Антенна
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в составе радиотехнических систем, функционирующих в условиях воздействия помех. Антенна состоит их двух взаимно перпендикулярных щелей, закрытых с одной стороны резонатором крестообразной формы, четырех отдельных вибраторов, возбуждающих попарно в фазе половины каждой щели, и схемы питания. Для решения задачи формирования нуля диаграммы направленности в заданном направлении центральная часть взаимно перпендикулярных прямолинейных щелей, oбразованная при их пересечении, закрыта металлическим экраном, перпендикулярно плоскости размещения прямолинейных щелей в центре металлического экрана установлен несимметричный электрический вибратор, возбуждаемый со сдвигом по фазе на 90o относительно четырех отдельных вибраторов, причем для заданных распределения тока отдельных вибраторов, причем для заданных распределения тока и направления o,o электрические размеры Lmx, Lmy, Lz прямолинейных щелей и несимметричного электрического вибратора должны удовлетворять системе уравнений [5], указанных в описании. 1 табл., 2 ил.
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в составе радиотехнических систем, функционирующих в условиях воздействия помех.
Известна широкодиапазонная антенна, содержащая два излучателя электрического типа, совмещенные в одной конструкции, причем все излучатели соединены по мостовой схеме [1] Известна широкодиапазонная антенна, основанная на принципе самодополненности, представляющая собой повторяющуюся структуру из электрических и щелевых излучателей [2] Известна самолетная антенна, представляющая собой крестообразную щель, возбуждаемую резонатором [3] Наиболее близкой по техническому исполнению к предлагаемой является антенна, состоящая из двух взаимно перпендикулярных прямолинейных щелей, и схемы питания [4] Заявляемое устройство направлено на решение задачи формирования нуля диаграммы направленности (ДН) в заданном направлении. Решение подобной задачи возможно в том случае, если в антенне, состоящей из двух взаимно перпендикулярных щелей, закрытых с одной стороны резонатором крестообразной формы, четырех отдельных вибратора, возбуждающих попарно в фазе половины каждой щели, и схемы питания, центральная часть взаимно перпендикулярных прямолинейных щелей, образованная при их пересечении, закрыта металлическим экраном, перпендикулярно плоскости размещения прямолинейных щелей в центре металлического экрана установлен несимметричный электрический вибратор, возбуждаемый со сдвигом по фазе на 90o относительно четырех отдельных вибраторов, причем для заданных распределения тока и направления o,o электрические размеры Lmx,Lmy,Lz прямолинейных щелей и несимметричного электрического вибратора должны удовлетворять системе уравнений [5] x, y, z переменные интегрирования: Jmx(x), Jmy(y), Jz(z) комплексные амплитуды магнитных и электрического токов; W волновое сопротивление свободного пространства. На фиг. 1 изображена предложенная антенна с иллюстрацией подключения питания к антенне; на фиг.2 сечения ДН предложенной антенны при заданном направлении нуля ДН. В таблице приведены электрические размеры прямолинейных щелей и несимметричного электрического вибратора, позволяющие сформировать нуль ДН в некоторых заданных направлениях. Антенна состоит из двух взаимно перпендикулярных прямолинейных щелей 1 и 2, закрытых с одной стороны резонатором крестообразной формы 3, четырех отдельных вибраторов 4-7, возбуждающих попарно в фазе половины каждой щели, и схемы питания 8 (фиг.1). Центральная часть крестообразной щели, полученная при пересечении взаимно перпендикулярных прямолинейных щелей 1 и 2, закрыта металлическим экраном 9. Перпендикулярно плоскости размещения прямолинейных щелей 1 и 2 в центре металлического экрана 9 установлен несимметричный электрический вибратор 10. Входы четырех отдельных вибраторов 4-7 и несимметричного электрического вибратора 10 связаны с соответствующими выходами схемы питания 8, имеющей один вход. Электрические размеры прямолинейных щелей 1 и 2 соответственно равны Lmx и Lmy. Электрическая длина несимметричного электрического вибратора 10 равна Lz. Для заданных распределений тока и направлений o,o электрические размеры Lmx, Lmy, Lz должны удовлетворять системе уравнений (1) и могут выбираться с учетом дополнительных требований, о которых сказано дальше. Работа устройства организована следующим образом. Декартова система координат выбрана таким образом, чтобы прямолинейные щели 1 и 2 были ориентированы вдоль осей ОX и OY соответственно, а несимметричный электрический вибратор 10 вдоль оси 0Z (фиг.1). В заданном направлении o,o в сферической системе координат, относящейся к данной декартовой системе координат, нуль векторной ДН может быть сформирован, если и компоненты векторной ДН обращаются в нуль, т.е. для данной антенны должна удовлетворяться система уравнений (1). Из (1) следует, что электрические размеры Lmx, Lmy, Lz для формирования нуля ДН в направлении qo,o при заданных комплексных амплитудах токов могут быть рассчитаны, если один из размеров фиксирован. При этом тригонометрический сомножитель перед соответствующей проекцией векторной ДН в системе уравнений (1) не должен быть равен нулю. Из существующего континуума решений электрические размеры Lmx, Lmy, Lz могут быть получены из дополнительных требований, к которым, в частности, могут быть отнесены: направление максимума излучения, равномерность ДН, максимальный коэффициент направленного действия, предельные размеры электрических вибраторов и т.д. В таблице приведены значения Lmx, Lmy, Lz, позволяющие сформировать нуль ДН для случая синусоидального распределения токов, которое является наиболее распространенным для тонких электрических и магнитных вибраторов в некоторых заданных направлениях в верхней полусфере. На фиг.2 приведены сечения ДН предложенной антенны для первого заданного в таблице направления. На фиг.1 не показаны элементы согласования и симметрирования вибратора и резонатора с питающими линиями, так как эти элементы являются известными, а их отсутствие непринципиально для понимания сущности изобретения. Возбуждение крестообразной щели производится одним из известных способов, описанным, например в [4, с.316, рис.8.10] причем это возможно с помощью одного крестообразного резонатора [4, рис.8.10а] либо с помощью четырех отдельных резонаторов, в свою очередь возбуждаемых путем применения симметричной схемы питания, изображенной на рис.8.10в, где половинки каждой щели запитываются в фазе двумя отдельными вибраторами. Несимметричный электрический вибратор может быть установлен либо в центре крестообразной щели, либо смещен от него на толщину резонатора. В последнем случае в выражении (4) появится дополнительный фазовый множитель, учитывающий величину смещения. Возбуждение несимметричного электрического вибратора не отличается от известных вариантов и может быть произведено так же, как и в [4, с.251, рис.6б] Делители мощности, входящие в состав схемы питания 8, в том числе и делители мощности в заданном соотношении, могут быть выполнены без особых затруднений [6] Таким образом, получаемый технический результат, достигаемый в результате введения в антенну, состоящую из двух взаимно перпендикулярных прямолинейных щелей, закрытых с одной стороны резонатором крестообразной формы, четырех отдельных вибраторов, возбуждающих попарно в фазе половины каждой щели, и схемы питания несимметричного электрического вибратора, и изменений в схеме питания, заключается в формировании нуля ДН антенны в заданном направлении. Источники информации1. А.С. N 987731 кл. H 01 Q 19/00, 17.01.83. 2. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. М. Связь, 1977, с.122-123. 3. Либоу, Джордан мл. Друйе мл. Система связи через ИСЗ с подвижными объектами. ТИИЭР, 1971, т.59, N 2, с.31-53; 1967 416 с. с.316, рис. 8,10. 5. Бахрах Л.Д. Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета). М. Советское радио. 1974, с.232. 6. Микроэлектронные устройства СВЧ: Учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов / Г.И.Веселов, Е.Н.Егоров, Ю.Н.Алехин и др. Под редакцией Г.И.Веселова. М. Высш. шк. 1988, с.280.8
Формула изобретения
где
x, y, z переменные интегрирования в декартовой прямоугольной системе координат в пространстве;
o,o - меридиональный и азимутальный углы соответственно, определяющие направление формирования нуля диаграммы направленности антенны и заданные в сферической системе координат, начало которой совпадает с началом декартовой прямоугольной системы координат в пространстве;
i мнимая единица;
индексы x, y, z обозначают соответствующие проекции векторных функций на орты декартовой прямоугольной системы координат в пространстве;
индекс m указывает, что параметр или функция относится к прямолинейным щелевым излучателям;
Jmx(x), Jmy(y), Jz(z) комплексные амплитуды магнитных и электрического тока;
W волновое сопротивление свободного пространства.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3