СВЕРХШИРОКОПОЛОСНАЯ РУПОРНАЯ АНТЕННА
ULTRA-WIDEBAND HORN ANTENNA

Изобретение относится к антенной технике, в частности к сверхширокополосным рупорным антеннам, работающим в непрерывном диапазоне ультравысоких частот (УВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ).
Рупорные антенны широко используются в качестве измерительных антенн, при этом предполагается их частая установка и демонтаж на стойках рабочих мест, в случае использования узкополосных рупорных антенн. В связи с этим целесообразно иметь сверхширокополосную малогабаритную легкую рупорную антенну, которая способна была бы работать с коэффициентом перекрытия рабочего диапазона частот более 20. Это в значительной мере облегчит и ускорит процесс измерений и позволит его автоматизировать.
Известна широкополосная рупорная антенна П6-23А (Антенна измерительная П6-23А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - ЮК1.400.016ТО. - 1974 г. С.8-9). Антенна представляет собой рупор, выполненный как одно целое с диапазонным волноводно-коаксиальным переходом. Плоскость поляризации антенны проходит через ось рупора параллельно узким сторонам раскрыва. Вход антенны стандартный коаксиальный с волновым сопротивлением 50 Ом (7/3.04 мм). Коаксиальная линия переходит в линию с прямоугольным внешним проводником и эксцентрически расположенным внутренним стержнем. Далее фидер соединен с коньковым волноводом, который постепенно переходит в Н-образный волновод, а затем в рупор. В раскрыве рупора для коррекции фазовых искажений установлена диэлектрическая линза. Коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот 12. Габаритные размеры: длина 860 мм; раскрыв рупора 342×256,5 мм. Масса антенны 6,5 кг.
Кроме указанной антенны, известны и другие широкополосные рупорные антенны - П6-59, П6-49 (Рекламный листок ФГУП «СКБ РИАП» («Специальное конструкторское бюро радиоизмерительной аппаратуры»). - Антенна измерительная рупорная П6-59: Назначение. Основные характеристики. - Нижний Новгород) и HF906 (Broadband directional antenna, preferably for use in EMI measurements. - Antennas HF-VHF-UHF-SHF. - Cataloq 1999/2000. - ROHDE&SHWARZ. - P.127). В Таблице для сравнения приведены массогабаритные характеристики и коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот указанных рупорных антенн и предмета изобретения.
Данные широкополосные рупорные антенны имеют в первую очередь недостаточный коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот, который не удовлетворяет требованиям развивающейся современной СВЧ техники, а также большие габариты и массу антенн П6-49, П6-59 и особенно П6-23А.
Целью изобретения является разработка максимально сверхширокополосной рупорной антенны с коэффициентом перекрытия рабочего диапазона частот более 20 при минимальных габаритах и массе.
Указанная цель достигается за счет того, что в конструкции сверхширокополосной рупорной антенны используется волноводно-коаксиальный переход в виде короткой линии с внешним проводником, имеющим внутреннюю поверхность, представляющую собой несимметричную прямоугольную ступенчатую структуру, ступеньки которой закрыты в нижней части полосками из радиопоглощающего материала, и с эксцентрично расположенным сужающимся прямоугольным внутренним проводником. В раскрыве рупора установлена диэлектрическая линза с поляризационной решеткой.
На чертеже изображена конструкция антенны, где 1 - гребенчатый Н-образный рупор, 2 - волноводно-коаксиальный переход с несимметричной прямоугольной ступенчатой структурой, 3 - полоски радиопоглощающего материала, 4 - сужающийся прямоугольный внутренний проводник, 5 - диэлектрическая линза, 6 - поляризационная решетка.
Сверхширокополосная рупорная антенна работает следующим образом. Металлический гребенчатый Н-образный рупор возбуждается коротким ступенчатым сверхширокополосным волноводно-коаксиальным переходом, который в свою очередь трансформирует коаксиальный тип волны стандартной 50 Ом коаксиальной линии антенны (розетка, тип IX, вариант 3 по ГОСТ 13317-89) в симметричный Н-образный волновод рупора без дополнительных переходов к несимметричным Н-образному и коньковому волноводам. Для уменьшения несинфазности излучающей поверхности рупора в раскрыве его установлена диэлектрическая линза с поляризационной решеткой. Линза позволяет осуществить коррекцию фазовых искажений и обеспечить нормальные диаграммы направленности рупора во всем рабочем диапазоне частот, а также уменьшить уровень кроссполяризационной составляющей излучаемого поля.
Предложенная конструкция антенны имеет хорошие радиотехнические характеристики, позволяет существенно уменьшить габариты и массу антенны и дает возможность получить коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот не менее 30.