КВАЗИОПТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА КЛИМОВА

Полезная модель относится к приемным СВЧ - антеннам, конкретно к квазиоптическим линзам.
Известны квазиоптические линзы Люнеберга, Ротмана, Руза и Гента (US 6982676, МПК: H01Q 19/06, 2004; Proposed by W.Rotman in IEEE Trans, Antennas Propagat, Vol.AP-11, No. 6, Nov. 1963, pp.623-632; Modified by R.C.Hansen in IEEE Trans, Antennas Propagat., Vol.39, No. 4, Apr. 1991, pp.464-472), содержащие выпуклый диаграммообразующий элемент из фторопласта, с противоположных сторон которого установлены соответственно приемные и передающие СВЧ - зонды с встречной ориентацией их осей.
Общим недостатком известных квазиоптических линз является недостаточная надежность работы, связанная с проблемой прочного крепления приемных и передающих зондов на недостаточно прочном фторопластовом элементе и трудностью их осевой союстировки.
Наиболее близкой из известных квазиоптических линз по назначению и технической сущности к заявляемому техническому решению относится линза Ротмана (Proposed by W.Rotman in IEEE Trans, Antennas Propagat., Vol.AP-11, No. 6, Nov. 1963, pp.623-632; Modified by R.C.Hansen in IEEE Trans, Antennas Propagat., Vol.39, No. 4, Apr. 1991, pp.464-472), содержащая усеченную с боковых сторон эллипсоидальную фторопластовую пластину, снабженную приемными и передающими СВЧ - зондами. При этом СВЧ - зонды выполнены в виде волноводов с прямоугольным сечением, установленных в плоскости фторопластовой пластины с торцевых ее сторон. Боковые стороны и свободные торцы фторопластовой пластины покрыты токопроводящим материалом методом напыления.
Недостатком известной квазиоптической линзы является недостаточная надежность работы, связанная с недостаточной ее механической прочностью и ремонтопригодностью.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача повышения надежности работы квазиоптической линзы.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной технической задачи, является повышение прочности квазиоптической линзы с одновременным повышением ее ремонтопригодности.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что квазиоптическая линза, содержащая усеченную с боковых сторон эллипсоидальную фторопластовую пластину, снабженную приемными и передающими СВЧ - зондами, согласно полезной модели она дополнительно содержит плоский сборно-разборный металлический корпус для размещения внутри него фторопластовой пластины и крепления на нем СВЧ - зондов, причем СВЧ - зонды выполнены коаксиальными, а их центральные электроды заглублены вертикально во фторопластовую пластину, установленную внутри металлического корпуса.
При этом сборно-разборный металлический корпус содержит металлическую пластину с выемкой, соответствующей по форме и размеру фторопластовой пластине и выполненной с одной из боковых сторон металлической пластины методом травления или фрезерования, а также содержит металлическую съемную крышку с отверстиями для крепления СВЧ - зондов и электромагнитного экранирования фторопластовой пластины, установленной в выемке металлической пластины.
Введение в конструкцию квазиоптической линзы плоского сборно-разборного металлического корпуса для размещения внутри него фторопластовой пластины позволяет обеспечить электромагнитное экранирование и механическую защиту фторопластовой пластины. Это позволяет увеличить прочность и ремонтопригодность изделия в целом и, тем самым, повысить надежность его работы.
Выполнение СВЧ - зондов коаксиальными, крепления СВЧ - зондов на металлической крышке корпуса, заглубление центральных электродов вертикально во фторопластовую пластину, установленную внутри металлического корпуса, позволяет обеспечить прочное соединение и надежную электромагнитную связь между приемными и передающими зондами и, тем самым, дополнительно повысить надежность работы линзы.
Выполнение сборно-разборного металлического корпуса линзы в виде металлической пластины с выемкой, соответствующей по форме и размеру фторопластовой пластине и выполненной с одной из боковых сторон металлической пластины методом травления или фрезерования, а также снабжение металлической съемной крышки отверстиями для крепления СВЧ - зондов и электромагнитного экранирования фторопластовой пластины, установленной в выемке металлической пластины позволяет дополнительно обеспечить реализацию квазиоптической линзы повышенной надежности на основе известных технологий ее изготовления.
На фигуре представлена конструкция квазиоптической линзы.
1
1
1
1
1
1
1
Линза содержит металлический корпус 1 с полостью 2, в которой установлена фторопластовая пластина 3 и закрыта плоской металлической крышкой 4 с приемными (входными) 5.1…5.N и передающими (выходными) зондами 6.1…6.N, где N<<N. Приемные зонды 5.1…5.N служат для соединения с большим (N= десятки - сотни) количеством активных элементов фазированной антенной решетки (ФАР) РЛС, а передающие зонды 6.1…6.N - с ограниченным (N= единицы - десятки) числом приемных каналов РЛС. Фторопластовая пластина 3 является диаграммообразующим элементом. Для обеспечения диаграммообразующих свойств она выполнена в виде усеченной с боковых сторон эллипсоидальной пластины 3. Зонды 5.1…5.N и 6.1…6.N равномерно распределены на крышке 4 вдоль входной 7 и выходной 8 выпуклых сторон фторопластовой пластины 3. Все зонды 5…6 выполнены коаксиального типа и сборно-разборными 9. При закрытой крышке 4 центральные электроды 10 зондов 5…6 заглублены вертикально во фторопластовую пластину 3 соответственно вблизи передней и задней границы усеченного эллипса пластины 3. Сборно-разборный металлический корпус 1 для установки пластины 3 содержит металлическую пластину с выемкой 2, соответствующей по форме и размеру фторопластовой пластине 3. Выемка 2 выполнена с одной из боковых сторон металлической пластины 1 методом травления или фрезерования и закрыта металлической съемной крышкой 4. Съемная крышка 4 с отверстиями для крепления СВЧ - зондов 5…6 предназначена для надежного и ремонтопригодного крепления последних на квазиоптической линзе и для электромагнитного экранирования ее фторопластовой пластины 3, установленной в выемке 2 металлической пластины 1. Крутизна передней 7 и задней 8 границы усеченного эллипса пластины 3 выбрана из условия фокусировки электромагнитных волн зондов 5.2…5.(N-1) между соседними парами зондов 6.2…6.(N-l) со смежных угловых направлений. Для устранения краевых эффектов крайние зонды 5.1, 6.1, N, N предназначены для подключения к согласованным нагрузкам (на фигуре не показано), а боковые торцы фторопластовой пластины 3 покрыты пленочным поглотителем 11 радиоволн.
Квазиоптическую линзу изготавливают следующим образом. На фрезеровальном станке с программным управлением из фторопластового листа вырезают диаграммообразующий элемент - эллипсоидальную фторопластовую пластину 3 требуемой формы и размеров. Вблизи выпуклых сторон 7 и 8 пластины 3 высверливают вертикальные отверстия для ввода электродов 10 соответствующих СВЧ - зондов 5…6. Затем методом напыления на торцы пластины 3 наносят радиопоглощающее покрытие 11. Одновременно из металлического листа, толщиной более толщины пластины 3, вырезают пластину 1, а из тонкого (2-5 мм) металлического листа - крышку 4. В пластине 1 методом фрезерования или травления выполняют выемку 2, соответствующую по форме и размеру фторопластовой пластине 3. В крышке 4 выполняют отверстия, соосные с отверстиями 12 фторопластовой пластины 3, и нарезают резьбу для съемного крепления разборных СВЧ - зондов 5…6. Далее в выемку 2 устанавливают фторопластовую пластину 3 и закрывают крышкой 4 и крепят ее к пластине 1 винтами 13. В отверстия крышки 4, соосные с отверстиями 12 пластины 3, ввертывают соответствующие коаксиальные СВЧ - зонды 5…6. Разборку квазиоптической линзы производят в обратном порядке.
1
1
1
2
Квазиоптическая линза работает следующим образом. Энергия с соответствующим фронтом волны, приходящая от источника СВЧ - излучения, например с углового направления β, принимается активными элементами ФАР (на фигуре не показано) и передается по кабелям равной длинны на приемные зонды 5.1…5.N квазиоптической линзы. Фторопластовая пластина 3 квазиоптической линзы фокусирует принятую энергию СВЧ - излучения в области расположения двух соседних зондов из группы 6.1…6.N, соответствующих угловому направлению β. Принятое соответствующими соседними зондами из группы 6.1…16.N СВЧ - излучение U и U по кабелям равной длины передается соответственно на входы приемника РЛС (на фигуре не показано) уменьшая вдвое требуемую канальность приемника РЛС. При этом за счет увеличения прочности на излом и ремонтопригодности элементов квазиоптической линзы увеличивая надежность работы последней и, как следствие, продлеваются сроки ее эксплуатации.
Полезная модель не ограничивается приведенным примером ее осуществления. В рамках данной полезной модели возможно и другое конструктивное решение ее элементов. Так сборно-разборный корпус линзы может быть выполнен не из одной пластины 1, выфрезерованной под толщину фторопластовой пластины 3, а из двух пластин 1, выфрезерованных под половинную толщину пластины 3.
Полезная модель разработана на уровне опытного образа. Результаты испытаний опытного образца подтвердили прочность и ремонтопригодность предложенной конструкции квазиоптической линзы, обеспечивающей решение поставленной технической задачи - повышение надежности работы квазиоптической линзы.