Пластинчатый излучатель

ПЛАСТИНЧАТЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий экран, размещенные параллельно экрану одна над другой круглые металлические пластины и питающий фидер, отличающийся тем, что, с целью формирования диаграммы направленности, ориентированной в направлении нормали к поверхности экрана, стабильной в широкой полосе частот, диаметр верхней круглой металлической пластины выбран превышающим диаметр нижней круглой металлической пластины, упомянутые пластины установлены эксцентрично, причем их проекции на плоскость экрана имеют одну общую точку, питающий фидер подключен своей внутренней жилой к нижней круглой металлической пластине к точке, отстоящей от ее края на расстояние, не превышающее 0,03 средней рабочей длины волны, проекция которой на плоскость экрана расположена на линии, соединяющей проекции центров круглых металлических пластин, а пространство между нижней круглой металлической пластиной и экраном заполнено диэлектриком.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться как самостоятельная антенна или в качестве излучателя для фазированных антенных решеток.
Известен пластинчатый излучатель, содержащий экран, размещенные параллельно экрану одна над другой круглые металлические пластины и питающий фидер.
Однако диаграмма направленности известного излучателя имеет нуль в направлении нормали к поверхности экрана, что ограничивает область его практического применения.
Цель изобретения формирование диаграммы направленности, ориентированной в направлении нормали к поверхности экрана, стабильной в широкой полосе частот.
Для этого в пластинчатом излучателе, содержащем экран, размещенные параллельно экрану одна над другой круглые металлические пластины и питающий фидер, диаметр верхней круглой металлической пластины выбран превышающим диаметр нижней круглой металлической пластины, упомянутые пластины установлены эксцентрично, причем их проекции на плоскость экрана имеют одну общую точку, питающий фидер подключен своей внутренней жилой к нижней круглой металлической пластине к точке, отстоящей от ее края на расстояние, не превышающее 0,03 средней рабочей длины волны, проекция которой на плоскость экрана расположена на линии, соединяющей проекции центров круглых металлических пластин, а пространство между нижней круглой металлической пластиной и экраном заполнено диэлектриком.
На фиг. 1 приведена конструкция предложенного пластинчатого излучателя; на фиг.2 вид сверху фиг.1; на фиг.3 и 4 примеры полученных диаграмм направленности предложенного излучателя.
Пластинчатый излучатель содержит верхнюю и нижнюю круглые металлические пластины 1 и 2, экран 3, питающий фидер 4 с внутренней жилой 5, диэлектрик 6.
Устройство работает следующим образом.
Нижняя круглая металлическая пластина 2 возбуждена с помощью питающего фидера 4 через отверстие в экране 3, причем внутренняя жила 5 питающего фидера 4 соединена с нижней круглой металлической пластиной 2 вблизи ее края (точки возбуждения), а оболочка питающего фидера 4 соединена с экраном 3.
Верхняя круглая металлическая пластина 1 смещена в горизонтальной плоскости относительно нижней круглой металлической пластины 2 в направлении, которое параллельно ее диаметру, проходящему через точку возбуждения. Верхняя круглая металлическая пластина 1 прикреплена к экрану 3 с помощью опорных металлических стоек 7. Опорные металлические стойки 7 расположены в плоскости, проходящей через центр верхней круглой металлической пластины 1 и перпендикулярной экрану 3 и направлению смещения верхней круглой металлической пластины 1. Пространство между нижней круглой металлической пластиной 2 и экраном 3 заполнено диэлектриком 6 из материала типа ФЛАН, ФАФ-4 и т.п.
Возбуждение от питающего фидера 4 передается нижней круглой металлической пластине 2, причем поскольку точка возбуждения находится вблизи края нижней круглой металлической пластины 2, то на ней возбуждается несимметричная составляющая поля. Смещение верхней круглой металлической пластины 1 в горизонтальной плоскости относительно нижней круглой металлической пластины 2 выполнено таким образом, что верхняя круглая металлическая пластина 1 оказывает только экранирующее действие на распределение поля на нижней круглой металлической пластине 2, не искажая его, и поддерживает распределение практически неизменным в достаточно широкой полосе частот. Экспериментальная отработка показала, что для выполнения этих условий взаимное расположение верхней и нижней круглых металлических пластин 1 и 2 и отверстия для питающего фидера 4 должно быть таким, чтобы край верхней круглой металлической пластины 1 и край нижней круглой металлической пластины 2 у точки возбуждения отстояли от нормали к экрану 3, проходящей через центр отверстия для питающего фидера 4, в пределах расстояния (0-0,03) ₀, где ₀ длина волны, соответствующая середине рабочего диапазона. При таком выполнении излучателя в пространстве между верхней и нижней круглыми металлическими пластинами 1 и 2 и экраном 3 эффективно формируется несимметричное распределение поля, амплитуда которого мало меняется в полосе частот. Диаграмма направленности от этого распределения имеет максимум по нормали к поверхности экрана 3 и сохраняет свою форму в рабочей полосе частот (порядка 10%-15%).
Оптимизация формы диаграммы направленности излучателя достигается соответствующим выбором материала диэлектрика 6 и размеров верхней и нижней круглой металлических пластин 1 и 2. В частности, оптимальная проницаемость диэлектрика 6 должна быть такой, чтобы диаметр нижней круглой металлической пластины 2 составлял примерно полдлины волны в материале диэлектрика 6. В свою очередь желательно, чтобы диаметр верхней круглой металлической пластины 1 был примерно в два раза больше диаметра нижней круглой металлической пластины 2.
На фиг. 3 и фиг.4 для примера приведены полученные на экспериментальных образцах диаграммы направленности пластинчатого излучателя для трех различных частот (1' на частоте 1,05 ₀, 2' на частоте ₀ и 3' на частоте 0,95 ₀), причем фиг.3 соответствует диаграмме в Е-плоскости (плоскости, перпендикулярной экрану 3 и проходящей через центр нижней круглой металлической пластины 2 и точку возбуждения), а фиг.4 диаграмме в Н-плоскости (плоскости, перпендикулярной экрану 3 и Е-плоскости). На фиг.3 и 4 видно, что диаграмма направленности пластинчатого излучателя имеет ярко выраженный максимум по нормали к экрану 3 и практически не изменяет свою форму в 10% полосе частот.
Таким образом, предлагаемый пластинчатый излучатель имеет диаграмму направленности с максимумом по нормали к экрану 3 при сохранении формы диаграммы направленности и величины входного сопротивления в достаточно широкой полосе частот. Такая форма диаграммы существенно расширяет возможности пластинчатого излучателя по сравнению с прототипом и, в частности, позволяет найти ему широкое применение в качестве излучателя фазированных антенных решеток.
При этом широкополосность диаграммы направленности и входного сопротивления является преимуществом предлагаемого пластинчатого излучателя по сравнению с аналогами, которые тоже применяются в качестве излучателя фазированных антенных решеток, но весьма узкополосны.
ПЛАСТИНЧАТЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий экран, размещенные параллельно экрану одна над другой круглые металлические пластины и питающий фидер, отличающийся тем, что, с целью формирования диаграммы направленности, ориентированной в направлении нормали к поверхности экрана, стабильной в широкой полосе частот, диаметр верхней круглой металлической пластины выбран превышающим диаметр нижней круглой металлической пластины, упомянутые пластины установлены эксцентрично, причем их проекции на плоскость экрана имеют одну общую точку, питающий фидер подключен своей внутренней жилой к нижней круглой металлической пластине к точке, отстоящей от ее края на расстояние, не превышающее 0,03 средней рабочей длины волны, проекция которой на плоскость экрана расположена на линии, соединяющей проекции центров круглых металлических пластин, а пространство между нижней круглой металлической пластиной и экраном заполнено диэлектриком.