Широкополосный ультракоротковолновый вибратор



Широкополосный ультракоротковолновый вибратор
Широкополосный ультракоротковолновый вибратор
Широкополосный ультракоротковолновый вибратор

 

H01Q9 - "Короткие" (в электрическом смысле) антенны с размерами, не превышающими удвоенную рабочую длину волны и составленные из электропроводящих активных излучающих элементов (петлевые антенны H01Q 7/00; волноводные рупоры или раструбы H01Q 13/00; щелевые антенны H01Q 13/00; комбинированные конструкции из активных элементов со вторичными устройствами, выполняемые с целью формирования требуемой диаграммы направленности антенны H01Q 19/00; комбинированные конструкции из двух и более активных элементов H01Q 21/00)

Владельцы патента RU 2410805:

Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного (RU)

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для использования в качестве приемо-передающей антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями. Техническим результатом при использовании ультракоротковолнового вибратора является уменьшение его высоты без снижения качества согласования. Ультракоротковолновый вибратор состоит из вертикальной установленной над проводящей поверхностью (ПП) (2) металлической пластины (МП) (1) в форме ромба, высотой Н, выбранной из условия Н≥0,18λmax, где λmax - наибольшая длина волны рабочего диапазона волн, и углом α=60°÷80° при его острых вершинах. Одна из острых вершин подключена к центральному проводнику коаксиального фидера (3), экранная оболочка которого подключена к ПП (2). К тупым углам МП (1) подключены проводники (4) емкостной нагрузки (ПЕН), которые изогнуты и расположены в плоскости МП 1. Внешние концы ПЕН 4 примыкают к вершине МП 1. 3 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике, а именно к широкодиапазонным ультракоротковолновым (УКВ) вибраторам, предназначенным для использования в качестве приемо-передающего излучателя совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями, в частности, устанавливаемыми на подвижных объектах.

Известны УКВ широкополосные вибраторы.

Диапазонный вибратор по пат. Англии №1441249, опубл. 30.06.76, МПК H01Q 1/36 выполнен в виде пластины треугольной формы, установленной вертикально над проводящей поверхностью обращенной к ней одной из вершин, к которой подключен центральный проводник коаксиального фидера.

Недостатком известного аналога являются его относительно большие размеры (высота).

Известна также широкополосная УКВ антенна по пат. РФ №2084993, опубл. 20.07.1997 г. МПК H01Q 9/18. Антенна состоит из конуса, противовеса и шунтов. Выбором размера и точек подключения шунтов достигается формирование фильтра, обеспечивающего повышение грозозащищенности антенны.

Наиболее близким к заявленному аналогом по своей технической сущности является УКВ вибратор, описанный в книге: Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. 3-е изд. - М.: Радио и связь, 1981, с.116, рис.8.7а.

Ближайший аналог в несимметричном исполнении состоит из треугольной металлической пластины, установленной перпендикулярно над проводящей поверхностью и обращенной к ней одной из вершин. Коаксиальный фидер подключен центральным проводником к вершине пластины, а экранной оболочкой - к проводящей поверхности.

УКВ вибратор-прототип обеспечивает широкополосное согласование за счет формирования самодополнительной структуры.

Недостатком прототипа является относительно большая высота, определяемая требуемым качеством согласования на минимальной частоте (максимальной длине волны - λmax) рабочего диапазона вибратора.

Целью изобретения является разработка широкодиапазонного УКВ вибратора, обеспечивающего снижение высоты без изменения максимальной длины волны рабочего диапазона и без снижения качества согласования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном УКВ вибраторе, содержащем металлическую платину (МП) высотой Н, установленную вертикально над проводящей поверхностью (ПП), и коаксиальный фидер, подключенный центральным проводником к металлической пластине, а внешней оболочкой к ПП, МП выполнена в виде ромба с углом α при острых вершинах, первая из которых обращена к ПП. Новым также является то, что к вершинам тупых углов ромбической пластины подключена емкостная нагрузка в виде изогнутых проводников. Проводники емкостной нагрузки (ПЕН) расположены в плоскости ромбической пластины (РП). Внешние концы ПЕН примыкают к второй острой вершине РП. Центральный проводник коаксиального фидера подключен к первой острой вершине РП.

Высота Н РП выбрана из - условия H≥0,18λmax, а угол α при острых вершинах выбран в интервале 60°-80°.

При таком исполнении вибратора достигается снижение его электрической высоты и, следовательно, физических размеров (соотношения его физической высоты Н к длине рабочей волны λ) благодаря эквивалентному удлинению вибратора за счет емкостной нагрузки.

Заявленный УКВ вибратор поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг.1 - конструкция вибратора (первый вариант);

на фиг.2 - конструкция вибратора (второй вариант);

на фиг.3 - результаты измерения электрических параметров вибратора.

Заявленный вибратор, показанный на фиг.1, состоит из металлической РП 1 с углом при острых вершинах α и высотой (большой диагонально ромба) H и ПЕН 4. РП 1 установлена вертикально над ПП 2. Первая острая вершина РП 1 подключена (точка «а») к центральному проводнику коаксиального фидера 3, внешняя оболочка которого подключена (точки «б») к ПП 2.

Исполнение ПЕН 4 может быть различным. На фиг.1 ПЕН 4 подключены к тупым вершинам (точки «с») РП 1. От точек подключения «с» прямолинейные отрезки ПЕН 4 длиной ℓ1 ориентированы как продолжение нижних кромок РП 1 до высоты H РП 1. Затем части ПЕН 4 длиной ℓ2 изогнуты параллельно ГШ 2 и расположены в плоскости РП2. Концы ПЕН 4, примыкающие к вершине РП 2, расположены на удалении Δ друг от друга.

На фиг.2 ПЕН 4, также как и в варианте на фиг.1, подключены к тупым вершинам и их отрезки длиной ℓ1 ориентированы как продолжение нижних кромок РП 1 до высоты Н РП 1. Затем каждый из ПЕН 4 последовательно изогнут в плоскости РП 1 с интервалом d. При этом верхние изгибы выполнены на уровне высоты РП 1, а нижние изгибы на уровне t от соответствующей верхней кромки РП 1.

Заявленный широкополосный УКВ вибратор работает следующим образом.

При выбранной форме ПЕН 4 и РП 1 обеспечивается сохранение треугольной самодополнительной структуры вибратора. При возбуждении вибратора ток проводимости Iпр (от точки «а») протекает по кромкам РП 1 и по ПЕН 4, а затем, переходя в ток смещения Iсм, и вновь в ток проводимости через ПП 2, замыкается на точку «б».

При этом значительно увеличивается путь прохождения тока проводимости по ПЕН 4. Однако общая высота вибратора Р остается неизменной. ПЕН 4 в данном случае, выполняет роль «удлинения» вибратора. Причем, чем длиннее ПЕН 4 (в данном примере длиннее на фиг.2), тем больше эффект «удлинения» и, следовательно, без увеличения физической высоты H диапазон рабочих частот будет смещаться в область более низких частот.

В ходе исследования опытного образцы были установлены следующие соотношения размеров вибратора: H≥0,12λmax; α=60°-80°; Δ=(0,03÷0,04)H; d=(0,04÷0,06)H; t=(0,8÷1,0)d.

Результаты измерений качества согласования (коэффициента бегущей волны - КБВ), приведены на фиг.3.

Измерения проведены при следующих условиях H=150 мм; α=70°; Δ=4,5 мм; d=7,5 мм; диаметр ПЕН 4 p=2 мм; t=6 мм. Волновое сопротивление фидера ρ=75 Ом. Проводники емкостной нагрузки 4 имели диаметр 2 мм.

При измерениях вибратор-прототип был выполнен из сплошной треугольной металлической пластины высотой Н=150 мм и углом при вершине α=70°.

Результаты измерений, приведенные на фиг.3, дают основания для следующих выводов.

При равенстве высот Н заявленный вибратор (в варианте на фиг.1) уровень КБВ=0,4 обеспечивает при H/λmax=0,195; (в варианте на фиг.2) при H/λmax=0,18. Вибратор-прототип при H/λmax=0,22. При одинаковых требованиях по согласованию (КБВ≥0,4) это указывает на снижение высоты Н заявленного вибратора на 22% (фиг.2) и на 12% (фиг.1).

Полученные результаты подтверждают возможность снижения высоты широкодиапазонного вибратора при сохранении качества согласования, т.е. достижения указанного технического результата.

Широкополосный ультракоротковолновый вибратор, содержащий металлическую пластину высотой Н, установленную вертикально над проводящей поверхностью и коаксиальный фидер, подключенный центральным проводником к металлической пластине, а внешней оболочкой к проводящей поверхности, отличающийся тем, что металлическая пластина выполнена в виде ромба с углом α=60°-80° при острых вершинах, а к вершинам тупых углов металлической пластины подключена емкостная нагрузка в виде изогнутых проводников, расположенных в плоскости металлической пластины, причем внешние концы изогнутых проводников примыкают к острой вершине металлической пластины, вторая острая вершина которой подключена к центральному проводнику коаксиального фидера, причем высота Н металлической пластины выбрана из условия H≥0,18λmax, где λmax - наибольшая длина волны рабочего диапазона волн.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для работы в качестве приемной и/или передающей антенны в составе диапазонных радиостанций. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны приемного устройства спутниковой навигации. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны приемного устройства спутниковой навигации. .

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемной и/или передающей бортовой антенны, в частности, на борту летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемной и/или передающей бортовой антенны, в частности, на борту летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны приемного устройства спутниковой навигации. .

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к сверхширокополосным антеннам СВЧ-диапазона. .

Изобретение относится к антенной технике, а более конкретно к антенной системе летательного аппарата. .

Антенна // 2395142
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к сверхширокополосным антеннам СВЧ диапазона. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано как малогабаритная антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к спиральным антеннам различного назначения

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может использоваться в трактах приемных и передающих систем связи, радиолокации и радионавигации

Изобретение относится к области радиотехники

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в сверхширокополосных спиральных антеннах, работающих в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот в составе антенных систем различного назначения, в частности в системах пеленгации и сопровождения

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к антеннам с частотным сканированием, и может быть использовано в различных радиотехнических системах связи, радиолокации, радионавигации

Изобретение относится к области радиотехники

Изобретение относится к области радиотехники и антенно-фидерной техники

Антенна // 2435258
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к малогабаритным антеннам, и может найти применение в портативных радиостанциях, в задачах электромагнитной совместимости, в задачах радиомониторинга

Антенна // 2439756
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к малогабаритным антеннам, и может найти применение для реализации сотовой связи, в портативных радиостанциях, в задачах электромагнитной совместимости, в задачах радиомониторинга
Наверх