Антенна

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах с сигналами с круговой поляризацией. Технический результат заключается в формировании в заданном направлении коэффициента эллиптичности, близкого к единице без снижения энергетики антенны. Сущностью изобретения является то, что антенна состоит из трех взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с электрическими размерами плеч lх, lу, lz и совмещенными центрами и делителя мощности. Между выходами делителя мощности и входами электрических вибраторов включены фазовращатели. Для заданных распределения тока и направления θ, ϕ электрические размеры плеч lх, lу, lz электрических вибраторов и фазы возбуждения вибраторов ψх, ψу, ψz должны удовлетворять приведенной системе неравенств. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к антенной технике и может быть применено в составе радиотехнических систем, использующих сигналы с круговой поляризацией.

Известна турникетная антенна, содержащая два взаимно перпендикулярных электрических вибратора с совмещенными центрами и фазовращатель, обеспечивающий фазовый сдвиг при возбуждении вибраторов на угол 90 градусов [1, с.251, рис.10.8а]. Недостатком данной антенны является то, что при отклонении направления прихода полезного сигнала круговой поляризации от нормали к поверхности раскрыва антенны ухудшается согласование приемной антенны по поляризации.

Известно устройство, осуществляющее независимый прием компонент электромагнитной волны ортогональной парой вибраторов, образующих турникетную антенну, и формирующее единичный коэффициент эллиптичности при низких и средних углах места [2]. Недостатком данной антенны является то, что при отклонении направления прихода полезного сигнала круговой поляризации от нормали к поверхности раскрыва антенны ухудшаются энергетические характеристики приемной антенны.

Наиболее близкой по техническому исполнению к предложенной антенне является антенна, состоящая из трех взаимно ортогональных вибраторов с совмещенными центрами, входы электрических вибраторов которой подключены к выходам делителя мощности, а электрические размеры плеч вибраторов выбраны таким образом, чтобы в заданном направлении обеспечивалось формирование «нуля» векторной ДН антенны [3]. Недостатком данной антенны является то, что синфазное возбуждение вибраторов не позволяет применить ее в каналах связи с круговой поляризацией.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи формирования единичного коэффициента эллиптичности полезного сигнала в заданном направлении при сохранении энергетических характеристик антенны.

Сущность изобретения состоит в том, что в антенную систему, состоящую из трех взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с электрическими размерами плеч lx, ly, lz и совмещенными центрами, и делителя мощности, имеющего один вход и три выхода, между выходами делителя мощности и входами электрических вибраторов включены фазовращатели, причем для заданных распределения тока и направления θ, ϕ электрические размеры плеч lx, ly, lz электрических вибраторов и фазы возбуждения вибраторов ψx, ψy, ψz должны удовлетворять системе неравенств, полученных на основе соотношений, приведенных в [4]:

где

Fθ(θ,ϕ)=(Fx(θ,ϕ)cosϕ+Fy(θ,ϕ)sinϕ)·cosθ-Fz(θ,ϕ)sinθ;

Fϕ(θ,ϕ)=Fy(θ,ϕ)cosϕ-Fx(θ,ϕ)sinϕ;

Jx(x), Jу(у), Jz(z) - распределения поверхностных токов вдоль электрических вибраторов;

Ke0 - минимально допустимая величина коэффициента эллиптичности.

На фиг.1 изображена предложенная антенна. Фиг.2 иллюстрирует подключение питания к антенне. На фиг.3 изображено сечение зависимости коэффициента эллиптичности в пределах верхней полусферы видимых углов предложенной антенны для первого заданного в таблице направления.

В таблице приведены электрические размеры плеч электрических вибраторов и значения фаз возбуждения вибраторов, позволяющие сформировать коэффициент эллиптичности Ke>Ke0 для ряда заданных направлений (θ, ϕ).

Антенна состоит из трех взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с совмещенными центрами, электрические размеры которых соответственно равны lx, ly, и lz (фиг.1). Входы электрических вибраторов 1, 2 и 3 подключены через фазовращатели 4, 5 и 6 к выходам делителя мощности 7, который имеет один вход (фиг.2). Для заданных распределения тока и направления θ, ϕ электрические размеры плеч lx, ly, lz электрических вибраторов и фазовые сдвиги ψx, ψy, ψz должны удовлетворять системе неравенств (1)-(3) и могут выбираться в ходе решения задачи максимизации величины Ke при дополнительных ограничениях вида (2), (3) любым из известных методов.

Работа устройства организована следующим образом.

Декартова система координат выбрана таким образом, чтобы электрический вибратор 1 был ориентирован вдоль оси ОХ, электрический вибратор 2 - вдоль оси OY, а электрический вибратор 3 - вдоль оси OZ (фиг.1). На вход делителя мощности 7 поступает модулированный высокочастотный сигнал с генератора. На выходах делителя мощности 7 образуются три идентичных по амплитуде и фазе сигнала. Каждый из сигналов сдвигается по фазе с помощью фазовращателей 4-6 на величину ψx, ψy, ψz соответственно. Сформированные сигналы возбуждают электрические вибраторы 1, 2 и 3. В заданном направлении θ, ϕ величина Ke>Ke0 может быть сформирована, если выполняются неравенства (1)-(3). Значения компонент векторной ДН Fθ(θ, ϕ) и Fϕ(θ, ϕ) определяются суперпозицией векторных потенциалов Fx(θ, ϕ), Fy(θ, ϕ) и Fz(θ, ϕ). При этом выбор электрических размеров плеч вибраторов обуславливает амплитудные значения векторных потенциалов, а фазовых сдвигов, вносимых фазовращателями, - фазовые значения векторных потенциалов. Это означает, что вектор из данных шести параметров будет полностью определять величину коэффициента эллиптичности. При этом условия (2), (3) вытекают из физического смысла искомых параметров, а условие (1) является критерием выбора приемлемого решения.

В таблице приведены значения электрических размеров плеч lx, ly, lz электрических вибраторов 1, 2 и 3 и фазовые сдвиги ψx, ψy, ψz, позволяющие сформировать Ke>Ke0 для случая синусоидального распределения токов в заданных направлениях в верхней полуплоскости. В нижней полуплоскости векторная ДН антенны с Kee0 может быть сформирована при тех же lx, ly, lz, но θ и ϕ увеличатся на π.

Таблица
№ п/пНаправления нуля ДН, ГрадусыЭлектрические размеры излучателей, XФазовые сдвиги, Градусы
θϕlxlylzψxψyψz
135350,8250,3130,345-4,13369,090-77,662
245350,71900,32815,54365,517-118,066
325351,1040,3620,337-3,85473,208-77,589
435151,1410,3250,3270,75270,452-96,081
5351150,6830,1820,265-0,76382,641-99,670

На фиг.3 изображено сечение зависимости коэффициента эллиптичности в пределах верхней полусферы видимых углов предложенной антенны для первого заданного в таблице направления.

Таким образом, получаемый технический результат, достигаемый в результате введения в антенну, состоящую из трех взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с электрическими размерами плеч lx, ly, lz и совмещенными центрами и делителя мощности, между выходами делителя мощности и входами электрических вибраторов фазовращателей, обеспечивающих сдвиг фаз сигналов одинаковой мощности, заключается в формировании в заданном направлении коэффициента эллиптичности, близкого к единице без снижения энергетики антенны.

Источники информации

1. Проблемы антенной техники / Под ред. Л.Д.Бахраха, Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1988. - с.277.

2. Авт. свид. 1376146 (СССР). Фазированная антенная решетка с круговой поляризацией поля / Э.П.Абракин, Л.Л.Базеян и А.И.Браженко // 1988, Бюл. изобр. №7.

3. Патент №2080713 (РФ). Антенна / Д.Д.Габриэльян, С.Е.Мищенко, В.В.Шацкий // 1997, Бюл. изобр. №15, 6 H 01 Q 21/24.

4. Гостюхин В.Л., Гринева К.И., Трусов В.Н. Вопросы проектирования активных ФАР с использованием ЭВМ / Под ред. В.Л.Гостюхина. - М.: Радио и связь, 1983. - с.248.

Антенна, состоящая из трех взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с электрическими размерами плеч lx, ly, lz и совмещенными центрами, делителя мощности, имеющего один вход и три выхода, отличающаяся тем, что между выходами делителя мощности и входами электрических вибраторов включены фазовращатели, причем для заданных распределения тока и направления θ, ϕ электрические размеры плеч lx, ly, lz, электрических вибраторов и фазы возбуждения вибраторов ψx, ψy, ψz, должны удовлетворять системе неравенств:

lx>0; ly>0; lz>0;

0°≤ψx<360°; 0°≤ψy<360°; 0°≤ψz<360°,

где

Fθ(θ,ϕ)=(Fx(θ,ϕ)cosϕ+Fy(θ,ϕ)sinϕ)·cosθ-Fz(θ,ϕ)sinθ;

Fϕ(θ,ϕ)=Fy(θ,ϕ)cosϕ-Fx(θ,ϕ)sinϕ;

Jx(x), Jy(y), Jz(z) - распределения поверхностных токов вдоль электрических вибраторов;

Ке0 - минимально допустимая величина коэффициента эллиптичности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенным системам. .

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в приемных, передающих и приемопередающих антенных устройствах радиотехнических систем различного назначения, в частности для создания фазированных антенных решеток.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в антенных системах СВЧ-диапазона с ферритовыми фазовращателями для управления переключением различных поляризаций в любой последовательности.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в антенных системах СВЧ диапазона с ферритовыми фазовращателями для управления переключением различных поляризаций в любой последовательности.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к сверхширокополосным антеннам круговой поляризации, и может найти применение в системах радиосвязи и радиолокации.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающей аппаратуре связи и радиолокации, в частности в антенных системах метеолокаторов для сопровождения аэрологических радиозондов (АРЗ) и метеорологических ракет.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к фазированным антенным решеткам

Изобретение относится к плоским антенным решеткам для непосредственного приема спутникового телевидения

Изобретение относится к системе излучателей с двойной поляризацией, в частности для диапазона мобильной радиосвязи, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения

Изобретение относится к печатным антеннам с двойной поляризацией с питанием от расположенного на печатной плате коммутационного поля

Изобретение относится к проходным фазированным антенным решеткам (ФАР) СВЧ-диапазона с электрическим сканированием луча и может быть использовано при проектировании ФАР, работающих на круговой поляризации поля и у которых размер апертуры в одной плоскости в 2-3 раза меньше размера апертуры в другой плоскости

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования, в частности, в качестве приемной или передающей антенны для радиосвязи на коротких волнах

Изобретение относится к антеннами и, в частности, к микрополосковым антеннам (МПА)

Изобретение относится к антенным системам радиолокационных станций (РЛС) малогабаритного/миниатюрного исполнения с непрерывным режимом излучения

Антенна // 2393597
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах с сигналами с круговой и линейной поляризациями
Наверх