RU2067342C1

RU2067342C1 - Antenna assembly

Info

Publication number: RU2067342C1
Application number: RU9293052689A
Authority: RU
Inventors: Харрисон Дэвид
Original assignee: Томсон Консюме Электроник С.А.
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1992-01-18
Publication date: 1996-09-27
Also published as: MY108658A; MX9200323A; CN1064177A; JPH06504659A; CN1027476C; KR930703718A; DE69212807D1; NZ241412A; ZA92539B; EP0569390B1; DE69212807T2; EP0569390A1; TR27907A; ES2090604T3; AU1162992A; WO1992013373A1

Abstract

FIELD: antenna engineering; reception of microwave signals. SUBSTANCE: antenna system has lens and feed facilities in the form of helix screw antenna arranged near lens focuses and built integral with lens. Feeder lines of helix screw antennas are connected to receiver. Luneberg lenses of spherical, semi-spherical, or conical shape may be used for the purpose. Provision is made for mechanical fixation of feeder lines and feed facilities. Use of semi-spherical lens provides for smaller volume of antenna system and shorter length of feeder lines. EFFECT: improved design. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для приема микроволновых сигналов. The invention relates to antenna technology and can be used to receive microwave signals.

Известны антенные системы, содержащие линзу Люнеберга и соответствующие излучатели (патент США 4531129). Такие системы могут использоваться как часть приемной системы спутникового радиовещания для приема микроволновых сигналов, так и как часть передающей системы. Known antenna systems containing a Luneberg lens and corresponding emitters (US patent 4531129). Such systems can be used as part of a satellite broadcasting reception system for receiving microwave signals, or as part of a transmission system.

Известно использование в антенных системах параболического отражателя с облучающим рупором, размещенным в фокусе параболического рефлектора для приема микроволновых сигналов. It is known to use a parabolic reflector in an antenna system with an irradiating horn located at the focus of a parabolic reflector for receiving microwave signals.

Известно, что рупорный облучатель может быть заменен винтовой спиральной антенной с двумя концами, причем первый конец соединяется с фидерной линией (патент США 4742359). Фидерная линия расположена вдоль оси этой винтовой антенны. Такая винтовая спиральная антенна может быть построена в виде так называемой винтовой антенны с прямым продольным излучением, в которой в условиях максимально принимаемой мощности направление потока мощности сигнала на этом первом конце такое же по направлению, что и принимаемого излучения. Такая винтовая спиральная антенна может быть построена и в виде так называемой винтовой антенны с обратным продольным излучением, где в условиях максимальной принимаемой мощности направление потока мощности сигнала на этом первом конце противоположно направлению принимаемого излучения. It is known that a horn feed can be replaced by a helical helical antenna with two ends, the first end being connected to a feeder line (US Pat. No. 4,742,359). The feeder line is located along the axis of this helical antenna. Such a helical helical antenna can be constructed in the form of a so-called helical antenna with direct longitudinal radiation, in which, under conditions of maximum received power, the direction of the signal power flow at this first end is the same in direction as the received radiation. Such a helical helical antenna can also be constructed in the form of a so-called helical antenna with reverse longitudinal radiation, where, under conditions of maximum received power, the direction of the signal power flow at this first end is opposite to the direction of the received radiation.

В указанном патенте США представлена антенная система, которая содержит рефлектор, первичную винтовую спиральную антенну, имеющую катушку с парой концов, причем указанная катушка расположена в фокусе этого рефлектора, так что ось винтовой антенны практически совпадает с осью этого рефлектора. Фидерная линия соединяет антенную систему с внешней схемой так, что эта первичная винтовая антенна представляет собой антенну с обратным излучением, соединенную с этой фидерной линией на ближнем к этому рефлектору конце, а другой конец винтовой антенны свободен, а эта фидерная линия является коаксиальным кабелем. The U.S. patent discloses an antenna system that comprises a reflector, a primary helical helical antenna having a coil with a pair of ends, said coil being located at the focus of this reflector, so that the axis of the helical antenna is substantially identical to the axis of this reflector. A feeder line connects the antenna system to an external circuit so that this primary helical antenna is a reverse radiation antenna connected to this feeder line at the end closest to this reflector, and the other end of the helical antenna is free, and this feeder line is a coaxial cable.

Наиболее близким аналогом является антенная система, содержащая линзу Люненберга и средства запитки в виде спирально-винтовых антенн прямого и/или обратного излучения для приема и/или передачи электромагнитных волн (патент США 3487413). The closest analogue is an antenna system containing a Lunenberg lens and power tools in the form of helical helical antennas direct and / or reverse radiation for receiving and / or transmitting electromagnetic waves (US patent 3487413).

Задача изобретения создать компактную антенную систему для приема нескольких электромагнитных, предпочтительных микроволновых сигналов с различных направлений. The objective of the invention is to create a compact antenna system for receiving several electromagnetic, preferred microwave signals from various directions.

Эта задача решается тем, что согласно изобретению устройства запитки предусмотрены по меньшей мере частично внутри поверхности линзы. This problem is solved by the fact that according to the invention, the washing device is provided at least partially inside the surface of the lens.

Желательно, чтобы антенная система по изобретению содержала линзу типа линзы Люненберга со средствами запитки, имеющими форму винтовой спирали. It is desirable that the antenna system of the invention comprises a lens such as a Lunenberg lens with helical-shaped washing means.

Преимуществом изобретения является то, что получается естественная механическая поддержка для облучающих средств и фидерных кабелей, соединенных с этими облучателями. An advantage of the invention is that natural mechanical support is obtained for irradiating means and feeder cables connected to these irradiators.

Если используется полусферическая линза, можно снизить стоимость изготовления, и антенная система получается менее объемной. Особенно в этом случае антенная система по изобретению повышает эффективность приема за счет уменьшения затенения апертуры и длина фидерных кабелей может быть уменьшена. If a hemispherical lens is used, the manufacturing cost can be reduced, and the antenna system is less bulky. Especially in this case, the antenna system according to the invention increases the reception efficiency by reducing the shading of the aperture and the length of the feeder cables can be reduced.

Следует упомянуть, что эти фидерные средства облучатели, которые можно также назвать средствами запитки, могут быть использованы как для приема, так и для передачи электромагнитных волн. В последнем случае антенна может также использоваться в качестве передающей антенной системы. It should be mentioned that these feeder means, irradiators, which can also be called means of feeding, can be used both for receiving and for transmitting electromagnetic waves. In the latter case, the antenna can also be used as a transmitting antenna system.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты конструктивного выполнения антенной системы. In FIG. 1 and 2 show the options for constructive implementation of the antenna system.

Антенная система содержит линзу 1 и средства запитки, выполненные в виде спирально-винтовых антенн 2, соединенные коаксиальными кабелями 3 с приемником 4. В качестве линзы 1 может быть использована сферическая линза Люнеберга (фиг. 1), полусферическая линза Люнеберга с плоским рефлектором 5 (фиг. 2), а также линзы других форм. Спирально-винтовые антенны 2 по крайней мере частично размещены внутри линзы 1. The antenna system contains a lens 1 and power tools, made in the form of helical screw antennas 2, connected by coaxial cables 3 to the receiver 4. As a lens 1, a Luneberg spherical lens (Fig. 1), a Luneberg hemispherical lens with a flat reflector 5 ( Fig. 2), as well as lenses of other forms. Helical helical antennas 2 are at least partially placed inside the lens 1.

Антенная система работает следующим образом. The antenna system works as follows.

Волны 6 преломляются в сферической линзе 1 Люнеберга так, что они фокусируются в одном фокусе 7. Сфокусированная волна воспринимается спирально-винтовой антенной 2 с прямым излучением и через коаксиальные кабели 3 подается в приемник 4. Непоказанные волны могут фокусироваться в других фокусах 7, восприниматься остальными спирально-винтовыми антеннами 2 и отводятся соответствующими коаксиальными кабелями 3 в приемник 4. The waves 6 are refracted in the Luneberg spherical lens 1 so that they are focused in one focus 7. The focused wave is perceived by a helical helical antenna 2 with direct radiation and fed through the coaxial cables 3 to the receiver 4. Unshown waves can be focused in other foci 7, perceived by the rest spiral helical antennas 2 and are assigned by the corresponding coaxial cables 3 to the receiver 4.

При использовании линзы 1 Люнеберга по фиг.2, являющейся виртуальным источником, волна 6 фокусируется конструкцией полусферической линзы 1 Люнеберга с плоским рефлектором 5 в фокусе 7. When using the Luneberg lens 1 of FIG. 2, which is a virtual source, wave 6 is focused by the design of the hemispherical Luneberg lens 1 with a flat reflector 5 in focus 7.

Непоказанные волны могут фокусироваться в точках остальных фокусов 7 и соответствующие сигналы ведутся к приемнику 4. В этом случае в качестве средств запитки использованы спирально-винтовые антенны 2 обратного излучения. В рассматриваемых вариантах выполнение антенной системы спирально-винтовые антенны 2 и коаксиальные кабели 3 интегрально выполнены в соответствующих линзах 1 Люнеберга. Это может быть реализовано в процессе изготовления, где могут быть выполнены отверстия для прохода коаксиальных кабелей 3 и/или спирально-винтовых антенн 2. Unspecified waves can be focused at the points of the remaining foci 7 and the corresponding signals are guided to the receiver 4. In this case, helical-screw antennas 2 of the reverse radiation are used as power means. In the considered embodiments, the implementation of the antenna system spiral-helical antennas 2 and coaxial cables 3 are integrally made in the corresponding lenses 1 of Luneberg. This can be implemented during the manufacturing process, where holes can be made for the passage of coaxial cables 3 and / or helical-screw antennas 2.

Другой возможностью является по меньшей мере частичное размещение спирально-винтовых антенн 2 и/или кабелей 3 внутри материала линз 1. Another possibility is at least partial placement of helical helical antennas 2 and / or cables 3 inside the lens material 1.

В обоих случаях коэффициент преломления этих линз 1 может быть соответственно скорректирован, что может быть достигнуто в процессе изготовления, где диэлектрический материал, например, имеющий форму нити, может наматываться с получением переменного коэффициента преломления. Соответствующая корректировка коэффициента преломления также возможна, если диэлектрический материал имеет вид ряда полусферических скорлуп или других подходящих форм. In both cases, the refractive index of these lenses 1 can be adjusted accordingly, which can be achieved during the manufacturing process, where a dielectric material, for example, having the shape of a filament, can be wound to obtain a variable refractive index. A corresponding adjustment of the refractive index is also possible if the dielectric material has the form of a series of hemispherical shells or other suitable shapes.

Еще одной возможностью является создание каналов для коаксиальных кабелей 3 после изготовления этих линз посредством сверления. Another possibility is the creation of channels for coaxial cables 3 after the manufacture of these lenses by drilling.

Следует сказать, что варианты предпочтительных воплощений могут содержать по меньшей мере, одно из последующих изменений:
коаксиальные кабели 3 могут быть заменены любыми другими подходящими фидерными линиями, которые можно выполнить интегрально с используемыми линзами,
могут быть предусмотрены меньше или больше трех показанных кабелей 3,
коэффициент преломления используемых линз 1 может изменяться так, чтобы точки фокуса 7 находились или внутри, или снаружи линзы 1, за счет чего может изменяться положение соответствующих фидеров,
кроме показанных кабелей 3, интегрально выполненных вместе с соответствующими линзами 1 дополнительными фидеры могут быть расположены снаружи этих линз 1,
вместо сферических или полусферических линз типа Люнеберга могут использоваться другие линзы, например, цилиндрические линзы типа Люнеберга, за счет чего будет легче разместить фидеры и/или получить другую форму диаграммы излучения,
также возможно использовать линзу типа Люнеберга конической формы, в форме пирамиды и т.п. В этом случае предпочтительно, чтобы форма рефлектора 5, который может быть металлическими, была изменена так, чтобы он показывал по меньшей мере одну из сторон линзы 1, через которую не проходят волны 6 для приема,
коэффициент преломления используемой линзы может меняться таким образом, чтобы оптимизировать прием нескольких волн с различными частотами,
может использоваться линза однородного типа, это значит, что коэффициент преломления постоянный по всей линзе,
антенная система по изобретению может также использоваться в качестве передающей антенной системы, если фидерные линии (коаксиальные кабели 3) соединены с подходящими передающими средствами.It should be said that the variants of preferred embodiments may contain at least one of the following changes:
coaxial cables 3 can be replaced by any other suitable feeder lines that can be integrated with the lenses used,
fewer or more than three cables shown 3 may be provided,
the refractive index of the used lenses 1 can be changed so that the focal points 7 are either inside or outside the lens 1, due to which the position of the corresponding feeders can be changed,
in addition to the cables 3 shown, integrally made together with the corresponding lenses 1, additional feeders can be located outside these lenses 1,
instead of spherical or hemispherical lenses of the Luneberg type, other lenses can be used, for example, cylindrical lenses of the Luneberg type, due to which it will be easier to place feeders and / or get a different shape of the radiation pattern,
it is also possible to use a cone-shaped Luneberg type lens, in the form of a pyramid, and the like. In this case, it is preferable that the shape of the reflector 5, which may be metallic, be changed so that it shows at least one side of the lens 1 through which waves 6 for reception do not pass,
the refractive index of the used lens can be changed in such a way as to optimize the reception of several waves with different frequencies,
a uniform type lens can be used, which means that the refractive index is constant throughout the lens,
The antenna system of the invention can also be used as a transmission antenna system if feeder lines (coaxial cables 3) are connected to suitable transmitting means.

Антенная система по изобретению осуществляет механическое крепление для средства запитки и фидерных линий. The antenna system of the invention provides mechanical fastening for the power means and feeder lines.

При использовании полусферической линзы антенная система имеет уменьшенный объем и особенно в этом случае длина потребных фидерных линий может быть уменьшена и эффективность приема может быть увеличена по сравнению с известными системами. When using a hemispherical lens, the antenna system has a reduced volume, and especially in this case, the length of the required feeder lines can be reduced and the reception efficiency can be increased in comparison with known systems.

Система по изобретению предпочтительно используется как часть системы для приема сигналов прямого вещания от различных спутников. The system of the invention is preferably used as part of a system for receiving direct broadcast signals from various satellites.

Claims

1. Антенная система, содержащая линзу и средства запитки, выполненные в виде спирально-винтовых антенн прямого или обратного излучения для приема и/или передачи электромагнитных волн, отличающаяся тем, что средства запитки размещены по меньшей мере частично внутри линзы. 1. An antenna system comprising a lens and washing means made in the form of helical helical antennas of direct or reverse radiation for receiving and / or transmitting electromagnetic waves, characterized in that the washing means is located at least partially inside the lens.

2. Антенная система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве линзы использована линза типа Люнеберга или линза из однородного диэлектрика. 2. The antenna system according to claim 1, characterized in that a Luneberg type lens or a lens of a uniform dielectric is used as a lens.

3. Антенная система по п.п.1 или 2, отличающаяся тем, что линза является сферической или конической. 3. The antenna system according to claim 1 or 2, characterized in that the lens is spherical or conical.

4. Антенная система по пп.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве линзы использована полусферическая линза, а в качестве средств запитки использованы спирально-винтовые антенны обратного излучения. 4. The antenna system according to claims 1 or 2, characterized in that a hemispherical lens is used as a lens, and spiral helical antennas for reverse radiation are used as power means.