Вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения

Авторы патента:

Худяков Кирилл Николаевич (RU)

Маненков Анатолий Иванович (RU)

Белянский Владимир Борисович (RU)

H01Q11/10 - антенны с логарифмическим периодом излучения (H01Q 11/08 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2383088:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (RU)

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании передающих и приемных антенн радиосвязи, радиовещания, телевидения, систем охранной сигнализации и телеметрии. Техническим результатом изобретения является повышение степени согласования антенны поперечного излучения по входу и получение круговой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Согласно изобретению вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения содержит первое полотно симметричных вибраторов, каждый из которых подключен к распределительному фидеру в логопериодическом порядке, при этом в нее дополнительно введено второе полотно симметричных вибраторов, причем второе полотно повернуто по отношению к первому на 90° относительно осевой линии симметрии, а вибраторы второго полотна располагаются между вибраторами первого полотна, и вибраторы второго полотна подключены к распределительному фидеру между точками подключения вибраторов первого полотна, а сам распределительный фидер выполнен из металлических уголковых профилей. 4 ил.

Прототипом предлагаемой антенны является логопериодическая антенна поперечного излучения (фиг.1), предложенная Э.М. Журбенко. Коротковолновая антенна с логарифмической периодичностью, кл. 21 A⁴46₀₂. Авторское свидетельство СССР №166386. «Бюл. изобр.» №22, 1964 г. Антенна Э.М.Журбенко выполнена из проводов, натянутых на опорах с помощью лееров. В данном случае существенными элементами конструкции является полотно симметричных вибраторов и распределительный фидер, поставляющий электромагнитную энергию к вибраторам. Для создания режима поперечного излучения соседние вибраторы запитываются от распределительного фидера со сдвигом фаз в 180 градусов по отношению друг к другу, что обеспечивается перекрещиванием точек питания вибраторов у распределительного фидера через вибратор, и, кроме того, между вибраторами выбираются такие расстояния, чтобы набег фазы по распределительному фидеру в режиме бегущей волны от вибратора к вибратору составлял 180 градусов для вибраторов, работающих в режиме, близкому к резонансному. В этом случае геометрический параметр антенны σ будет равен

σ≈1/2,

при коэффициенте замедления волны в фидере, близком к единице.

Рассматриваемая антенна имеет существенный недостаток, из-за которого она не получила сколь-нибудь широкого применения: антенна имеет очень плохое согласование по входу именно из-за того, что величина геометрического параметра антенны σ является очень большой или, другими словами, вибраторы слишком редко подсоединяются к распределительному фидеру, что приводит к невозможности использования этой антенны для наземного телевизионного вещания. Вторым недостатком является то, что антенна Журбенко имеет направленную диаграмму в горизонтальной плоскости - это ограничивает ее применение в качестве передающей антенны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такой антенны, которая может использоваться для наземного телевизионного вещания при возможности работы в широком диапазоне частот.

Техническим результатом изобретения является повышение степени согласования антенны по входу во всем диапазоне работы и получение круговой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости при сохранении ее широкополосности.

Такой результат достигается в том случае, если к существующему полотну симметричных вибраторов, подключенных к распределительному фидеру, добавить дополнительное полотно симметричных вибраторов, причем второе полотно повернуто по отношению к первому полотну на 90° относительно осевой линии симметрии, а вибраторы второго полотна располагаются между вибраторами первого полотна, и вибраторы второго полотна подключены к распределительному фидеру между точками подключения вибраторов первого полотна. Более точно размер дополнительного полотна L₂ (см. фиг.2) должен соотносится с размером полотна прототипа L₁ следующим образом

L₂=L₁K,

где К - масштабный коэффициент антенны, в данном случае равный

где τ - геометрический параметр антенны, равный отношению длин соседних вибраторов полотна τ=l_n/l_n+1,

l_n, l_n+1 - длины соседних вибраторов в полотне (см. фиг.1, 2).

Перечень графического материала

Фиг.1 - вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения;

фиг.2 - предлагаемая вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения;

фиг.3 - вариант распределительного фидера (а) и конструкция предлагаемой антенны (б);

фиг 4. - Зависимость фазы излучаемого поля от К.

Предлагаемая вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения содержит распределительный фидер 1 с закрепленными на нем полотнами вибраторов 2 и 3. В нижней части к фидеру прикреплен фланец 4. Для увеличения жесткости конструкции и удобства монтажа полотен вибраторов распределительный фидер выполнен из уголковых профилей (фиг.3).

При подаче сигнала в точку питания (вершина антенны) сигнал распространяется по фидеру. Те вибраторы в полотне, длина которых близка к половине длины волны поданного сигнала, начинают возбуждаться и излучать энергию. Одним из важных свойств логопериодических антенн является изменение фазы излучаемого поля при пропорциональном растяжении или сжатии структуры. При растяжении структуры на период фаза сигнала запаздывает на 360°. Расстояние KR_n до произвольного (фиг.4, а) поперечного элемента (К - масштабный коэффициент) при этом возрастает в 1/τ раз, так же как и все линейные размеры структуры. На фиг.4 приведен график изменения запаздывания фазы в радианах, построенный в зависимости от логарифма К. Идеальному изменению фазы на чертеже соответствует сплошная прямая линия, а фактическому - волнообразная, отклоняющаяся от прямой не более чем на 20°.

Пространственное разнесение полотен вибраторов и сдвиг их размеров на масштабный коэффициент К приводит к разности фаз 90° между соответствующими вибраторами соседних полотен. Вместе с тем между соседними вибраторами одного полотна сохраняется разность фаз 180°, что не нарушает режим поперечного излучения. В совокупности это приводит к тому, что антенна обеспечивает круговое излучение (круговую диаграмму направленности) в горизонтальной плоскости. Общее увеличение количества вибраторов в структуре антенны ведет к уменьшению расстояния между вибраторами и параметр σ уменьшается, т.к.

см. фиг.1 и 2. Уменьшение этого параметра повышает степень согласования антенны по входу до величин, которые позволяют использовать антенну в качестве передающей для наземного телевизионного и радиовещания. Введение дополнительного полотна описанным способом приводит к тому, что обычная антенна поперечного излучения превращается в турникетную логопериодическую антенну. При этом изменение фазы от вибратора к вибратору происходит без применения фазовращателей, а только за счет пространственного разнесения полотен вибраторов.

Вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения, содержащая первое полотно симметричных вибраторов, каждый из которых подключен к распределительному фидеру в логопериодическом порядке, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введено второе полотно симметричных вибраторов, причем второе полотно повернуто по отношению к первому на 90° относительно осевой линии симметрии, а вибраторы второго полотна располагаются между вибраторами первого полотна и вибраторы второго полотна подключены к распределительному фидеру между точками подключения вибраторов первого полотна, при этом сам распределительный фидер выполнен из металлических уголковых профилей.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах связи дециметрового и сантиметрового диапазонов волн, в частности, в качестве широкополосной приемопередающей антенны сотовой связи, а также в радиопеленгации и нелинейной радиолокации.

Кольцевая антенна // 2346364

Изобретение относится к антеннам метрового и дециметрового диапазонов частот и используется для обеспечения радио- и радиорелейных линий связи стационарных и подвижных (наземных и воздушных) объектов, в условиях воздействия стационарных источников непреднамеренных радиопомех.

Логопериодическая антенна // 2253926

Микрополосковая антенна // 2237952

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения. .

Логопериодическая антенна // 2193266

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения, в частности в качестве сверхширокополосной направленной антенны, устанавливаемой на подвижных объектах.

Кольцевая антенна // 2191451

Изобретение относится к антеннам метрового и дециметрового диапазона частот и используется в телевидении и для радиосвязи с объектами в любом азимутальном направлении.

Логопериодическая вибраторная антенна // 2189676

Изобретение относится к антенной технике для радио- и радиорелейной связи при приеме и передаче информации в УКВ диапазоне, а также для телевидения. .

Двойная антенна строганова // 2103770

Изобретение относится к основным элементам электрического оборудования, а именно к антеннам, обеспечивающих работу одновременно в двух различных диапазонах волн, и может использоваться в системах связи, в частности, в телевидении в качестве комнатной или наружной приемной передающей антенны.

Логопериодическая резонаторная антенна // 2096871

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве направленной УКВ приемно - передающей антенны, защищенной от воздействия ударных и вибрационных нагрузок.

Логопериодическая вибраторная антенна // 2088003

Логопериодическая антенна // 2387060

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться при конструировании сверхширокополосных антенн, работающих в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот

Логопериодическая антенна // 2392706

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенно-фидерной технике, и может быть использовано для приема радиосигналов в коротковолновом диапазоне частот

Логопериодическая комбинированная антенна // 2427946

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в стационарных и мобильных системах связи в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах волн

Биконическая антенна // 2481678

Изобретение относится к антенной технике, а более конкретно к широкодиапазонным малогабаритным антеннам для радиосвязи и радиолокации

Логопериодическая антенна // 2485643

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки

Многорезонансная однонаправленная вибраторная антенна // 2505892

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к антенной технике, находящей широкое применение в радиотехнике, в радиосвязи, в радиолокации, в радионавигации, где требуются широкополосные или сверхширокополосные антенны, обладающие однонаправленной диаграммой направленности. Технический результат - снижение коэффициента стоячей волны антенны по входу, снижение уровня обратного излучения и достижения постоянства формы диаграммы в широком диапазоне частот и обеспечение постоянства фазового центра антенной системы. Для этого V-образная многорезонансная однонаправленная вибраторная антенна содержит пару полых конусов, обращенных вершинами друг к другу, и питающую линию, конусы образованы 2N металлическими полосками, являющимися плечами вибраторов и расположенными попарно друг против друга на боковых поверхностях конусов, металлический рефлектор, внутренний объем этих конусов разделен круговыми пластинками, параллельными основанию конуса, на ряд полостей, заполненных диэлектриком с заданным значением относительной диэлектрической проницаемости и образующих последовательную цепочку полупрозрачных полых резонаторов, резонансные частоты которых образуют логопериодическую последовательность или последовательность, близкую к логопериодической. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Однонаправленная коническая антенна // 2505893

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно, к антенной технике, находящей широкое применение в радиосвязи, в радиолокации, в радионавигации, где требуются широкополосные или сверхширокополосные антенны, обладающие однонаправленной диаграммой направленности. Технический результат - увеличение широкополосности частотного диапазона и обеспечение однонаправленности антенны путем создания постоянного фазового центра, приподнятого над плоским рефлектором. Для этого V-образная однонаправленная вибраторная антенна содержит пару полых конусов, обращенных вершинами друг к другу, и питающую линию, подключенную к вершинам конусов. Оси симметрии плеч вибраторов полых конусов расположены в одной плоскости. Перпендикулярно плоскости, в которой лежат оси симметрии плеч вибраторов полых конусов, размещен плоский металлический рефлектор. Вершины полых конусов приподняты над плоским рефлектором для создания постоянного фазового центра, а кромки плеч вибраторов соединены с кромкой плоского рефлектора шлейфами в форме металлических штырей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Дублет-антенна // 2568328

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антенно-фидерным устройствам декаметрового и метрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в системах радиосвязи стационарных узлов и объектов в условиях отрицательного воздействия внешней среды. Технический результат - повышение коэффициента усиления путем равномерного распределения тока и повышение коэффициента бегущей волны путем улучшения согласования антенны с фидером. Для этого устройство содержит активную часть, содержащую центральную секцию, левую и правую секции, расположенные симметрично относительно центральной оси антенны, и пассивную часть П-образной формы, выполняемые из пластинчатых металлических проводов и симметричного радиочастотного фидера питания, при этом центральная секция расположена на одинаковом расстоянии от боковых секций. 4 ил.

Микрополосковая логопериодическая антенна // 2571607

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - повышение качества приема и передачи радиосигналов в сантиметровом диапазоне длин волн. Причем обеспечивается снижение коэффициента стоячей волны в возбуждающем коаксиальном фидере до значений 1,1-1,7 во всем рабочем диапазоне частот при более высоких значениях коэффициента усиления антенны от 9,4 до 12,7 дБ. Для этого заявленная антенна по сравнению с известными антеннами имеет ширину симметричного распределительного фидера в точках присоединения вибраторов, выбранную из соотношения bn=b0·τ2,6(Ν-n-1), где n=0…N-1, где n=0 соответствует самому длинному вибратору, а n=N-1 - самому короткому. Ширина симметричного распределительного фидера в месте подключения самого короткого вибратора b0 выбрана таким образом, чтобы волновое сопротивление симметричного распределительного фидера Wл равнялось волновому сопротивлению возбуждающего коаксиального фидера Wф. Эквивалентный радиус полосковых вибраторов выбран из соотношения an=a0·τ2,5n, причем эквивалентный радиус самого длинного вибратора α0 выбран равным половине максимальной ширины симметричного распределительного фидера b0. 9 ил.

Кольцевая антенна // 2572285

Использование: для обеспечения радиосвязи в метровом и дециметровом диапазонах длин волн подвижных объектов различного базирования. Сущность изобретения заключается в том, что кольцевая антенна содержит вибраторы логопериодических вибраторных антенн в количестве не менее четырех, размещенные в гранях условной усеченной пирамиды и запитываемые от делителей мощности, при этом вибраторы логопериодических вибраторных антенн, не выходя из прежней горизонтальной плоскости, изгибаются в направлении продольной оси логопериодической антенны так, чтобы лежать на окружностях, вписываемых в многоугольники горизонтальных поперечных сечений условной пирамиды. Технический результат: обеспечение возможности разработки устройства, позволяющего существенно снизить геометрические размеры кольцевых антенн, расширить возможности их практического применения на подвижных объектах различного, в первую очередь воздушного, базирования. 2 ил.