 5, 6, described by the expression
F (φ) = cos (π / 4 (cosφ-1)).
The radiation field in this case has circular polarization.

При необходимости использования вертикальной поляризации поляризационные селекторы 9 и 10 заменяются на возбудители волны E₀₁, а поляризаторы в отрезках волновода 7 и 8 из тракта исключаются.If it is necessary to use vertical polarization, the polarization selectors 9 and 10 are replaced by E ₀₁ wave exciters, and the polarizers in the segments of the waveguide 7 and 8 are excluded from the path.

Для обеспечения работы на линейных поляризациях (горизонтальной, вертикальной или наклонной) вместо поляризаторов 7 и 8 с дифференциальным фазовым сдвигом π/2 устанавливаются поляризаторы с дифференциальным фазовым сдвигом π. В зависимости от требуемой ориентации линейной поляризации должен быть установлен угол наклона плоскости пластин поляризаторов относительно плоскости ориентации вектора напряженности электрического поля волны H₁₁ в селекторах 9 и 10.To ensure operation on linear polarizations (horizontal, vertical or inclined), instead of polarizers 7 and 8 with a differential phase shift π / 2, polarizers with a differential phase shift π are installed. Depending on the required linear polarization orientation, the angle of inclination of the plane of the plates of the polarizers with respect to the orientation plane of the vector of the electric field intensity of the wave H ₁₁ must be set in the selectors 9 and 10.

Изменением взаимного расположения осей OO и O₁ O₁ можно ориентировать кардиоидную диаграмму в пространстве таким образом, чтобы ее нулевой уровень был направлен в сторону источника полезного сигнала. Сигнал же помехи, принимаемый с других направлений, равно как и сигнал с защищаемой от помех антенны (на чертеже не показана) передается на схему компенсации, где и компенсируется.By changing the relative position of the OO and O ₁ O ₁ axes, you can orient the cardioid diagram in space so that its zero level is directed towards the source of the useful signal. The interference signal received from other directions, as well as the signal from the antenna protected from interference (not shown in the drawing) is transmitted to the compensation circuit, where it is compensated.

Литература
1. Авторское свидетельство EP N 131512, МПК H 01 Q 19/10, опубл. 16.01.85.Literature
1. Copyright certificate EP N 131512, IPC H 01 Q 19/10, publ. 1/16/85.

2. Г.З. Айзенберг. Антенны ультракоротких волн. - М.: Связьиздат, 1957, с. 274. 2. G.Z. Eisenberg. Antennas of ultrashort waves. - M .: Svyazizdat, 1957, p. 274.

Claims

A compensating antenna containing an omnidirectional antenna in the form of a paraboloidal mirror, a conductive cone and an irradiator, in which the electromagnetic wave is emitted towards the paraboloidal mirror, and the conductive cone forms a plane wave front, diverging in the form of a cylindrical wave in a plane perpendicular to the axis of symmetry, characterized in that equipped with a second paraboloidal mirror, a conducting cone and an irradiator, the axial symmetry axis of which is offset from the axial axis of the omnidirectional antenna by a distance s, equal to a quarter wavelength, and irradiators power line lengths differ by a quarter wavelength.