Антенна летательного аппарата

 

Изобретение относится к области антенн летательных аппаратов (ЛА). Может быть использовано в качестве приемопередающей антенны ЛА на траекториях полета, в том числе с теплонагружениями. Достигаемый технический результат - повышение КПД антенны при работе ее на ЛА в условиях воздействия теплонагружений и после теплонагружений, уноса и обгара теплозащитной радиопрозрачной антенной вставки и окружающего ее теплозащитного покрытия боковой поверхности ЛА. Антенна содержит открытый с одного конца цилиндрический резонатор (ЦР) 1 с фланцем 2, частично заполненный диэлектриком 3, коаксиальный соединитель (КС)4, укрепленный на нижней крышке 5 ЦР1, со втулкой 6, являющейся продолжением внешнего корпуса КС4 внутрь полости ЦР1, и центральным проводником 7 внутри этой втулки, являющимся продолжением центрального проводника КС4, возбудитель, выполненный в виде двух половин внешнего трубчатого проводника 8, соединенных между собой и втулкой над КС4 и имеющих зазор 9 (обведен штриховой линией) диаметрально противоположно КС4, внутренний проводник 10, размещенный внутри одной из половин внешнего трубчатого проводника 8 и соединенный одним концом с внутренним проводником 7 втулки 6, и согласующее устройство, состоящее из последовательно соединенных согласующего четвертьволнового трансформатора 11, размещенного внутри внешнего трубчатого проводника 8 вблизи зазора 9 и соединенного со вторым концом внутреннего проводника 10 и резистора 12, расположенного в зазоре 9 между двумя половинами внешнего трубчатого проводника 8 и соединенного вторым выводом с противоположным концом второй половины внешнего трубчатого проводника 8 в зазоре 9, и шлейфа 13 П-образной формы, подключенного параллельно резистору 12 к его выводам. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, а точнее к области антенн летательных аппаратов (ЛА). Может быть использовано в качестве передающей или приемной антенны ЛА, испытывающего значительные теплонагружения на траектории полета.

Известна щелевая кольцевая антенна [1, стр. 531, фиг. 21. 21], содержащая цилиндрический резонатор (ЦР), кольцевую щель в верхней крышке ЦР, возбудитель со шлейфом, элемент перестройки в виде конденсатора, включенного в шлейф возбуждения, и коаксиальный соединитель, размещенный на нижней крышке резонатора.

Кольцевая щелевая антенна работает следующим образом. Высокочастотное напряжение от генератора СВЧ через коаксиальный соединитель подводят к возбудителю, который возбуждает кольцевую щель резонатора синфазным полем. Кольцевая щель излучает электромагнитное поле в свободное пространство и образует воронкообразную диаграмму направленности (ДН) с отсутствием излучения по оси ЦР. Настройка антенны и перестройка ее по частоте производится с помощью элемента перестройки.

При установке антенны на ЛА поверхность излучающей щели совмещают заподлицо с внешней металлической поверхностью ЛА, над раскрывом ЦР устанавливают теплозащитную радиопрозрачную антенную вставку (ТРАВ), вся остальная боковая поверхность ЛА покрыта штатным теплозащитным покрытием (ТЗП).

Недостатком аналога является резкое падение КПД антенны на 20 - 25 дБ (в 100 раз и более) относительно исходного значения КПД при работе антенны на ЛА в условиях теплонагружений и после теплонагружений, уноса и обгара ТРАВ и окружающего ее ТЗП на траектории полета ЛА. Это связано с тем, что на траектории полета ЛА в условиях теплонагружений и связанных с ним уноса и обгара материала поверхности АЛ на внешней поверхности ТРАВ и ТЗП образуется токопроводящий слой диэлектрика ТРАВ и ТЗП, который экранирует, перераспределяет и частично поглощает ближние поля антенн.

Известна кольцевая щелевая антенна [2], выбранная в качестве прототипа, содержащая ЦР, коаксиальный соединитель, укрепленный на нижней крышке ЦР по его оси, возбудитель в полости ЦР, расположенный в центре ЦР и соединенный с внутренним проводником коаксиального соединителя, кольцевую щель шириной 0,2 α где α_o - средняя длина волны рабочего диапазона, расположенную у верхнего среза ЦР около его боковых стенок и образованную возбудителем и боковыми стенками, и проводящую перемычку в полости ЦР, расположенную параллельно нижней крышке ЦР, при этом один конец перемычки соединен с возбудителем, другой - с боковой стенкой ЦР.

Кольцевая щелевая антенна работает следующим образом. Высокочастотное напряжение от генератора СВЧ через коаксиальный соединитель подводят к возбудителю. С помощью возбудителя возбуждается кольцевая щель синфазным электромагнитным полем, которая и излучает это поле в свободное пространство, образуя воронкообразную ДН с отсутствием излучения по оси ЦР и антенны. Проводящая перемычка в полости ЦР приводит к появлению в ней радиальных токов проводимости, которые не изменяют распределения поля в кольцевой щели, но повышают уровень излучения по оси антенны и тем самым выравнивают ДН в этом направлении.

Установка прототипа на ЛА производится так же, как и установка аналога, заподлицо с боковой металлической поверхностью ЛА раскрыв антенны закрывается ТРАВ, остальная боковая поверхность ЛА - штатным ТЗП.

Существенный недостаток снижения КПД антенны ЛА в условиях теплонагружений на траектории полета ЛА резко понижает энергетический потенциал радиоканалов связи с ЛА (на 20 - 25 дБ).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение КПД антенны ЛА в условиях воздействия теплонагружений и после теплонагружений, уноса и обгара ТРАВ и ТЗП ЛА на траектории полета.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение КПД антенны ЛА в условиях воздействия теплонагружений и после теплонагружений, уноса и обгара ТРАВ и окружающего ее ТЗП за счет концентрации ближнего поля антенны над раскрывом ЦР.

Этот технический результат достигается тем, что в антенне летательного аппарата, содержащей открытый с одного конца цилиндрический резонатор, коаксиальный соединитель, размещенный на нижней крышке цилиндрического резонатора, возбудитель и согласующее устройство, расположенные в полости этого же резонатора, новым является то, что коаксиальный соединитель размещен на окружности диаметра D_к, соосной с цилиндрическим резонатором, возбудитель выполнен в виде двух половин внешнего трубчатого проводника, соединенных между собой над коаксиальным соединителем, имеющим разрыв с зазором диаметрально противоположно коаксиальному соединителю и симметричных относительно линии, соединяющей центры коаксиального соединителя и зазора между двумя половинами внешнего трубчатого проводника и являющейся диаметром D_к окружности, и внутреннего проводника, размещенного внутри первой из половин внешнего трубчатого проводника, каждая из половин внешнего трубчатого проводника выполнена в виде двух дуг кольца длиной l_д каждая, начинающихся от зазора и от коаксиального соединителя, соответственно, расположенных по окружности диаметра D_к симметрично относительно диаметра D_к, перпендикулярного диаметру, соединяющему центры коаксиального соединителя и зазора, П-образного отрезка с перемычкой, лежащей на окружности диаметра D_к. симметрично относительного того же диаметра, что и дуги кольца, и боковыми сторонами длиной l_п, параллельными этому же диаметру, и двух прямолинейных отрезков, соединяющих вторые концы дуг кольца с концами боковых сторон П-образного отрезка и образующих угол α с этими сторонами, удлиненный внутрь цилиндрического резонатора центральный проводник коаксиального соединителя соединен с первым концом внутреннего проводника возбудителя, внешний трубчатый проводник соединен с верхним концом введенной в цилиндрический резонатор втулки, закрепленной на нижней крышке цилиндрического резонатора соосно с коаксиальным соединителем, согласующее устройство выполнено в виде последовательно соединенных согласующего четвертьволнового трансформатора с волновым сопротивлением Z_o, расположенного внутри внешнего трубчатого проводника вблизи зазора и соединенного со вторым концом внутреннего проводника возбудителя, и резистора R, расположенного в зазоре между двумя половинами внешнего трубчатого проводника, и шлейфа П-образной формы длиной l_мл, подключенного параллельно резистору к его выводам и расположенного в плоскости двух половин внешнего трубчатого проводника, второй вывод резистора R соединен с противоположным концом второй половины внешнего трубчатого проводника в зазоре, при этом диаметр D_к окружности кольца, угол α между боковыми сторонами П-образных отрезков и прямолинейными отрезками, длина l_п боковых сторон П-образных отрезков и их ширина b_п, длина l_д каждой из дуг кольца, величины волнового сопротивления четвертьволнового согласующего трансформатора Z_o и резистора R и длина шлейфа l_шл выбраны из следующих соотношений 0,2λ_o ≅ D_к ≅ 0,25λ_o, 27^o ≅ α ≅ 33^o, b_п = (0,2λ_o-2l_n)sinα, 0,2Z_о ≅ R ≅ 0,25Z_o; где λ_o - заданная длина рабочей волны, м;
R_вх и X_вх - заданная активная и реактивная составляющие входного сопротивления антенны в зазоре между двумя половинами внешнего трубчатого проводника в отсутствии согласующего устройства, Ом;
Z_оф - заданное волновое сопротивление фидера питания антенны, Ом;
Z_{о шл} - заданное волновое сопротивление шлейфа, Ом.

Совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения позволяет повысить КПД антенны на 10 - 15 дБ (в 10 и более раз) по сравнению с прототипом при работе ее на ЛА в условиях воздействия теплонагружений и после теплонагружений, уноса и обгара ТРАВ и окружающего ее ТЗП на траектории полета ЛА.

На фиг. 1 приведен эскиз предлагаемой антенны, на фиг. 2 - эскиз возбудителя антенны, на фиг. 3 - эскиз установки антенны на боковой поверхности ЛА.

Антенна ЛА (фиг. 1) содержит открытый с одного конца ЦР1 с фланцем 2, частично заполненный диэлектриком 3, коаксиальный соединитель (КС) 4, укрепленный на нижней крышке 5 ЦР1, со втулкой 6, являющейся продолжением внешнего корпуса КС4 внутрь полости ЦР1, и центральным проводником 7 внутри этой втулки, являющимся продолжением центрального проводника КС4, возбудитель, выполненный в виде двух половин 8 внешнего трубчатого проводника, соединенных между собой и втулкой 6 над КС4 и имеющих зазор 9 (обведен штриховой линией) диаметрально противоположно КС4, внутренний проводник 10, размещенный внутри одной из половин внешнего трубчатого проводника 8 и соединенный одним концом с внутренним проводником 7 втулки 6, и согласующее устройство, состоящее из последовательно соединенных согласующего четвертьволнового трансформатора 11, размещенного внутри внешнего трубчатого проводника 8 вблизи зазора 9 и соединенного со вторым концом внутреннего проводника 10, и резистора 12, расположенного в зазоре 9 между двумя половинами внешнего трубчатого проводника 8 и соединенного вторым выводом с противоположным концом второй половины внешнего трубчатого проводника 8 в зазоре 9, и шлейфа 13 П-образной формы, подключенного параллельно резистору 12 к его выводам.

Эскиз возбудителя антенны приведен на фиг. 2. Возбудитель, представляющий собой одновитковую рамочную антенну уменьшенных размеров, содержит две половины внешних трубчатых проводников 14 и 15, соединенных между собой над КС4 с центром в точке A, имеющих зазор 16 диаметрально противоположно КС4 с центром в точке B и расположенных симметрично относительно линии, соединяющей центры A и B и являющейся диаметром D_к окружности кольца, и проводник 17, размещенный в одной из половин трубчатого проводника. Каждая из половин 14 и 15 трубчатых проводников содержит две дуги 18 и 19 кольца диаметром D_к и длиной l_д каждая, начинающихся от точки A и зазора 16 соответственно, расположенных по окружности D_к симметрично относительно диаметра D_к, перпендикулярного диаметру, соединяющему центры A и B, П-образный отрезок с перемычкой 20, лежащей на окружности диаметра D_к симметричного относительно того же диаметра, что и дуги 18 и 19, и двумя боковыми сторонами 21 и 22, и два прямолинейных отрезка 23 и 24, соединяющих вторые концы дуг 18 и 19 с концами боковых сторон 21 и 22 П-образного отрезка и образующих угол α с этими сторонами.

Эскиз установки антенны на боковой поверхности ЛА приведен на фиг.3. ЦР25 с фланцами 26 крепится заподлицо с боковой поверхностью корпуса ЛА27 с помощью винтов 28. Апертура антенны с внешней стороны закрыта теплозащитной радиопрозрачной антенной вставкой 29, вся остальная боковая поверхность ЛА закрыта штатным ТЗП 30.

Антенна на ЛА в исходном состоянии работает следующим образом. Высокочастотный (ВЧ) сигнал от радиопередатчика через КС4, внутренний проводник 10 и согласующий трансформатор 11 подводят к зазору - точке питания B антенны, точке соединения согласующего трансформатора 11 и резистора 12. Половины внешних трубчатых проводников 14 и 15 представляют собой отрезок короткозамкнутой длинной линии с точкой короткого замыкания (КЗ) в точке А над КС4, в которой обе половины 14 и 15 внешнего трубчатого проводника соединены со втулкой 6, выполненный в форме рамочной антенны. Вдоль периметра возбудителя, приблизительно равного длине рабочей волны λ_o, устанавливается косинусообразное распределение тока ВЧ сигнала с пучностями в точках A и B и узлами в точках середин перемычек 20. ВЧ-ток, протекающий по возбудителю, возбуждает раскрыв (открытый конец) ЦР1 с ориентацией поляризации (вектора E) электромагнитного поля (ЭМП) вдоль диаметра, соединяющего середины перемычек 20, т. е. поле линейной поляризации. Раскрыв ЦР1 излучает ЭМП этой линейной поляризации через ТРАВ 29 в свободное пространство. Максимум излучения направлен по оси ЦР1 (антенны).

Характерной особенностью возбудителя как рамочной антенны является то, что ближнее поле антенны с максимумом поля E_max по оси антенны практически целиком сосредоточено над раскрывом ЦР1 в области установки ТРАВ 29 на корпусе ЛА. К краям раскрыва ЦР1, а следовательно, к краям ТРАВ 29 ЭМП E спадает до величины E ≅ 0,15 E_max. Поэтому практически вся мощность ВЧ-сигнала, подводимая к антенне, излучается ею в свободное пространство через ТРАВ 29.

Во время теплонагружений и после теплонагружений, уноса и обгара материала ТРАВ 29 и окружающего ТЗП 30 на траектории полета ЛА антенна работает следующим образом. Под воздействием теплонагружений на поверхности ТРАВ 29 и ТЗП 30 образуется проводящий слой кокса с удельной электропроводностью σ ≅ 0,5 См/м на поверхности ТРАВ и σ_o ≅ 50 См/м на поверхности ТЗП. Так как в исходном состоянии только 15% ближнего поля находится под ТЗП, вне поверхности ТРАВ, то такое же соотношение в распределении ближнего поля остается и после образования проводящего слоя на поверхностях ТРАВ и ТЗП. Основная энергия ближнего поля, оставшаяся над раскрывом ЦР1 под слоем ТРАВ 29, излучается через ТРАВ в свободное пространство, частично поглощаясь в поверхностном проводящем слое с проводимостью σ_o- ≅ 0,5 См/м. Оставшаяся небольшая доля ближнего поля (до 15%) под слоем штатного ТЗП с проводящим поверхностным слоем ( σ_o ≈ 50 См/м) частично поглощается этим проводящим слоем, а частично трансформируется в поверхностную волну, распространяющуюся по ТЗП вокруг ЛА. Таким образом, штатное ТЗП практически не сказывается на КПД антенны. Наличие же проводящего слоя ТРАВ уменьшает КПД незначительно, так как поверхностный проводящий слой ТРАВ имеет сравнительно низкую проводимость σ_o ≅ 0,5 См/м. КПД антенны хотя и уменьшается по сравнению с исходным, но он значительно выше КПД других антенн (на 10 - 15 дБ), имеющих другие распределения ближних полей над раскрывом.

Выбор размеров рамочного возбудителя производят следующим образом. Выбирают диаметр D_к окружности, на которой лежат отрезки дуг 18 и 19 и перемычки 20, по формуле (1), например D_к= 0,2λ_o. Определяют длину плеча l_s рамочного возбудителя по формуле l_s = R_к = 0,5 D_к, например l_s= 0,1λ_o. Выбирают диаметр d внешних трубчатых проводников 8 из соотношения d ≅ l_s/10, например, d = 10 мм. По справочникам для сортимента труб, например, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 14162-79, ТУ14-3-972-80 и т. д., выбирают соответствующую трубу, например, Тр.10 x 1,5, ТУ14-3-972-80 с наружным диаметром d = 10 мм и внутренним диаметром d_вн = 7 мм. Выбирают ширину B_п перемычек 20 по формуле (4), длину l_п их боковых сторон 21 и 22 - по формуле (3), длину дуг 18 и 19 - по формуле (5). Выбирают угол α по формуле (2) и длины прямолинейных отрезков 23 и 24 в соответствии с выбранными углами и длинами l_п.

Диаметр внутреннего проводника 17 d_пр, размещенного внутри одной из половин внешнего трубчатого проводника 8, выбирается из соотношения

где Z_оф - заданное волновое сопротивление фидера питания антенны Ом; ε_r - заданная относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, которым заполняется вместе с проводником 18 внутренняя полость проводника 8, d_вн - выбранный внутренний диаметр трубы. Например, положив Z_оф = 500 м и ε_r= 2,1 (диэлектрик - фторопласт ФТ-4), найдем

d_вн/d_пр = 3,25, d_пр = 7/3,25 ≈ 2,1 мм,
так как внутренний диаметр трубы d_вн = 7 мм.

Настройку антенны в заданной полосе частот производят следующим образом. Измеряют входное сопротивление антенны Z_вх = R_вх + jX_вх в полосе частот на входе антенны в точке B фиг. 2 в отсутствие согласующего трансформатора любым известным способом, например, по методу Татаринова [3, стр. 100]. Определяют величины R_вх и X_вх на рабочей частоте f_о, соответствующей рабочей длине волны λ_o= c/f_o C = 3 · 10⁸ м/с. Зная Z_оф и R_вх, вычисляют волновое сопротивление Z_о согласующего четвертьволнового трансформатора по формуле (6). Определяют диаметр d_тр внутреннего проводника согласующего трансформатора 11 из формулы

где d_вн - выбранный внутренний диаметр трубчатого проводника 8; ε_r - заданная относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего внутреннюю полость согласующего трансформатора. Например, пусть d_вн = 7 мм, Z_оф = 500 м, R_вн = 200 м. Тогда d_вн/d_тр = 2,13; d_тр = 7/2,13 = 3,29 ≈ 3,3 мм
Определяют величину резистора 12, например R = 0,25 Z_о = 8 Ом.

Определяют длину l_шл П-образного шлейфа по формуле (8). Предварительно задают волновое сопротивление шлейфа, руководствуясь соотношением

где ε_r - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, в котором расположен шлейф; b - расстояние между проводниками шлейфа, d - диаметр проводников шлейфа. Положив, например, b/d = 2, ε_r= 2,1, найдем Z_{о шл} = 58,9 ≈ 60 Ом. Обычно величина b и d выбирают из конструктивных соображений.

Положив, например, рабочую длину волны λ_o = 200 мм и X_вх = 600 м, найдем из формулы (8)

Корпус ЦР1 с фланцем 2, втулка 6 могут быть изготовлены из различных металлов, например, алюминия Д16, стали 12Х18Н10Т и т.п.; трубчатый проводник 8 - из трубок соответствующего диаметра, например, латунных, стальных с внутренним диаметром d_вн ≥ 4 мм.

В качестве диэлектрика 3 может быть использован любой высокочастотный диэлектрик, например, ФТ-4. В качестве КС4 можно применять промышленные высокочастотные соединители типа СР50-150Ф, СР50-73Ф и т.п. Внутренние проводники 7 втулки 6 трубчатых проводников 8 и согласующего трансформатора 11, проводники П-образного шлейфа 13 могут быть изготовлены из латуни, например ЛСВ 9.

Для подтверждения работоспособности антенны и достижения технического результата на предприятии изготовлен макет антенны для работы на частоте f = 1 ГГц (длина волны λ_o= 300 мм). Конструктивные размеры антенны выбраны следующими:
внутренний диаметр ЦР D_р = 80 мм = 0,27 λ_o;
высота полости h_р = 80 мм = 0,08 λ_o;
высота диэлектрического вкладыша из ФТ4 h_д = 13 мм = 0,5 h_р;
диаметр окружности возбудителя: D_к = 60 мм = 0,2 λ_o;
диаметр ТРАВ из материала РТП-200 с ε_r = 4,5;
D_трав = 100 мм = 0,34 λ_o;
толщина вставки h_вст. = 12 мм = 0,04 λ_o.

Проведены исследования характеристик изготовленного макета антенны и прототипа до воздействия и после воздействия тепловых потоков g = 450 Вт/см² при температуре газа T ≈ 3000К и скорости истечения газа V = 2000 м/с; длительность воздействия t = 10 с. Воздействию тепловых потоков подвергались теплозащитные радиопрозрачные антенные вставки из РТП-200 и окружающее эти вставки штатное ТЗП ЛА. Характеристики согласования и излучения предлагаемой антенны и прототипа по результатам измерений до и после воздействия тепловых потоков, моделирующих тепловые потоки на траектории полета ЛА, приведены в таблице.

Таблица позволяет сделать следующие выводы:
- после воздействия тепловых потоков на поверхности ТРАВ и ТЗП образуется поверхностный проводящий слой, ухудшающий характеристики излучения антенн;
- уменьшение коэффициента усиления после воздействия тепловых потоков составило для прототипа 33,3 дБ, для предлагаемой антенны 7,6 дБ;
- КПД антенн после воздействия тепловых потоков составил для прототипа 0,25%, для предлагаемой антенны 8,3%;
- уменьшение КПД по сравнению с исходным состоянием составило для прототипа 24,2 дБ, для предлагаемой антенны 8,9 дБ;
- выигрыш в КПД предлагаемой антенны по сравнению с прототипом составляет 15,3 дБ (или в 33,9 раз).

Потери КПД на 9 дБ в предлагаемой антенне обусловлены:
- потерями на перераспределение ближнего поля в раскрыве антенны и ТРАВ ≈ 5 дБ;
- потерями на поглощение в проводящем поверхностном слое ТРАВ ≈ 3 дБ;
- потерями на рассогласование антенны ≈ 1 дБ.

Приведенный анализ и результаты экспериментальных измерений таблицы показывают, что предлагаемая антенна отвечает критериям "новизна" и "изобретательский уровень", является техническим решением; технически реализуется, позволяет достичь технический результат повышения КПД и может быть использована в качестве приемопередающей антенны ЛА.

Источники информации
1. Я.Н. Фельд, Л.С. Бенесон. Антенно-фидерные устройства, ч. II, издание ВВИА им. Жуковского Н.В., 1959.

2. В.И. Качаев, С.А. Плоткин, В.Г. Цыбаев. Кольцевая щелевая антенна. АС N 1539877 от 08.06.87. Н10013.10. Оп. 30.01.90, Бюл 4.

3. А.З. Фрадан, Е.В. Рыжов. Измерения параметров АФу. М., Связь, 1972.

4. Справочник по электротехническим материалам. Энергия, 1974 г.

Формула изобретения

Антенна летательного аппарата, содержащая открытый с одного конца цилиндрический резонатор, коаксиальный соединитель, размещенный на нижней крышке цилиндрического резонатора, возбудитель и согласующее устройство, расположенные в полости этого же резонатора, отличающаяся тем, что коаксиальный соединитель размещен на окружности диаметра D_к, соосной с цилиндрическим резонатором, возбудитель выполнен в виде двух половин внешнего трубчатого проводника, соединенных между собой над коаксиальным соединителем, имеющих разрыв с зазором диаметрально противоположно коаксиальному соединителю и симметричных относительно линии, соединяющей центры коаксиального соединителя и зазора между двумя половинами внешнего трубчатого проводника и являющейся диаметром D_к окружности, и внутреннего проводника, размещенного внутри первой из половин внешнего трубчатого проводника, каждая из половин внешнего трубчатого проводника выполнена в виде двух дуг кольца длиной l_д каждая, начинающихся от зазора и от коаксиального соединителя, соответственно расположенных по окружности диаметра D_к симметрично относительно диаметра D_к, перпендикулярного диаметру, соединяющему центры коаксиального соединителя и зазора, П-образного отрезка с перемычкой, лежащей на окружности диаметра D_к симметрично относительно того же диаметра, что и дуги кольца, и боковыми сторонами длиной l_n, параллельными этому же диаметру, и двух прямолинейных отрезков, соединяющих вторые концы дуг кольца с концами боковых сторон П-образного отрезка и образующих угол α с этими сторонами, удлиненный внутрь цилиндрического резонатора центральный проводник коаксиального соединителя соединен с первым концом внутреннего проводника возбудителя, внешний трубчатый проводник соединен с верхним концом введенной в цилиндрический резонатор втулки, закрепленной на нижней крышке цилиндрического резонатора соосно с коаксиальным соединителем, согласующее устройство выполнено в виде последовательно соединенных согласующего четвертьволнового трансформатора с волновым сопротивлением Z₀, расположенного внутри внешнего трубчатого проводника вблизи зазора и соединенного со вторым концом внутреннего проводника возбудителя, и резистора R, расположенного в зазоре между двумя половинами внешнего трубчатого проводника, и шлейфа П-образной формы длиной l_шл, подключенного параллельно резистору к его выводам и расположенного в плоскости двух половин внешнего трубчатого проводника, второй вывод резистора R соединен с противоположным концом второй половины внешнего трубчатого проводника в зазоре, при этом диаметр D_к окружности кольца, угол α между боковыми сторонами П-образных отрезков и прямолинейными отрезками, длина l_п боковых сторон П-образных отрезков и их ширина b_п, длина l_д каждой из дуг кольца, величина волнового сопротивления четвертьволнового согласующего трансформатора Z₀ и резистора R и длина шлейфа l_шл выбраны из следующих соотношений
0,2λ₀ ≅ Dк ≅ 0,25λ₀,
27^o ≅ α ≅ 33^o,

b_п = (0,2λ₀-2l_n)sinα,


0,2Z₀ ≅ R ≅ 0,25Z₀,

где λ₀ - заданная длина рабочей волны, м;
R_вх и X_вх - заданные активная и реактивная составляющие входного сопротивления антенны в зазоре между двумя половинами внешнего трубчатого проводника в отсутствии согласующего устройства, Ом;
Z_оф - заданное волновое сопротивление фидера питания антенны, Ом;
Z_ошл - заданное волновое сопротивление шлейфа, Ом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4