Широкодиапазонная вибраторная антенна

 

Использование: антенны метрового и дециметрового диапазонов для подвижных объектов. Сущность изобретения: широкодиапазонная вибраторная антенна выполнена в виде двух параллельных вертикальных проводников, установленных над проводящим экраном. К нижнему концу одного проводника присоединен проводящий диск, образующий емкость с проводящим экраном, а конец другого проводника подключен к коаксиальному фидеру, проводники замкнуты проводящими перемычками на определенной высоте. Достигнуты расширение рабочего диапазона частот и уменьшение неравномерности ДН в азимутальной плоскости. Для дополнительного расширения рабочего диапазона в область нижних частот введен ферритовый цилиндр, установленный коаксиально на одном из вертикальных проводников между горизонтальными проводящими перемычками. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s Н 01 0 9/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ql (Л

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ .

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4929542/09 (22) 19.04,91 (46) 23.10.92. Бюл. М 39 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) Л.M.Ëîáêîâà, Л.И.Калюжный, Ю,П.Михайлюк, Г.В.Ступаков, А,Г,Бадалов и

М.Б.проценко (56) Техника средств связи. Серия "Техника радиосвязи". 1989, ЬЕ 3, с. 113-117. (54) ШИРОКОДИАПАЗОННАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА (57) Использование: антенны метрового и дециметрового диапазонов для подвижных объектов, Сущность изобретения: широкодиапэзонная вибраторная антенна выполнена в виде двух параллельных

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано, например, в качестве антенн метрового и дециметрового диапазонов для подвижных объектов.

Известны вибраторные антенны, содержащие несимметричный петлевой вибратор, выполненный в виде двух вертикальных проводников различной толщины, верхние концы которых соединены горизонтальным проводником, причем нижний конец первого вертикального проводника соединен с центральным проводником коаксиального фидера, а нижний конец второго вертикального проводника соединен с зкраном (см., например, Тарнецкий А.А.. Осипов Д.Д. Антенны судовой радиосвязи,-Л.: Судпрогиз, 1960. — с. 38).

Такие антенны обладают малым диапазоном рабочих частот и,имеют большие га... БЦ, 1771535А1 вертикальных проводников, установленных над проводящим экраном. К нижнему концу одного проводника присоединен проводящий диск, образующий емкость с проводящим экраном, а конец другого проводника подключен к коаксиальному фидеру, проводники замкнуты проводящими перемычками на определенной высоте. Достигнуты расширение рабочего диапазона частот и уменьшение неравномерности ДН в азимутальной плоскости. Для дополнительного расширения рабочего диапазона в область нижних частот введен ферритовый цилиндр, установленный коаксиально на одном из вертикальных проводников между горизонтальными проводящими перемычками, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. баритные размеры. Диаграмма направленности (ДН) таких антенн в эзимутальной плоскости характеризуется высокой неравномерностью, Наиболее близкой к предполагаемому изобретению по технической сущности является широкодиапазонная вибраторная антенна, содержащая два вертикальных параллельных проводника, причем нижний конец первого вертикального проводника соединен с проводящим экраном, два Горизонтальных параллельных проводника. причем верхние концы вертикальных проводников соединены первым горизонтальным проводником, коаксиальный фидер, внешний проводник которого присоединен к зкрану, при зтом нижний конец второго вертикального проводника и центральный проводник коаксиального фидера соединены вторым гори1771535

35 а

55 зонтальным проводником (см„например, Комаров Б.Н, Широкодиапазонные УКВ антенны для подвижных объектов//Техн. средств связи. Сер. техн. радиосвязи,—

1989. — KL 3. — с. 113-117, рис. 2). 5

Однако такая антенна обладает малым диапазоном рабочих частот. Так по данным (см. там же, стр. 117) такая антенна имеет большую величину КБВ (= О,Ь) в диапазоне (0,2-0,42)l/Л, т.е. имеет ма/1ый диапазон рабочих частот. Кроме того, ДН такой антенны в азимутальной плоскости характеризуется большой неравномерностью. В частности в указанном сечении ДН имеются

"провалы" в направлениях, перпендикулярных плоскости расположения вибратора.

Целью изобретения является уменьшение неравномерности диаграммы направленности,в аэимутальной плоскости и расширение диапазона рабочих частот, Поставленная цель достигается тем, что в широкодиапазонную вибраторную антенну, содержащую два параллельных вертикальных проводника, установленных под проводящим экраном, первый горизонтальный проводник, соединяющий верхние концы вертикальных проводников, второй горизонтальный проводник, один конец которого присоединен ко второму вертикальному проводнику, коаксиальный фидер, внешний проводник которого присоединен к проводящему экрану, введен проводящий диск, присоединенный соосно к нижнему концу второго вертикального проводника, нижний конец первого вертикального проводника соединен с центральным проводником коаксиального фидера, другой конец второго горизонтального проводника присоединен к первому вертикальному проводнику, при этом длина L и диаметр б11 первого вертикального проводника. расстояние d между первым и вторым вертикальными проводниками, поперечный размер S первого горизочтального проводника, диаметр b второго горизонтального проводника, диаметр Dg диска, высота расположения над проводящим экраном второго горизонтального проводника, расстояние h1 между нижним концом первого вертикального проводника и проводящим экраном, высота h2 установки проводящего диска над проводящим экраном, выбраны из соотношений

0 2 Л . ) (, -(0.76- 0,017И/ф)

-(2.21 у 0,061И/ф). ) (, -(1.66-0,30И/ф).

Я = Ь = бг; Ов =- 18d2;

h = 0,83L; h1 -- 0.002Л; h2 =- 0,01Л; где Л вЂ” максимальнля длина волны рабочего диапазона;

ЧЧф — волновое сопротивление коаксиального фидера.

Поставленная цель. а также дополнительное расширение рабочего диапазона частот в область нижних частот достигается тем, что в широкодиапазонную вибраторную антенну, содержащую два параллельных вертикальных проводника, установленных над проводящим экраном, первый горизонтальный проводник, соединяющий верхние концы вертикальных проводников, второй горизонтальный проводник, один конец которого присоединен ко второму вертикальному проводнику, коаксиальный фидер, внешний проводник которого присоединен к проводящему экрану, введен проводящий диск, присоединенный соосно к нижнему концу второго вертикального проводника. нижний конец первого вертикального проводника соединен с центральным проводником коаксиального фидера, другой конец второго горизонтального проводника присоединен к первому вертикальному проводнику, ферритовый цилиндр, расположенный коаксиально на втором вертикальном проводнике между первым и вторым горизонтальными проводниками. при этом длина L и диаметр

d1 первого вертикального проводника, расстояние б между первым и вторым вертикальными проводниками. поперечный размер S первого горизонтального проводника, диаметр b второго горизонтального проводника, диаметр 00 диска, высота

h расположения над проводящим экраном второго горизонтального проводника, расстояние h1 между нижним концом первого вертикального проводника и проводящим экраном, высота Ь2 установки проводящего диска над проводящим экраном, внутренний бф1 и внешний бф2 диаметры ферритового цилиндра выбраны из соотношений:

0 2Л, ) (, -(0,7&0.017И/ф).

-(2,21 ю,031Й/ф). б Р, -(1 66-0,30и/ф).

S = Ь = d2; Оз = 18d2; h = 0,83L; h1 = 0,002Л й2 0,01Л; бф1 d2; бф2 > 1,1б2.

По сравнению с известным, предложенное техническое решение проявляет новое техническое свойство, заключающееся во введении емкостного элемента в виде диска, соединенного с нижним концом второго вертикального проводника, соединении нижнего конца первого вертикального проводника с центральным проводником коаксиального фидера, соединении второго горизонтального проводника с пеэвым и вторым вертикальными проводниками, а также выборе размеров элементов. длина L

1771535 и диаметр б1 первого вертикального проводника, диаметр б2 второго вертикального проводника, расстояние d между первым и вторым вертикальными проводниками, поперечный размер 5 rtepEtoro горизонтального проводника и диаметр Ь второго горизонтального проводника, диаметр Dg диска, высота h расположения над экраном второго горизонтального проводника, высота h2 расположения диска над экраном, расстояние h1 между нижним концом первого вертикального проводника и экраном выбраны из соотношений

L -= 0 2Л с(1 =- (° .{О 76+0 01 УЦФ)

d = (. -{2 21 0031ДФ) d = L -{1вз-одом/Ф).

Я =- Ь =- "2, 09 = l 802; Ь =- 0,83L п2 = 0,01Л, h1 =. 0,002Л, I причем введение перечисленных элементов, а также их форма, соотношение размеров и взаимное распала>кение позволяют уменьшить неравномерность ДН в азимутальнай плоскости и расширить диапазон рабочих частот, Предложенное техническое решение проявляет —а.кж.е новое свойство, заключающееся вс введении кроме перечисленных элементов, Аерритавага цилиндра, распалаже I«oro; oàñíî са вторым вертикальным провод«и ;oì и между первым и вторым горизантальными проводникаt4è, пpичем внутренний dpi и внешний аф2 диаметры ферритавага цилиндра выбраны из соотношений аф1 = а? аФ2 > 1,1d2.

Эти свойства предложенной широкадиапазонной вибраторной антенны являются новыми, посксльку в прототипе, в силу присущих ему недостатков, заключающихся в наличии гальванического контакта между нижним концом второго вертикального проводника и экраном, а также малом расстоянии между вторым горизонтальным провсдникам и экраном, невозможно расширить диапазон рабочих частот и уменьшить неравномерность ДН в азимутальнай плоскости.

На чертеже представлена структурная схема широкадиапазанной вибратарнай антенны.

Ширакадиапазаннзя вибраторная антенна содержит первый вертикэль«ь и проводник 1, второй вертикальный проводник

2, первый гаризо«тальный проводник 3, второй гариза«тальный проводник 4, кааксиальный фолдер 5, емкост«ай эл мент 6 в виде диска, экран 7, феррлтавый цилиндр 8, Первый вертикальный проводник 1 и второй вертикаль«ый «равод«ик 2 парал20

4г

55 лельны друг другу. Верхние концы первого вертикального проводника 1 и второго вертикального проводника 2.соединены первым горизонтальным проводникам 3.

Второй горизонтальный проводник 4 соединен с первым 1 и вторым 2 вертикальными проводниками и расположен параллельно первому горизонтальному проводнику 3, Центральный проводник коаксиального фидера 5 соединен с нижним концом первого вертикального проводника 1, EMKocTHQA элемент 6 в виде диска соединен с нижним концом второго вертикального проводника

2. Внешний проводник коаксиального фидера 5 соединен с экраном 7. Ферритовый цилиндр 8 расположен соасно со вторым вертикальным проводником 2 и между первым 3 и вторым 4 гори".îí: альными проводниками.

Для волнового сопротивления М/Ф коаксиальнага фидера 5, равного 50 Ом, конструкция предлагаемой широкодиапазонной вибраторнай антенны характеризуется следующими размерами и соотношениями между нимл: длина ) г ервога вертикального проводника 1 равна L = 0 2 Л; диаметр d1 первого вертикального проводника 1 равен

61 =- 0,04.1.; диаметр d2 второго вертикального проводника 2 равен d2 = 0,046Л; расстояние d между первым 1 и вторым 2 вертикальными проводниками равно d =

0,13il. поперечный размер S первого горизантальнога проводника 3 равна S =

0,0046Л; диаметр Ь второго горизонтальнога проводника 4 равен В = 0,046Л; диаметр

Dg диска емкастнога элемента 6 pBD0« 09 =

0,083Л ; высота h расположения над экраHot второго гаризантальнога провоцника 4 равна h = 0,18Л ; г,ысота h2 расположения диска емкастнага элемента 6 равна h2 =

0,01Л; расстояние h1 между нижним концом первого вертикальнага проводника 1 и экраном 7 равно h1 = 0,002Л; внутренний диаметр бф1 ферритовага цилиндра равен дф1 =

0,0046Л; внешний диаметр бФ2 ферритавого цилиндра равен d4;2 =- 0,00511 где наибольшая длина рабочей волны, Ширакодиапазанная вибратарная антенна в режима, например, излучения работает следующим образом. ТЕМ-волна, распространяясь па коаксиальнаму фидеру

5, возбуждает высокочастотные колебания тока на поверхности первого 1 и второго 2 вертикальных проводников и перва.о 3 и второго 4 горизонтальных проводников, а также токи смещения между емкастным элементом б и экра«ам 7, При этом происходит излучение элект рамаг«ит -,ай энергии. Диаграмма направленности излучения имеет ми l 771535 нимум в направлении оси OZ, перпендикулярной экрану 7, а вектор Е содержит только одну составляющую пс полярной координате О . Емкостной элемент 7 в виде диска представляет собой реактивную нагрузку 5 емкостного характера, включенную параллельно со входом антенны. Введение емкостного элемента 7 позволяет уменьшить емкостную реактивную составляющую входного сопротивления антенны, и тем са- 10 мым обеспечить расширение диапазона рабочих частот антенны, Второй . горизонтальный проводник 4, участки первого 1 и второго 2 вертикальных проводников, расположенные ниже второго 15 горизонтального проводника 4, и присоединенный последовательно емкостной элемент 7 образуют шунт, включенный параллельно со входом антенны. Введение шунта, образованного перечисленными 20 элементами антенны, обеспечивает, вопервых, компенсацию реактивной составляющей входного сопротивления антенны, что расширяет диапазон рабочих частот, во-вторых, такую суперпозицию излучения про- 25 водников антенны и шунта, благодаря которой существенно уменьшается неравномерность диаграммы направленности в азимутдльной плоскости.

ДопОлнительнОе расширение диапазо- 30 на рабочих частот B область нижних частот обеспечивается в широкодиапазнной вибраторной антенне, в которую дополнительно введен ферритовый цилиндр 8, расположенный соосно с вторым вертикаль- 35 ным проводником 2 и между первым 3 и вторым 4 горизонтальными проводниками, причем внутренний dpi и внешний бф2 диаметры ферритового цилиндра 8 выбраны из соотношений: 40

Оф1 = д2, дф2 > 1,1 О2

Введение ферритового цилиндра 8 в широкодиапазонную вибраторную антенну приводит к появлению дополнительного реактивного сопротивления индуктивного ха- 45 рактера, включенного последовательно со входом антенны. что обеспечивает дополни-. тельную компенсацию емкостной реактивной составляю цей входного сопротивления антенны в область нижних частот, что при- 50 водит к расширению диапазона рабочих частот в область нижних частот.

Формула изобретения

1. Широкодиапазонная вибраторная антенна, содержащая два параллельных вер- 55 тикальных проводника, установленные над проводящим экраном, первый горизонтальный проводник, соединяющий верхние концы вертикальных проводников, второй горизонтальный проводник, один конец которого присоединен к второму вертикальному проводнику, коаксиальный фидер, внешний проводник которого присоединен к проводящемуэкрану,отличающаяся тем,что,с целью уменьшения неравномерности диаграммы направленности в азимутальной плоскости и расширения рабочего диапазона частот, в нее введет проводящий диск, присоединенный соосно к нижнему концу второго вертикального проводника, нижний конец первого вертикального проводника соединен с центральным проводником коакеиального фидера, другой конец второго горизонтального проводника присоединен к первому вертикальному проводнику, при этом длина

L и диаметр di первого вертикального про- водника, диаметр d2 второго вертикального проводника, расстояние б между первым и вторым вертикальными проводниками, поперечный размер S первого горизонтального проводника, диаметр Ь второго гооизонтального проводника, диаметр Оо диска, высота h расположения над проводящим экраном второго горизонтального проводника, расстояние h1 между нижним концом первого вертикального проводника и проводящим экраном, высота h2 установки проводящего диска над проводящим экраном выбраны из соотношений

0 .,, (о,76о,олаф).

-(2,2 1 «0,031Й/ф). ь4 (1 88 (ЗОИ/ф)

Я = Ь = б2, Dg = 1802;

h = 0,83Е.; h2 = 0,0 Я; Ь1 - 0,002Л., где il - максимальная длина волны рабочего диапазона;

Р/ф — волновое сопротивление коаксиального фидера.

2, Антенна поп.1,отличаю щая с я тем, что. с целью расширения рабочего диапазона в область нижних частот, введен ферритовый цилиндр, расположенный коакслально на втором вертикальном проводнике между первым и вторым гориэон гальными проводниками, причем внутренний dpi и внешний бф2 диаметры ферритового цилиндра выбраны иэ соотношений

dpi = d2 бф2 > 1,1d2, 1771535

Составитель Г.Ступаков

Редактор Т,Шарганова Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Е.Папп

Заказ 3757 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и огкрытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101