RU2574170C1 - Multiband mirror antenna - Google Patents

Multiband mirror antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2574170C1
RU2574170C1 RU2014137903/28A RU2014137903A RU2574170C1 RU 2574170 C1 RU2574170 C1 RU 2574170C1 RU 2014137903/28 A RU2014137903/28 A RU 2014137903/28A RU 2014137903 A RU2014137903 A RU 2014137903A RU 2574170 C1 RU2574170 C1 RU 2574170C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mirror
irradiator
parabolic mirror
main
focus
Prior art date
Application number
RU2014137903/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Юрьевич Деркачев
Алексей Александрович Косогор
Юрий Игоревич Тихов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Application granted granted Critical
Publication of RU2574170C1 publication Critical patent/RU2574170C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: multiband mirror antenna comprises coaxially arranged the main parabolic mirror, a secondary reflector and the first radiator. The secondary reflector is in the form of a convex-concave body of revolution, which is bounded by a hyperbolic mirror with a convex side in the direction of the first radiator, and with an opposite concave side - by a small parabolic mirror, at the focus of which there is the second radiator, thereby forming, with the small parabolic mirror, a single-mirror arrangement with direct feed. The first radiator together with the main parabolic mirror and the hyperbolic mirror of the secondary reflector forms a Cassegrain arrangement.
EFFECT: greater number of operating frequency bands of the mirror antenna, which provides the co-directivity of main beams in all and each operating frequency band, while enabling the formation of the proximate width of the main beam in multiple operating frequency bands, while limiting shading of the main mirror and eliminating parasitic cross-coupling of radiators.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для создания многодиапазонных антенн, например, наземного сегмента спутниковых систем связи.The invention relates to antenna technology and is intended to create multi-band antennas, for example, the terrestrial segment of satellite communications systems.

В качестве антенн наземных станций спутниковой связи обычно применяют двухзеркальные антенны, выполненные по схемам Кассегрена или Грегори [1 - Фролов О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 376 с]. Для получения высокого коэффициента усиления приходится иметь дело с зеркалами, диаметр которых может превышать 10 м. Возрастающие объемы передаваемой информации приводят к необходимости создания многодиапазонных зеркальных антенн [2 - Демченко В.И., Косогор Α.Α., Раздоркин Д.Я. Методология разработки многодиапазонных зеркальных антенн / Антенны, 2012, №9, с. 4-13].As antennas of ground-based satellite communications stations, two-mirror antennas are usually used, made according to the Cassegrain or Gregory schemes [1 - O. P. Frolov Antennas for satellite earth stations. - M .: Radio and communications, 2000. - 376 s]. To obtain a high gain, one has to deal with mirrors, the diameter of which can exceed 10 m. The increasing volumes of transmitted information lead to the need to create multi-band mirror antennas [2 - V. Demchenko, Kosogor Α.Α., Razdorkin D.Ya. Methodology for the development of multi-band reflector antennas / Antennas, 2012, No. 9, p. 4-13].

Многодиапазонность чаще всего обеспечивается путем использования совмещенных антенно-волноводных устройств (АВУ) с общим для всех диапазонов рупорным облучателем [3 - Коровкин А.Е., Раздоркин Д.Я., Шипулин А.В. Много диапазонные облучатели зеркальных антенн на основе конических гофрированных рупоров / Антенны, 2012, №9, с. 19-23]. В работах [2], [3] приведены примеры конструкций АВУ на основе единого рупорного облучателя в четырех совмещенных диапазонах частот C/X/Ku/Ka (сантиметровых диапазонов длин волн) с соотношением частот 1:2:3:5. Однако дальнейшее наращивание более высокочастотных диапазонов, например E/W (миллиметровых диапазонов длин волн), известным путем [2], [3] представляется проблематичным ввиду диапазонных электромагнитных ограничений рупоров и волноводов.Multibanding is most often achieved through the use of combined antenna-waveguide devices (AVU) with a common horn irradiator for all ranges [3 - Korovkin AE, Razdorkin D.Ya., Shipulin AV Multi-band irradiators of mirror antennas based on conical corrugated horns / Antennas, 2012, No. 9, p. 19-23]. In [2], [3], examples are given of the design of AVU based on a single horn feed in four combined frequency ranges C / X / Ku / Ka (centimeter wavelength ranges) with a frequency ratio of 1: 2: 3: 5. However, the further increase in higher-frequency ranges, for example, E / W (millimeter wavelength ranges), known in the way [2], [3] seems to be problematic due to the range electromagnetic limitations of the horns and waveguides.

Другой известный путь наращивания рабочих диапазонов связан с увеличением числа облучателей двухзеркальной антенны. Добавление второго облучателя в состав антенны Грегори известно из патента США [4 - Патент US 3710341. Attilio F. Sciambi. Gregorian antenna with ring focus. Jan. 9, 1973]. В данном случае в двухзеркальной антенне Грегори [4], помимо первого облучателя, размещенного вблизи вершины параболического зеркала, введен второй облучатель в виде отрезка круглого волновода, проходящего через вершину эллиптического зеркала до общего фокуса двух зеркал. При этом второй облучатель работает по однозеркальной схеме. Однако второй облучатель сильно влияет на работу первого, оказавшись на пути всех лучей, отраженных от эллиптического зеркала, что является его недостатком.Another well-known way of increasing operating ranges is associated with an increase in the number of irradiators of a two-mirror antenna. The addition of a second feed to the Gregory antenna is known from US patent [4 - Patent US 3710341. Attilio F. Sciambi. Gregorian antenna with ring focus. Jan. 9, 1973]. In this case, in the Gregory two-mirror antenna [4], in addition to the first irradiator located near the top of the parabolic mirror, a second irradiator is introduced in the form of a segment of a circular waveguide passing through the top of the elliptical mirror to the general focus of the two mirrors. In this case, the second irradiator operates according to a single-mirror scheme. However, the second irradiator greatly affects the operation of the first, being in the path of all the rays reflected from the elliptical mirror, which is its drawback.

Известна двухдиапазонная антенна с кольцевым фокусом [5 - Патент US 6911953. Griffin K. Gothard, Timothy Ε. Durham, Jay A. Kralovec, Sean С. Ortiz. Multi-band ring focus antenna system with co-located main reflectors. Jun. 28, 2005]. Описанная двухдиапазонная антенна [5] содержит два основных вложенных зеркала, одно из которых (внутреннее) прозрачно для волн второго частотного диапазона и отражает волны первого частотного диапазона. Возбуждение основных зеркал каждого диапазона осуществляется по двухзеркальной схеме своими рупорными облучателями, расположенными соосно так, что фидер второго диапазона проходит внутри фидера первого диапазона. Недостатком антенны [5] является то, что реальное внутреннее зеркало, во-первых, не может быть идеально прозрачным для волн второго частотного диапазона, и во-вторых, не может быть идеально отражающим для волн первого частотного диапазона, что увеличивает ассоциированные потери и в итоге снижает шумовую добротность антенны в обоих диапазонах.Known dual-band antenna with a ring focus [5 - Patent US 6911953. Griffin K. Gothard, Timothy Ε. Durham, Jay A. Kralovec, Sean C. Ortiz. Multi-band ring focus antenna system with co-located main reflectors. Jun. 28, 2005]. The described dual-band antenna [5] contains two main embedded mirrors, one of which (internal) is transparent to the waves of the second frequency range and reflects the waves of the first frequency range. The excitation of the main mirrors of each range is carried out according to a two-mirror scheme with their horn irradiators arranged coaxially so that the second range feeder passes inside the first range feeder. The disadvantage of the antenna [5] is that a real internal mirror, firstly, cannot be perfectly transparent for waves of the second frequency range, and secondly, cannot be perfectly reflective for waves of the first frequency range, which increases the associated losses in as a result, it reduces the noise figure of merit of the antenna in both ranges.

Известно также совмещение в одном устройстве антенн, сочетающих работу в радиочастотном диапазоне (сантиметровых или миллиметровых длин волн) и оптическом диапазоне (ближнем инфракрасном или видимом) [6 - Патент US 8094081. Jonathan R. Bruzzi, Bradley G. Boone. Dual band radio frequency (RF) and optical communications antenna and terminal design methodology and implementation. Jan. 10, 2012]. В радиочастотном диапазоне использована обычная однозеркальная схема с прямым возбуждением, а в оптическом диапазоне использована двухзеркальная схема Кассегрена. Недостатком антенного устройства [6] является ограниченная возможность традиционного пути наращивания радиочастотных рабочих диапазонов ввиду использования однозеркальной схемы.It is also known the combination in one device of antennas combining operation in the radio frequency range (centimeter or millimeter wavelengths) and the optical range (near infrared or visible) [6 - Patent US 8094081. Jonathan R. Bruzzi, Bradley G. Boone. Dual band radio frequency (RF) and optical communications antenna and terminal design methodology and implementation. Jan. 10, 2012]. In the radio frequency range, the usual single-mirror direct excitation scheme was used, and in the optical range, the Cassegrain double-mirror scheme was used. The disadvantage of the antenna device [6] is the limited possibility of the traditional way of increasing the radio-frequency operating ranges due to the use of a single-mirror circuit.

Системные требования к многодиапазонным антеннам, как правило, определяют сонаправленность основных лучей в разных частотных диапазонах. В некоторых случаях требуется также формирование близкой ширины основного луча в нескольких рабочих диапазонах частот.System requirements for multi-band antennas, as a rule, determine the co-directivity of the main rays in different frequency ranges. In some cases, the formation of a close width of the main beam in several operating frequency ranges is also required.

Оригинальное решение, позволяющее в осесимметричной двухзеркальной антенне применить одновременно три облучателя разных диапазонов, обеспечивающих сонаправленность формируемых ими лучей, приведено в [7 - Авт. св-во 1256115 (СССР). Двухзеркальная многодиапазонная антенна / Бондарь Л.В., Ильинов М.Д., Хилевич СВ., Ломан В.И. - Опубл. в Б.И. №33, 1986]. Как показано на фиг. 3 (не в масштабе), антенна [7] содержит основное параболическое зеркало 1 с фокусом F2, вспомогательный отражатель в виде эллиптического зеркала 2 с фокусами F1 и F2, облучатели 3, 4 и 5 первого, второго и третьего диапазонов соответственно, а также возбуждающие элементы 6. В первом (среднечастотном) диапазоне облучатель 3 излучает электромагнитные волны, которые зеркалом 2 переотражаются на зеркало 1, формирующее в раскрыве плоский фазовый фронт. Работа в первом диапазоне осуществляется по двухзеркальной схеме. Во втором (высокочастотном) диапазоне используются зеркало 1 и облучатель 4, выполненный в виде рупора, горловина которого образована отрезком волновода, а боковые стенки - поверхностью зеркала 2. Работа во втором диапазоне осуществляется по однозеркальной схеме. В третьем (низкочастотном) диапазоне функцию облучателя 5 выполняет кольцевой раскрыв, образованный поверхностью зеркала 2 и введенной софокусной ей эллиптической поверхностью 7, которые соединены гальванически отрезком волновода. При этом электромагнитное поле в кольцевом раскрыве возбуждается с помощью возбуждающих элементов 6 (штырей), расположение которых определяется условиями возбуждения требуемых типов волн в радиальном эллиптическом волноводе. Работа в третьем диапазоне осуществляется также как и во втором диапазоне - по однозеркальной схеме с зеркалом 1.An original solution that allows using three irradiators of different ranges in an axisymmetric two-mirror antenna at the same time, ensuring the co-directivity of the rays they form, is given in [7 - Aut. St. 1256115 (USSR). Two-mirror multi-band antenna / Bondar L.V., Ilyinov M.D., Khilevich SV., Loman V.I. - Publ. in B.I. No. 33, 1986]. As shown in FIG. 3 (not to scale), the antenna [7] contains the main parabolic mirror 1 with focus F2, an auxiliary reflector in the form of an elliptical mirror 2 with foci F1 and F2, irradiators 3, 4 and 5 of the first, second and third ranges, respectively, as well as exciting elements 6. In the first (mid-frequency) range, the irradiator 3 emits electromagnetic waves, which are reflected by mirror 2 to mirror 1, which forms a flat phase front in the aperture. Work in the first range is carried out according to a two-mirror scheme. In the second (high-frequency) range, mirror 1 and irradiator 4 are used, made in the form of a horn, the neck of which is formed by a segment of the waveguide, and the side walls are formed by the surface of mirror 2. Work in the second range is carried out according to a single-mirror scheme. In the third (low-frequency) range, the function of the irradiator 5 is performed by an annular opening formed by the surface of the mirror 2 and the elliptical surface 7 introduced by the confocal surface thereof, which are galvanically connected by a waveguide segment. In this case, the electromagnetic field in the annular opening is excited by means of exciting elements 6 (pins), the location of which is determined by the excitation conditions of the required types of waves in a radial elliptical waveguide. Work in the third range is carried out as well as in the second range - according to a single-mirror scheme with mirror 1.

Антенна [7] является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства. Количество рабочих диапазонов частот антенны прототипа ограничено количеством облучателей - тремя, а дальнейшее увеличение количества рабочих диапазонов не формулируется, что является основным недостатком. Благодаря осесимметричной структуре антенна прототип обеспечивает сонаправленность основных лучей в указанных трех диапазонах. Однако, ввиду использования основного зеркала 1, общего для всех трех рабочих диапазонов частот и, соответственно, для различных рабочих длин волн, ширина основного луча значительно уменьшается в более высокочастотных диапазонах, особенно в диапазонах миллиметровых длин волн. Другими словами, ширина основного луча в низкочастотном диапазоне частот (преимущественно сантиметровых длин волн) становится больше, чем в высокочастотных диапазонах (преимущественно миллиметровых длин волн), что является недостатком антенны прототипа для некоторых систем. Расширенная поверхность 7 облучателя 5 приводит к увеличению затенения основного зеркала 1, что также является недостатком антенны прототипа, поскольку это приводит к ухудшению шумовой добротности во всех трех рабочих диапазонах. Недостатком антенны прототипа является и взаимное влияние облучателей разных диапазонов, поскольку облучатель 3 расположен встречно-направленно облучателям 4 и 5, а близлежащие облучатели 4 и 5 имеют практически соприкасающиеся раскрывы.The antenna [7] is the closest analogue (prototype) of the claimed device. The number of working frequency ranges of the antenna of the prototype is limited by the number of irradiators - three, and a further increase in the number of working ranges is not formulated, which is the main disadvantage. Due to the axisymmetric structure of the antenna, the prototype provides the co-directivity of the main rays in these three ranges. However, due to the use of the main mirror 1, which is common for all three operating frequency ranges and, accordingly, for different working wavelengths, the width of the main beam is significantly reduced in the higher frequency ranges, especially in the millimeter wavelength ranges. In other words, the width of the main beam in the low-frequency range of frequencies (mainly centimeter wavelengths) becomes larger than in the high-frequency ranges (mainly millimeter wavelengths), which is a disadvantage of the prototype antenna for some systems. The expanded surface 7 of the irradiator 5 leads to an increase in the shading of the main mirror 1, which is also a disadvantage of the antenna of the prototype, since this leads to a deterioration in the noise figure of merit in all three operating ranges. The disadvantage of the antenna of the prototype is the mutual influence of the irradiators of different ranges, since the irradiator 3 is located in the opposite direction to the irradiators 4 and 5, and the nearby irradiators 4 and 5 have practically adjacent openings.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение количества рабочих диапазонов частот зеркальной антенны, обеспечивающей сонаправленность основных лучей во всех и каждом рабочем диапазоне частот с возможностью формирования близкой ширины основного луча в нескольких рабочих диапазонах частот, при ограничении затенения основного зеркала и устранении паразитного взаимовлияния облучателей.The problem to which the present invention is directed, is to increase the number of operating frequency ranges of the mirror antenna, providing co-directivity of the main rays in all and each working frequency range with the possibility of forming a close width of the main beam in several working frequency ranges, while limiting the shading of the main mirror and eliminating spurious mutual influence of irradiators.

Для решения указанной задачи предлагается многодиапазонная зеркальная антенна, содержащая ориентированные соосно основное параболическое зеркало, вспомогательный отражатель и первый облучатель, расположенный вблизи вершины основного параболического зеркала.To solve this problem, a multiband reflector antenna is proposed, containing the coaxially oriented main parabolic mirror, an auxiliary reflector and a first irradiator located near the top of the main parabolic mirror.

Согласно изобретению, вспомогательный отражатель выполнен в виде выпукло-вогнутого тела вращения, ограниченного гиперболическим зеркалом с выпуклой в направлении первого облучателя стороны, а с противоположной вогнутой стороны - малым параболическим зеркалом, в фокусе которого установлен второй облучатель, образуя совместно с малым параболическим зеркалом однозеркальную схему с прямым возбуждением, тогда как первый облучатель совместно с основным параболическим зеркалом и гиперболическим зеркалом вспомогательного отражателя образует схему Кассегрена так, что фазовый центр первого облучателя совмещен с первым фокусом гиперболического зеркала, расположенным вблизи вершины основного параболического зеркала, фокус которого совмещен со вторым фокусом гиперболического зеркала.According to the invention, the auxiliary reflector is made in the form of a convex-concave body of revolution, bounded by a hyperbolic mirror with a convex side in the direction of the first irradiator, and on the opposite concave side by a small parabolic mirror, in the focus of which a second irradiator is mounted, forming together with a small parabolic mirror a single-mirror scheme with direct excitation, while the first irradiator together with the main parabolic mirror and the hyperbolic mirror of the auxiliary reflector The Cassegrain scheme is such that the phase center of the first irradiator is aligned with the first focus of the hyperbolic mirror located near the top of the main parabolic mirror, whose focus is aligned with the second focus of the hyperbolic mirror.

Техническим результатом изобретения является увеличение количества рабочих диапазонов частот зеркальной антенны, обеспечивающей сонаправленность основных лучей во всех и каждом рабочем диапазоне частот с возможностью формирования близкой ширины основного луча в нескольких рабочих диапазонах частот, при ограничении затенения основного зеркала и устранении паразитного взаимовлияния облучателей.The technical result of the invention is to increase the number of operating frequency ranges of a mirror antenna, providing co-directivity of the main beams in all and each working frequency range with the possibility of forming a close width of the main beam in several working frequency ranges, while limiting the shading of the main mirror and eliminating the parasitic interference of irradiators.

Сравнение с известными техническими решениями показывает, что сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого устройства соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.Comparison with known technical solutions shows that the combination of distinctive features and properties of the proposed device meets the criteria of novelty and inventive step.

Изобретение поясняется на фигурах 1-3.The invention is illustrated in figures 1-3.

На фиг. 1 показано схематичное представление заявляемого устройства многодиапазонной зеркальной антенны с одним вспомогательным отражателем согласно осуществлению настоящего изобретения.In FIG. 1 shows a schematic representation of the inventive multi-band reflector antenna device with one auxiliary reflector according to an embodiment of the present invention.

На фиг. 2 показано схематичное представление обобщенного заявляемого устройства многодиапазонной зеркальной антенны с несколькими вспомогательными отражателями согласно осуществлению настоящего изобретения.In FIG. 2 shows a schematic representation of a generalized inventive multi-band reflector antenna device with several auxiliary reflectors according to an embodiment of the present invention.

На фиг. 3 показано схематичное представление устройства антенны прототипа [7], полезное для понимания настоящего изобретения.In FIG. 3 shows a schematic representation of the prototype antenna device [7], useful for understanding the present invention.

Пример заявляемого устройства многодиапазонной зеркальной антенны, показанный на фиг. 1 (не в масштабе), содержит ориентированные соосно основное параболическое зеркало 10, вспомогательный отражатель 20 и первый облучатель 30, расположенный вблизи вершины основного параболического зеркала 10, а также второй облучатель 40. Рассмотрим функционирование заявляемой многодиапазонной зеркальной антенны в режиме приема. Основное параболическое зеркало 10, с помощью вспомогательного отражателя 20 фокусирует падающие на него электромагнитные волны в точке фокуса F10 вспомогательного отражателя 20, с которой совмещен фазовый центр первого облучателя 30, предпочтительно выполненного в виде конического гофрированного рупора, позволяющего принимать несколько диапазонов частот (преимущественно сантиметровых длин волн). В этих диапазонах антенна работает в соответствии с двухзеркальной схемой Кассегрена, в связи с чем выпуклая поверхность вспомогательного отражателя 20 формируется в виде гиперболического зеркала 21, первым фокусом которого является точка F10. Второй фокус F20 гиперболического зеркала 21 совмещен с фокусом основного параболического зеркала 10. Для наращивания количества рабочих диапазонов частот антенны в сторону высоких частот (преимущественно миллиметровых длин волн) вторая поверхность вспомогательного отражателя 20 выполнена в виде малого параболического зеркала 22, в фокусе F30 которого установлен второй облучатель 40, который также может быть выполнен в виде конического гофрированного рупора, позволяющего принимать несколько диапазонов частот. Заметим, что фокус F30 малого параболического зеркала 22 может находиться как дальше, так и ближе фокуса F20 (случай, изображенный на фиг. 1), а в частном случае фокусы F20 и F30 могут совпадать. Размер вспомогательного отражателя 20 много меньше размеров основного параболического зеркала 10, поэтому затенение основного параболического зеркала 10 не превышает обычных для двухзеркальных антенн значений.An example of the inventive multi-band reflector antenna device shown in FIG. 1 (not to scale), contains coaxially oriented main parabolic mirror 10, an auxiliary reflector 20 and a first irradiator 30 located near the top of the main parabolic mirror 10, as well as a second irradiator 40. Consider the operation of the inventive multi-band reflector antenna in reception mode. The main parabolic mirror 10, with the help of an auxiliary reflector 20, focuses the electromagnetic waves incident on it at the focal point F10 of the auxiliary reflector 20, with which the phase center of the first irradiator 30 is combined, preferably made in the form of a conical corrugated horn that allows you to accept several frequency ranges (mainly centimeter lengths waves). In these ranges, the antenna operates in accordance with the Cassegrain two-mirror scheme, in connection with which the convex surface of the auxiliary reflector 20 is formed in the form of a hyperbolic mirror 21, the first focus of which is point F10. The second focus F20 of the hyperbolic mirror 21 is combined with the focus of the main parabolic mirror 10. To increase the number of working frequency ranges of the antenna towards high frequencies (mainly millimeter wavelengths), the second surface of the auxiliary reflector 20 is made in the form of a small parabolic mirror 22, in the focus F30 of which there is a second the irradiator 40, which can also be made in the form of a conical corrugated horn, allowing you to accept multiple frequency ranges. Note that the focus F30 of the small parabolic mirror 22 can be both further and closer than the focus F20 (the case shown in Fig. 1), and in the particular case, the foci F20 and F30 can coincide. The size of the auxiliary reflector 20 is much smaller than the dimensions of the main parabolic mirror 10, therefore, the shading of the main parabolic mirror 10 does not exceed the usual values for two-mirror antennas.

Вспомогательный отражатель 20 выполнен в виде выпукло-вогнутого тела вращения, ограниченного с одной стороны гиперболическим зеркалом 21 (с выпуклой в направлении первого облучателя 30 стороны), а с другой стороны - малым параболическим зеркалом 22 (с вогнутой в направлении первого облучателя 30 стороны), в фокусе которого установлен второй облучатель 40, не увеличивающий затенения основного параболического зеркала 10. А благодаря размещению вспомогательного отражателя 20 между первым облучателем 30 и вторым облучателем 40 исключается прямое паразитное воздействие облучателей друг на друга. Поэтому наращивание более высокочастотного рабочего диапазона достигается без ухудшения характеристик антенны в менее высокочастотных диапазонах. Благодаря осесимметричной структуре заявляемая антенна обеспечивает сонаправленность основных лучей во всех и каждом рабочем диапазоне. И поскольку второй облучатель 40 формирует диаграмму направленности заявляемой антенны в добавленном рабочем диапазоне частот с помощью малого параболического зеркала 22, независимо от основного параболического зеркала 10, обеспечивается возможность формирования близкой ширины основного луча в разных рабочих диапазонах частот.The auxiliary reflector 20 is made in the form of a convex-concave body of revolution limited on one side by a hyperbolic mirror 21 (with a convex side in the direction of the first irradiator 30 of the side), and on the other hand, by a small parabolic mirror 22 (with a side concave in the direction of the first irradiator 30), in the focus of which a second irradiator 40 is installed, which does not increase the shading of the main parabolic mirror 10. And due to the placement of the auxiliary reflector 20 between the first irradiator 30 and the second irradiator 40, direct steam is eliminated the influence of the irradiators on each other. Therefore, the extension of a higher-frequency operating range is achieved without deteriorating the characteristics of the antenna in less high-frequency ranges. Due to the axisymmetric structure of the inventive antenna provides co-directionality of the main rays in all and each operating range. And since the second irradiator 40 generates a radiation pattern of the claimed antenna in the added operating frequency range using a small parabolic mirror 22, regardless of the main parabolic mirror 10, it is possible to form a close width of the main beam in different operating frequency ranges.

Для дальнейшего наращивания количества диапазонов рабочих частот возможно рекурсивное построение заявляемой антенны, при котором число вспомогательных отражателей больше одного, а количество облучателей больше двух, что не выходит за пределы существа и объема настоящего изобретения. На фиг. 2 показано схематичное представление обобщенного заявляемого устройства многодиапазонной зеркальной антенны (не в масштабе) с несколькими вспомогательными отражателями согласно осуществлению настоящего изобретения. Дополнительные N вспомогательных отражателей 20(1)…20(N) и N облучателей 30(1)…30(N), обозначенные на фиг. 2 нумерацией с верхними индексами (1)…(N) размещены между первым облучателем 30 и вторым облучателем 40. Каждый из дополнительных вспомогательных отражателей 20(N) выполнен в виде выпукло-вогнутого тела вращения, ограниченного гиперболическим зеркалом 21(N) с выпуклой в направлении первого облучателя 30 стороны, а с противоположной вогнутой стороны - параболическим зеркалом 22(N). Все вспомогательные отражатели 20(1)…20(N) размещаются вдоль оси многодиапазонной зеркальной антенны в порядке уменьшения их размеров по мере удаления от основного параболического зеркала 10. Каждый из дополнительных облучателей 30(N) совместно с параболическим зеркалом ближайшего вспомогательного отражателя и гиперболическим зеркалом следующего в порядке удаления вспомогательного отражателя образует схему Кассегрена так, что фазовый центр указанного облучателя совмещен с первым фокусом указанного гиперболического зеркала, расположенным вблизи вершины указанного параболического зеркала, фокус которого совмещен со вторым фокусом указанного гиперболического зеркала. Второй облучатель 40 образует совместно с малым параболическим зеркалом 22 наименьшего вспомогательного отражателя 20 однозеркальную схему с прямым возбуждением. Следует отметить, что каждый облучатель может быть выполнен в виде конического гофрированного рупора, позволяющего принимать несколько диапазонов частот.To further increase the number of operating frequency ranges, a recursive construction of the claimed antenna is possible, in which the number of auxiliary reflectors is more than one, and the number of irradiators is more than two, which does not go beyond the essence and scope of the present invention. In FIG. 2 shows a schematic representation of a generalized inventive multi-band reflector antenna device (not to scale) with several auxiliary reflectors according to an embodiment of the present invention. The additional N auxiliary reflectors 20 (1) ... 20 (N) and N irradiators 30 (1) ... 30 (N) indicated in FIG. 2 with numbers with superscripts (1) ... (N) are placed between the first irradiator 30 and the second irradiator 40. Each of the additional auxiliary reflectors 20 (N) is made in the form of a convex-concave body of revolution bounded by a hyperbolic mirror 21 (N) with a convex the direction of the first irradiator 30 side, and from the opposite concave side - parabolic mirror 22 (N) . All auxiliary reflectors 20 (1) ... 20 (N) are placed along the axis of the multi-range reflector antenna in the order of their size decrease with distance from the main parabolic mirror 10. Each of the additional irradiators 30 (N) together with the parabolic mirror of the nearest auxiliary reflector and a hyperbolic mirror the following in the order of removal of the auxiliary reflector forms a Cassegrain circuit so that the phase center of the specified irradiator is combined with the first focus of the specified hyperbolic mirror, located nnym near the vertex of said parabolic mirror, the focus of which is aligned with the second focus of said hyperbolic mirror. The second feed 40 together with a small parabolic mirror 22 of the smallest auxiliary reflector 20 forms a single-mirror direct excitation circuit. It should be noted that each irradiator can be made in the form of a conical corrugated horn, allowing you to accept multiple frequency ranges.

Имея в виду что по мере удаления от основного параболического зеркала 10 размер каждого последующего вспомогательного отражателя много меньше размеров предыдущего, затенение последующим вспомогательным отражателем предыдущего зеркала не превышает обычных для двухзеркальных антенн значений. А благодаря тому, что между любыми соседними облучатели размещен один вспомогательный отражатель, исключается прямое паразитное воздействие облучателей друг на друга.Bearing in mind that as you move away from the main parabolic mirror 10, the size of each subsequent auxiliary reflector is much smaller than the size of the previous one, the shadowing by the subsequent auxiliary reflector of the previous mirror does not exceed the usual values for two-mirror antennas. And due to the fact that one auxiliary reflector is placed between any adjacent irradiators, the direct parasitic effect of irradiators on each other is eliminated.

Таким образом достигается технический результат изобретения, а именно увеличивается количество рабочих диапазонов частот зеркальной антенны, обеспечивается сонаправленность основных лучей во всех и каждом рабочем диапазоне частот с возможностью формирования близкой ширины основного луча в нескольких рабочих диапазонах частот, ограничивается затенение основного зеркала, устраняется паразитное взаимовлияние облучателей.Thus, the technical result of the invention is achieved, namely, the number of operating frequency ranges of the mirror antenna is increased, co-directivity of the main beams in all and each working frequency range is ensured with the possibility of forming a close main beam width in several working frequency ranges, shading of the main mirror is limited, and parasitic interference of irradiators is eliminated .

Claims (2)

1. Многодиапазонная зеркальная антенна, содержащая ориентированные соосно основное параболическое зеркало, вспомогательный отражатель и первый облучатель, расположенный вблизи вершины основного параболического зеркала, отличающаяся тем, что вспомогательный отражатель выполнен в виде выпукло-вогнутого тела вращения, ограниченного гиперболическим зеркалом с выпуклой в направлении первого облучателя стороны, а с противоположной вогнутой стороны - малым параболическим зеркалом, в фокусе которого установлен второй облучатель, образуя совместно с малым параболическим зеркалом однозеркальную схему с прямым возбуждением, тогда как первый облучатель совместно с основным параболическим зеркалом и гиперболическим зеркалом вспомогательного отражателя образует схему Кассегрена так, что фазовый центр первого облучателя совмещен с первым фокусом гиперболического зеркала, расположенным вблизи вершины основного параболического зеркала, фокус которого совмещен со вторым фокусом гиперболического зеркала.1. A multi-band reflector antenna containing coaxially oriented main parabolic mirror, an auxiliary reflector and a first irradiator located near the top of the main parabolic mirror, characterized in that the auxiliary reflector is made in the form of a convex-concave body of revolution, bounded by a hyperbolic mirror with convex in the direction of the first irradiator side, and on the opposite concave side, with a small parabolic mirror, in the focus of which a second feed is mounted, forming in conjunction with a small parabolic mirror, a single-mirror scheme with direct excitation, while the first irradiator, together with the main parabolic mirror and the hyperbolic mirror of the auxiliary reflector, forms a Cassegrain scheme so that the phase center of the first irradiator is aligned with the first focus of the hyperbolic mirror located near the top of the main parabolic mirror, focus which is combined with the second focus of the hyperbolic mirror. 2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что между первым и смещенным дальше от основного параболического зеркала вторым облучателями в нее соосно введены не менее одного дополнительного вспомогательного отражателя, каждый из которых выполнен в виде выпукло-вогнутого тела вращения, ограниченного гиперболическим зеркалом с выпуклой в направлении первого облучателя стороны, а с противоположной вогнутой стороны - параболическим зеркалом, и не менее одного дополнительного облучателя, причем количество дополнительных облучателей равно количеству дополнительных вспомогательных отражателей, и все вспомогательные отражатели размещают вдоль оси многодиапазонной зеркальной антенны в порядке уменьшения их размеров по мере удаления от основного параболического зеркала, при этом второй облучатель образует совместно с параболическим зеркалом наименьшего вспомогательного отражателя однозеркальную схему с прямым возбуждением, а каждый из дополнительных облучателей совместно с параболическим зеркалом ближайшего вспомогательного отражателя и гиперболическим зеркалом следующего в порядке удаления вспомогательного отражателя образует схему Кассегрена так, что фазовый центр указанного облучателя совмещен с первым фокусом указанного гиперболического зеркала, расположенным вблизи вершины указанного параболического зеркала, фокус которого совмещен со вторым фокусом указанного гиперболического зеркала. 2. The antenna according to claim 1, characterized in that between the first and second irradiators further offset from the second parabolic mirror, at least one additional auxiliary reflector is coaxially inserted into it, each of which is made in the form of a convex-concave body of revolution bounded by a hyperbolic mirror with convex in the direction of the first irradiator side, and on the opposite concave side, with a parabolic mirror, and at least one additional irradiator, and the number of additional irradiators is equal to the number two additional auxiliary reflectors, and all auxiliary reflectors are placed along the axis of the multi-band reflector antenna in decreasing order of size as they move away from the main parabolic mirror, while the second irradiator forms, together with the parabolic mirror of the smallest auxiliary reflector, a single-mirror circuit with direct excitation, and each of the additional irradiators together with a parabolic mirror of the nearest auxiliary reflector and a hyperbolic mirror as follows in order to remove the auxiliary reflector forms a Cassegrain circuit so that the phase center of said irradiator aligned with the first focus of said hyperbolic mirror positioned near the vertex of said parabolic mirror, the focus of which is aligned with the second focus of said hyperbolic mirror.
RU2014137903/28A 2014-09-18 Multiband mirror antenna RU2574170C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2574170C1 true RU2574170C1 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807497C1 (en) * 2023-06-26 2023-11-15 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) Axisymmetric multi-band multi-beam multi-mirror antenna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62143503A (en) * 1985-12-18 1987-06-26 Meisei Electric Co Ltd Two-frequency shared antenna
JPS6390902A (en) * 1986-10-04 1988-04-21 Nec Corp Double reflection mirror antenna
RU2058636C1 (en) * 1991-05-12 1996-04-20 Государственное научно-производственное предприятие "Исток" Antenna-feeder assembly with mechanically scanned directivity pattern
JPH10322127A (en) * 1997-05-19 1998-12-04 Mitsubishi Electric Corp Multi-frequency band shared antenna device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62143503A (en) * 1985-12-18 1987-06-26 Meisei Electric Co Ltd Two-frequency shared antenna
JPS6390902A (en) * 1986-10-04 1988-04-21 Nec Corp Double reflection mirror antenna
RU2058636C1 (en) * 1991-05-12 1996-04-20 Государственное научно-производственное предприятие "Исток" Antenna-feeder assembly with mechanically scanned directivity pattern
JPH10322127A (en) * 1997-05-19 1998-12-04 Mitsubishi Electric Corp Multi-frequency band shared antenna device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824056C1 (en) * 2020-11-20 2024-08-01 Хуавей Текнолоджиз Ко., Лтд. Dual-band feed and dual-band antenna
RU2807497C1 (en) * 2023-06-26 2023-11-15 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) Axisymmetric multi-band multi-beam multi-mirror antenna
RU2821238C1 (en) * 2024-02-15 2024-06-18 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) Dual-band antenna with ring focus and hyperbolic generatrix of counter-reflector
RU2821239C1 (en) * 2024-02-15 2024-06-18 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) Dual-band antenna with ring focus and elliptical generatrix of counter-reflector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2380802C1 (en) Compact multibeam mirror antenna
RU2494506C1 (en) Electronic beam scanning lens antenna
RU2626559C2 (en) Lens antenna
JP2014112909A (en) Sub-reflector of dual-reflector antenna
Plastikov A high-gain multibeam bifocal reflector antenna with 40° field of view for satellite ground station applications
KR102418087B1 (en) Reflective antenna apparatus and method for design thereof
RU2574170C1 (en) Multiband mirror antenna
GB2559009A (en) A frequency scanned array antenna
US11777226B2 (en) Reflector antenna device
ES2859464T3 (en) Satellite payload comprising a dual reflective surface reflector
US10797401B2 (en) Reflection mirror antenna device
JPS603210A (en) Antenna in common use for multi-frequency band
US2695958A (en) Directive antenna system
RU2556466C2 (en) Multibeam hybrid mirror antenna
RU2664792C1 (en) Multi-beam combined non-axisymmetric mirror antenna
US20080030417A1 (en) Antenna Apparatus
RU2664753C1 (en) Multi-focus offset mirror antenna
RU2776723C1 (en) Axisymmetric multiband multimirror antenna
RU2664751C1 (en) Multi-beam range two-mirror antenna with irradiated radiation
RU2776725C1 (en) Multibeam multiband multireflector antenna
RU2776724C1 (en) Multibeam multiband multimirror antenna with axisymmetric counter-reflectors
RU2298863C2 (en) Mirror-lens antenna
Demirci et al. Phase error analysis of displaced-axis dual reflector antenna for satellite earth stations
RU2798411C1 (en) Axisymmetric dual band antenna
RU2627284C1 (en) Multibeam combined mirror antenna