RU2079190C1 - Waveguide-slot antenna array - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: device has hollow rectangular waveguide which height is less than half of wavelength and which one end is fed by means of linear waveguide-slot array which excites phase-clocked wage edge. In addition flat periodic array is provided in wide wall of waveguide. Said array contains slot emitters which are located in perpendicular to waveguide axis in nodes of rectangular coordinate reference system. In addition rectangular metal cramps are located in symmetry along wide wall of waveguide above emitters. Height of cramps is not greater than half of wavelength and which width is equal to half of wavelength. EFFECT: suppression of parasitic diffraction side lobes in beam pattern of antenna array when multiple mode waveguide without dielectric filling is used; increased antenna matching. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к волноводно-щелевым антенным решеткам. The invention relates to the field of radio engineering, in particular to slotted waveguide antennas.

Известны конструкции волноводно-щелевых антенных решеток на основе многомодовых прямоугольных волноводов и резонаторов с выполненными на широкой стенке рядами поперечных щелевых излучателей, которые возбуждаются H-плоскостными рупорами с волной типа H10. Недостатком таких конструкций являются большие габариты возбудителя и трудности формирования требуемых амплитудно-фазовых распределений в апертуре решетки. Known designs of slotted waveguide antennas based on multi-mode rectangular waveguides and resonators with rows of transverse slotted emitters made on a wide wall, which are excited by H-plane horns with a wave of type H10. The disadvantage of such designs is the large dimensions of the pathogen and the difficulties of forming the required amplitude-phase distributions in the aperture of the lattice.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конструкция волноводно-щелевой антенной решетки на основе многомодового прямоугольного волновода с высотой, меньшей половины длины волны, запитываемой с одного входа линейной волноводно-щелевой решеткой, возбуждающей в волноводе синфазный фронт волны, с выполненной в широкой стенке многомодового волновода плоской периодической решеткой поперечных к оси волновода щелевых излучателей. Недостатком известной конструкции являются потери на излучение в направлении вдоль оси волновода за счет дифракционных лепестков, существующих в диаграмме направленности синфазной антенной решетки на основе полого многомодового волновода, имеющей период, равный длине волны в свободном пространстве. Для подавления дифракционных лепестков многомодовый волновод в прототипе заполняют диэлектриком, что увеличивает диссипативные потери. The closest technical solution, selected as a prototype, is the design of a slotted waveguide antenna array based on a multimode rectangular waveguide with a height of less than half the wavelength fed from a single input by a linear slotted waveguide array that excites a common mode wave front in the waveguide, with wide wall of a multimode waveguide with a flat periodic lattice of slot emitters transverse to the waveguide axis. A disadvantage of the known design is the radiation loss in the direction along the axis of the waveguide due to the diffraction lobes existing in the radiation pattern of the in-phase antenna array based on a hollow multimode waveguide having a period equal to the wavelength in free space. To suppress diffraction lobes, the multimode waveguide in the prototype is filled with a dielectric, which increases dissipative losses.

Задачей изобретения является подавление паразитных дифракционных лепестков в диаграмме направленности антенной решетки при использовании многомодового волновода без диэлектрического заполнения и улучшение согласования антенны. The objective of the invention is the suppression of spurious diffraction lobes in the radiation pattern of the antenna array using a multimode waveguide without dielectric filling and improving antenna matching.

Задача решается таким образом, что в волноводно-щелевой антенной решетке, содержащей полый многомодовый прямоугольный волновод с высотой, не превышающей половины длины волны, запитываемый с одного входа линейной волноводно-щелевой решеткой, возбуждающей в волноводе синфазный фронт волны, с выполненной в широкой стенке волновода плоской периодической решеткой, состоящей из поперечных к оси волновода щелевых излучателей, расположенных в узлах прямоугольной сетки координат, по широкой стенке волновода над излучателями симметрично установлены прямоугольные металлические скобы с высотой, не превышающей половины длины волны, и шириной в половину длины волны. The problem is solved in such a way that in a waveguide-slot antenna array containing a hollow multimode rectangular waveguide with a height not exceeding half the wavelength, fed from one input by a linear waveguide-slot array, exciting a common-phase wave front in the waveguide, with a waveguide made in a wide wall a periodic periodic lattice consisting of gap emitters transverse to the waveguide axis located at nodes of a rectangular coordinate grid along a wide waveguide wall above the emitters symmetrically ovleny rectangular metal bracket with a height not exceeding one half wavelength and a width of half a wavelength.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента усиления антенной решетки за счет уменьшения потерь и улучшение согласования в рабочей полосе частот. The technical result of the invention is to increase the gain of the antenna array by reducing losses and improving matching in the working frequency band.

На чертеже изображена волноводно-щелевая антенная решетка с возбудителем в виде линейной резонансной волноводно-щелевой решетки с продольными щелями связи. The drawing shows a waveguide-slot antenna array with a pathogen in the form of a linear resonant waveguide-slot array with longitudinal communication slots.

Волноводно-щелевая антенная решетка резонансного типа содержит полый многомодовый прямоугольный волновод 1, возбуждаемый с одного входа 2 линейной волноводно-щеловой решеткой 3 с продольными щелями связи 4, попеременно сдвинутыми относительно середины широкой стенки волновода, расположенными с периодом в половину длины волны в волноводе. Волновод заканчивается короткозамыкающей стенкой 5, удаленной от середины последней щели связи на расстояние в четверть длины волны в волноводе. В широкой стенке многомодового волновода выполнена периодическая решетка из поперечных к оси волновода щелевых излучателей 6, расположенных в узлах прямоугольной сетки координат с периодом в длину волны вдоль оси волновода напротив центров щелевых отверстий связи 4 возбуждающего волновода 3. Выход многомодового волновода 1 замкнут металлической стенкой 7, расположенной на расстоянии в половину длины волны от последнего ряда щелей. Поперек многомодового волновода 1 над рядами щелевых излучателей 6 симметрично установлены металлические скобы 8 с высотой, не превышающей половины длины волны, и шириной в половину длины волны. The resonance-type slotted waveguide antenna array contains a hollow multimode rectangular waveguide 1, excited from a single input 2 by a linear waveguide-slotted array 3 with longitudinal coupling slots 4, alternately shifted relative to the middle of the wide waveguide wall, located with a period of half the wavelength in the waveguide. The waveguide ends with a short-circuit wall 5, remote from the middle of the last communication gap at a quarter of the wavelength in the waveguide. In the wide wall of the multimode waveguide, a periodic lattice is made of slit emitters 6 transverse to the waveguide axis and located at nodes of a rectangular coordinate grid with a wavelength period along the waveguide axis opposite the centers of the slot communication holes 4 of the exciting waveguide 3. The output of the multimode waveguide 1 is closed by a metal wall 7, located at a distance of half the wavelength from the last row of slots. Across the multimode waveguide 1 above the rows of slot emitters 6, metal brackets 8 are symmetrically mounted with a height not exceeding half the wavelength and a width of half the wavelength.

Согласно принципу взаимности работа волновода-щелевой антенной решетки может быть рассмотрена только в передающем режиме. Падающая на вход 2 возбуждающей линейной резонансной волноводно-щелевой решетки 3 волна типа H10 создает в щелевых отверстиях связи 4 синфазные вторичные источники напряженности электрического поля, формирующие на входе многомодового волновода 1 синфазный фронт волны, который возбуждает синфазную решетку поперечных щелевых излучателей 6. Далее синфазная волна, возбуждаемая каждым рядом соосных щелевых излучателей 6, распространяется в обе стороны в отрезках многомодового волновода, образованных металлическими скобами 8 и широкой стенкой многомодового волновода 1, и излучается из их линейных апертур 9. According to the principle of reciprocity, the operation of a waveguide-slot antenna array can be considered only in the transmitting mode. An H10 wave incident on input 2 of an exciting linear resonant waveguide-slot lattice 3 generates 4 in-phase secondary sources of electric field strength in the slotted communication holes, forming an in-phase wave front at the input of the multimode waveguide 1, which excites the in-phase array of the transverse slot-type radiators 6. Next, the in-phase wave excited by each row of coaxial slot emitters 6 propagates in both directions in segments of a multimode waveguide formed by metal brackets 8 and a wide wall multimode waveguide 1 and radiated from the their linear apertures 9.

Функциональное назначение металлических скоб 8 заключается, во-первых, в равномерном делении мощности, возбуждаемой каждым рядом излучающих щелей 6, и переизлучении ее синфазными линейными апертурами 9, расположенными с периодом в половину длины волны, что исключает появление в диаграмме направленности антенной решетки побочных дифракционных лепестков. Во-вторых, за счет выбора высоты скоб 8 можно регулировать связь излучающих щелей с волной многомодового волновода, которая в прототипе регулируется только за счет выбора длины нерезонансных излучающих щелей. Эквивалентная проводимость излучающих щелей со скобами, имеющими резонансный размер, может иметь чисто активный характер, что улучшает согласование в полосе частот резонансных антенных решеток последовательного питания в отличие от прототипа, в котором используются нерезонансные излучающие щели. The functional purpose of the metal brackets 8 is, firstly, to uniformly divide the power excited by each row of emitting slits 6, and reradiate it with in-phase linear apertures 9, located with a period of half a wavelength, which eliminates the appearance of side diffraction lobes in the antenna array pattern . Secondly, by choosing the height of the staples 8, you can adjust the connection of the radiating slots with the wave of a multimode waveguide, which in the prototype is regulated only by choosing the length of the non-resonant radiating slots. The equivalent conductivity of radiating slots with brackets having a resonant size can have a purely active character, which improves matching in the frequency band of resonant antenna arrays of serial power, in contrast to the prototype, which uses non-resonant radiating slots.

Использование изобретения позволяет уменьшить потери излучаемой мощности в направлении главного луча и повысить коэффициент усиления антенной решетки. За счет дополнительной возможности согласования излучателей расширяется полоса согласования антенной решетки. Using the invention allows to reduce the loss of radiated power in the direction of the main beam and to increase the gain of the antenna array. Due to the additional possibility of matching the emitters, the matching band of the antenna array expands.

Claims (1)

Волноводно-щелевая антенная решетка, содержащая полый многомодовый прямоугольный волновод с высотой, не превышающей половины длины волны, запитываемый с одного входа линейной волноводно-щелевой решеткой, возбуждающей в волноводе синфазный фронт волны, с выполненной в широкой стенке волновода плоской периодической решеткой, состоящей из поперечных к оси волновода щелевых излучателей, расположенных в узлах прямоугольной сетки координат, отличающаяся тем, что по ширине волновода над щелевыми излучателями симметрично установлены металлические скобы с высотой, не превышающей половины длины волны, и шириной в половину длины волны. A waveguide-slot antenna array containing a hollow multimode rectangular waveguide with a height not exceeding half the wavelength, fed from a single input by a linear waveguide-slot array exciting a common-mode wave front in the waveguide, with a flat periodic array consisting of transverse to the axis of the waveguide of the slot emitters located in the nodes of the rectangular coordinate grid, characterized in that the width of the waveguide above the slot emitters symmetrically installed metal of sul bracket with a height not exceeding one half wavelength and a width of half a wavelength.