Диапазонная направленная антенна

 

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в качестве приемной антенны в малогабаритных радиопеленгаторах сантиметрового диапазона волн. Техническим результатом изобретения является увеличение коэффициента усиления антенны. Диапазонная направленная антенна содержит плоский экран-рефлектор 1 и металлическое зигзагообразное излучающее полотно 2, вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами 6 с точками питания в их вершинах и с вырезами в форме части сегментов 7, образованных дугами радиуса R = 0,18λ_макс и хордами, проходящими на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания, а боковые поверхности одного металлического сектора соединены с зеркальными относительно них боковыми поверхностями другого металлического сектора сопротивления 8 величиной (100-200) Ом в точках, находящихся на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания. В плоскости зигзагообразного излучающего полотна 2 установлена соосно с ним меньшим основанием коническая насадка 3, а большим основанием в сторону излучения. Коническая насадка 3 выполнена в виде проводящего усеченного конуса с углом раскрыва α = 120°, диаметром меньшего основания d = (0,38-0,385)λ_макс и высотой H = (0,08-0,1)λ_макс. В плоскости большого основания конической насадки 3 установлен плоский металлический рассеиватель 4, выполненный в виде эллипса, большая часть которого равна диаметру зигзагообразного излучающего полотна 2, а малая (0,25-0,3)λ_макс. Металлический рассеиватель 4 установлен в плоскости большого основания конической насадки 3 большой осью по линии, проходящей через точки нулевого потенциала зигзагообразного излучающего полотна 2, где λ_макс - максимальная длина волны рабочего диапазона. Новым является введение конической насадки 3 и плоского металлического рассеивателя 4, причем коническая насадка 3 выполнена в виде проводящего усеченного конуса с углом раскрыва α = 120°, диаметром меньшего основания d = (0,38-0,385)λ_макс, высотой H = (0,08-0,1)λ_макс и установленной меньшим основанием в плоскости зигзагообразного излучающего полотна 2 соосно с ним, а большим основанием - в сторону излучения, плоский металлический рассеиватель 4 выполнен в виде эллипса, большая ось которого равна диаметру зигзагообразного излучающего полотна, а малая (0,25-0,3)λ_макс, и установлен соосно с конической насадкой в плоскости ее большого основания большой осью по линии, проходящей через точки нулевого потенциала зигзагообразного излучающего полотна 2. 3 ил.

Диапазонная направленная антенна относится к антенной технике и может быть использована в радиотехнических системах различного назначения, в частности в малогабаритных пеленгаторах наземных источников излучений.

Известны антенные устройства, используемые в малогабаритных пеленгаторах [1, 2, 3].

Однако эти антенны имеют относительно низкий коэффициент усиления.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является диапазонная направленная антенна [4]. Эта диапазонная направленная антенна содержит металлическое зигзагообразное излучающее полотно, вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами с точками питания в их вершинах и плоский экран-рефлектор. В металлических селекторах выполнены вырезы в форме части сегментов, образованных дугами радиуса R = 0,18λ_макс и хордами, проходящими на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания, а боковые поверхности одного металлического сектора соединены зеркальными относительно них боковыми поверхностями другого металлического сектора сопротивлениями R = (100 - 200) Ом в точках, находящихся на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания, где λ_макс - максимальная длина волны.

Диаметр излучающего полотна, при котором обеспечиваются максимальное усиления и наилучшее согласование в рабочей полосе частот должен быть D = 0,375λ_макс. Его увеличение вызывает расфазировку элементов антенны, что ведет к снижению коэффициента усиления и ухудшению согласования антенны с питающим фидером.

Техническая задача изобретения - увеличение коэффициента усиления.

Задача достигается тем, что в известное устройство, содержащее плоский экран-рефлектор и металлическое зигзагообразное излучающее полотно, вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами с точками питания в их вершинах с вырезами в форме части сегментов, образованных дугами радиуса R = 0,18λ_макс и хордами, проходящими на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания, а боковые поверхности одного металлического сектора соединены с зеркальными, относительно них, боковыми поверхностями другого металлического сектора сопротивлениями R = (100 - 200) Ом в точках, находящихся на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания, согласно изобретению введены коническая насадка и плоский металлический рассеиватель, причем коническая насадка выполнена в виде проводящего усеченного конуса с углом раскрыва α = 120°, диаметром меньшего основания d = (0,38-0,385)λ_макс, высотой H = (0,08-0,1)λ_макс и установленной меньшим основанием в плоскости зигзагообразного излучающего полотна соосно с ним, большим основанием - в сторону излучения, а плоский металлический рассеиватель выполнен в виде эллипса, большая ось которого равна диаметру зигзагообразного излучающего полотна, а малая - (0,25-0,3)λ_макс и установлен соосно с конической насадкой в плоскости ее большого основания большой осью по линии, проходящей через точки нулевого потенциала зигзагообразного излучающего полотна, где λ_макс - максимальная длина волны рабочего диапазона.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенная антенна отличается наличием новых элементов - конической насадки, выполненной в виде проводящего усеченного конуса с углом раскрыва α = 120°, диаметром меньшего основания d = (0,38-0,385)λ_макс, высотой H = (0,08-0,1)λ_макс и установленной меньшим основанием в плоскости зигзагообразного излучающего полотна соосно с ним, а большим основанием - в сторону излучения, и плоского металлического рассеивателя, выполненного в виде эллипса, большая ось которого равна диаметру зигзагообразного излучающего полотна, а малая - (0,25-0,3)λ_макс и установленного в плоскости большого основания конической насадки соосно с ней большой осью по линии, проходящей через точки нулевого потенциала зигзагообразного излучающего полотна.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений в известной области и смежной с ней позволяет сделать вывод, что введенные элементы известны. Однако введение их в диапазонную направленную антенну с указанными размерами и связями позволяет увеличить ее эффективную поверхность раскрыва, что соответствует увеличению коэффициента усиления. Последнее обеспечивает получение положительного эффекта.

Изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано в различных областях народного хозяйства.

На фиг. 1 показан общий вид диапазонной направленной антенны; на фиг. 2 - схематическое расположение элементов диапазонной направленной антенны; на фиг. 3 - зависимость коэффициента усиления от частоты, где 1 - для диапазонной направленной антенны [4], 2 - для предлагаемой диапазонной направленной антенны.

Диапазонная направленная антенна включает в себя (фиг. 1, фиг. 2) плоский экран-рефлектор 1, зигзагообразное излучающее полотно 2, коническую насадку 3, плоский металлический рассеиватель 4 и кабель питания 5. Зигзагообразное излучающее полотно 2 (фиг. 1) представляет собой металлическое кольцо диаметром D = 0,375λ_макс, заполненное двумя металлическими секторами 6 с точками питания в их вершинах. В металлических секторах 6 выполнены вырезы в форме части сегментов 7, образованных дугами радиуса R = 0,18λ_макс и хордами, проходящими на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания. Боковые поверхности одного металлического сектора соединены с зеркальными относительно них боковыми поверхностями другого металлического сектора сопротивлениями 8 величиной 100 - 200 Ом.

Коническая насадка 3 (фиг. 1) выполнена в виде проводящего усеченного конуса с углом раскрыва α = 180°, диаметром меньшего основания d = (0,380-0,385)λ_макс и высотой H = (0,08-0,1)λ_макс. Меньшим основанием насадка установлена в плоскости зигзагообразного излучающего полотна 2 соосно с ним.

Плоский металлический рассеиватель 4 (фиг. 1) выполнен в виде эллипса, большая ось которого равна диаметру зигзагообразного излучающего полотна D = 0,375λ_макс, а малая - (0,25-0,3)λ_макс. Плоский металлический рассеиватель установлен в плоскости большого основания конической насадки соосно с ней большой осью по линии, проходящей через точки нулевого потенциала зигзагообразного излучающего полотна.

Антенна работает следующим образом.

При подведении энергии к клеммам питания зигзагообразного излучающего полотна 2 (фиг. 1) происходит ее возбуждение, при этом часть поля излучается в сторону конической насадки 3, а часть - в сторону плоского экрана-рефлектора 1. Поле, падающее на плоский экран-рефлектор 1, отражается от него в сторону зигзагообразного излучающего полотна 2 и складывается синфазно с полем, излученным в сторону конической насадки 3. При этом осуществляется возбуждение конической насадки 3. Поле в конической насадке 3 по структуре подобно полю зигзагообразного излучающего полотна 2, но из-за резкого увеличения размеров сечения конической насадки 3 происходит искажение фазового распределения в ее раскрыве. Для коррекции фазовых искажений используется плоский металлический рассеиватель 4, установленный в раскрыве конической насадки 3.

Экспериментально установлено, что фаза поля по раскрыву конической насадки 3 при расстоянии H = (0,08-0,1)λ_макс от плоского металлического рассеивателя 4 до зигзагообразного излучающего полотна 2 и при выполнении плоского металлического рассеивателя 4 в виде эллипса, большая ось которого равна диаметру зигзагообразного излучающего полотна 2 D = 0,375λ_макс, а малая - (0,25-0,3)λ_макс, не превышает значения что соответствует нормальной работе рупорной антенны (конической насадки 3).

Таким образом, из-за увеличения эффективной поверхности раскрыва диапазонной направленной антенны ее диаграмма направленности обужается, что соответствует увеличению КНД антенны, а следовательно, и коэффициента усиления.

Малые продольные габариты и высокий коэффициент усиления позволили использовать антенну в качестве базовой в малогабаритном пеленгаторе сантиметрового диапазона волн.

Формула изобретения

Диапазонная направленная антенна, содержащая плоский экран-рефлектор и металлическое зигзагообразное излучающее полотно, вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами с точками питания в их вершинах и с вырезами в форме части сегментов, образованных дугами радиуса R = 0,18λ_макс и хордами, проходящими на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания, а боковые поверхности одного металлического сектора соединены с зеркальными относительно них боковыми поверхностями другого металлического сектора сопротивлениями R = (100 - 200) Ом в точках, находящихся на расстоянии l = 0,15λ_макс от точек питания, отличающаяся тем, что введены коническая насадка и плоский металлический рассеиватель, причем коническая насадка выполнена в виде проводящего усеченного конуса с углом раскрыва α = 120°, диаметром меньшего основания d = (0,38-0,385)λ_макс, высотой H = (0,08-0,1)λ_макс и установлена меньшим основанием в плоскости зигзагообразного излучающего полотна соосно с ним большим основанием в сторону излучения, а плоский металлический рассеиватель выполнен в виде эллипса, большая ось которого равна диаметру зигзагообразного излучающего полотна, малая (0,25-0,3)λ_макс, и установлен соосно с конической насадкой в плоскости ее большого основания большой осью по линии, проходящей через точки нулевого потенциала зигзагообразного излучающего полотна, где λ_макс - максимальная длина волны рабочего диапазона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3