Устройство для излучения электромагнитных импульсов

Изобретение относится к устройствам излучения электромагнитных импульсов. Устройство для излучения электромагнитных импульсов, содержащее две или более плоские биконические антенны, расположенные в одной плоскости, и устройство для ввода импульсов напряжения. Расстояние между вершинами конусов равно высоте конусов. Техническим результатоя является обеспечение отсутствия взаимного влияния вибраторов на длительность излученного сигнала и тем самым достижение высокой энергии излучения. 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам излучения электромагнитных импульсов. Устройство используется в сверхширокополосной радиосвязи с использованием сверхкоротких электромагнитных импульсов, а также при тестировании аппаратуры и объектов, защищаемых от воздействия импульсных электромагнитных излучений (например, по ГОСТ Р 52863-2007).

Известно устройство для излучения электромагнитных импульсов, содержащее так называемую плоскую биконическую антенну, [1]. Как показано в [1], плоская биконическая антенна обладает теми же свойствами излучения в дальней зоне, что и традиционная биконическая антенна, имеющая круглое основание. Плоская биконическая антенна является более компактной по сравнению с традиционной и позволяет эффективно излучать импульсы длительностью ТИ=l/с, где l - высота конуса, а с - скорость света [2]. Однако плоская биконическая антенна, как правило, является высокоомным устройством (с волновым сопротивлением 150-200 Ом [1]), а возбуждающий генератор, как правило, имеет выходное сопротивление 50 Ом, поэтому в силу рассогласования системы нельзя достичь максимальной энергии излучения, которая определяется произведением квадрата напряженности амплитуды излучаемого импульса на его длительность ТИ.

Из уровня техники известно также устройство для излучения электромагнитных импульсов в виде набора вибраторных антенн (коническая антенна превращается в вибраторную при угле конуса, стремящемся к нулю), возбуждаемых от одного источника с целью согласования их с генератором [3]. За счет лучшего согласования такое устройство имеет лучшие характеристики по излучаемой энергии. Однако, как показали экспериментальные исследования, в случае компактного размещения конических антенн вследствие их взаимного влияния уменьшается длительность излучаемого импульса, а следовательно, уменьшается энергия излучения.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в обеспечении отсутствия взаимного влияния плоских биконических антенн. За счет этого длительность импульса излученного сигнала определяется только их длиной.

Поставленная цель достигается за счет подбора определенных геометрических параметров устройства. Предлагаемое нами устройство схематически представлено на Фиг.1. Устройство представляет собой набор из n одинаковых по высоте l плоских конических антенн, каждая из которых обозначена цифрой 1. Расстояние между соседними вершинами конусов составляет величину а. Нами экспериментально установлено, что цель изобретения, состоящая в излучении максимальной энергии при заданных (минимальных) габаритах антенны, достигается при определенном соотношении геометрических параметров установки, а именно: расстояние между соседними вершинами антенн должно быть равно высоте конуса. Длительность излучаемого импульса при этом составит величину ТИ=l/с [2].

Фиг.2. иллюстрирует схему подключения (вид сбоку) каждой из плоских биконических антенн. Цифрой 2 обозначен фидер, соединяющий генератор 3 с антенной 1. По фидеру 2 передается импульс напряжения от генератора с амплитудой UФ. - вектор напряженности импульсного электрического поля.

Один из вариантов осуществления изобретения состоит в том, что в качестве фидеров используется «Устройство для ввода высоковольтных импульсов напряжения в n ТЕМ-рупорную антенну» [4], где вместо рупоров используются плоские биконические антенны, так как биконическая антенна является частным случаем ТЕМ-рупора при угле его раскрыва 180 градусов [5].

Пример 1.

Был изготовлен макет устройства, состоящий из 6-и плоских биконических антенн (см. Фиг.1, n=6). Высота l каждого конуса составляет 150 мм, а расстояние между соседними вершинами конусов а=116 мм, то есть а≠l. Размер апертуры антенны: 660×300 мм2. Материал электродов - медная фольга.

Генератор 3 (см. Фиг.2) в рассматриваемом варианте осуществления изобретения представляет собой генератор импульсов Г5-84 с амплитудой импульса напряжения 10 В. В качестве фидера 2 (см. Фиг.2) используется устройство для ввода высоковольтных импульсов напряжения в ТЕМ-рупорную антенну [4], состоящую из n биконических антенн.

Излучение поступает на измерительный полосковый датчик [6] и регистратор Tektronix CSA8000.

По данным измерений зарегистрированная длительность импульса поля по уровню 0,5 от установившегося значения амплитуды составила ТИ=380 пс. Напряженность поля на расстоянии 0,5 м по оси антенной системы составила E=16,4 В/м.

Пример 2.

Был изготовлен макет устройства, состоящий из 4-х плоских биконических антенн (см. Фиг.1, n=4). Высота l каждого конуса составляет 150 мм, а расстояние между соседними вершинами конусов а=150 мм, то есть а=l. Размеры апертуры антенны такие же, как в примере 1: 660×300 мм2. Материал электродов - медная фольга.

В качестве фидера 2 (см. Фиг.2) используется устройство для ввода высоковольтных импульсов напряжения в ТЕМ-рупорную антенну [4], состоящую из n биконических антенн.

Для согласования антенн с фидером, волновое сопротивление (определяемое геометрическими размерами) каждой плоской биконической антенны выбрано равным 200 Ом. Кроме того, выполняется равенство а=1. При этом оказалось, что электроды плоских биконических антенн перекрывают друг друга. Однако экспериментальные исследования показали, что, если образующие перекрывающихся конусов делят друг друга в отношении не более 2/3, то существенных изменений в излучении сигнала не происходит.

Генератор 3 (см. Фиг.2) в данном варианте осуществления изобретения - генератор импульсов Г5-84, а амплитуда импульса напряжения составляет 10 В.

Излучение поступает на измерительный полосковый датчик [6] и регистратор Tektronix CSA8000.

По данным измерений зарегистрированная длительность импульса поля по уровню 0,5 от установившегося значения амплитуды составила ТИ=500 пс. Напряженность поля на расстоянии 0,5 м по оси антенной системы составила E=16,1 В/м.

Вывод: сравнение результатов измерений в примерах 1 и 2 показывает, что устройство, в котором геометрические параметры подобраны таким образом, чтобы обеспечивалось равенство l=а (см. Фиг.1), позволяет излучить электромагнитный импульс с длительностью, равной ТИ=l/с.

ЛИТЕРАТУРА

1. С.Н.Скляров, А.А.Соколов. Экспериментальное исследование излучателей коротких электромагнитных импульсов // Вопросы излучения и измерения нестационарных электромагнитных полей: Сб. статей. Научные труды ВНИИОФИ. - М.: 1980. - С.4-11.

2. Соколов А.А. О метрологическом обеспечении измерений напряженности импульсных электрических и магнитных полей // Вопросы излучения и измерения нестационарных электромагнитных полей: Сб. статей. Научные труды ВНИИО-ФИ. - М.: 1980. - С.31-47.

3. С.Р.Кельнер, А.А.Соколов. Нестационарное излучение системы из двух тонких симметричных вибраторов // Исследование нестационарных электромагнитных полей: Сб. статей. - М.: Атомиздат, 1977. - С.17-25.

4. Пат. 2185012 РФ, МКИ H01Q 13/04, Н01Р 5/12. Устройство для ввода высоковольтных импульсов напряжения в ТЕМ-рупорную антенну / К.Ю.Сахаров, О.В.Михеев, А.А.Соколов и др. (РФ). - 2001111370/09; Заявлено 26.04.2001; Опубл. 10.07.2002. Бюл. 19. Приоритет 26.04.2001.

5. Евтихеев Н.Н., Сахаров К.Ю., Соколов А.А., Алешко А.И., Засовин Э.А., Черепанов А.К. Биконическая антенна как базовая структура для излучения испытательных и эталонных сверхкоротких электромагнитных импульсов в нестационарных задачах ЭМС // Технологии электромагнитной совместимости. - 2006. - №4. - С.3-9.

6. Пат. 2013780 РФ, МКИ G01R 29/08. Устройство для измерения параметров электромагнитного импульса / К.Ю.Сахаров, Я.Г.Свекис, А.А.Соколов (РФ). - 4932308/09; Заявлено 29.04.91; Опубл. 30.05.94. Бюл.10. Приоритет 29.04.91.

Устройство для излучения электромагнитных импульсов, содержащее две или более плоские биконические антенны, расположенные в одной плоскости, и устройство для ввода импульсов напряжения, отличающееся тем, что расстояние между вершинами конусов равно высоте конусов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в РЛС и системах связи, преимущественно в сантиметровом и миллиметровом диапазоне длин волн. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации и в охранных устройствах и системах диапазонов СВЧ (сверхвысоких частот) и КВЧ (крайне высоких частот).

Изобретение относится к широкополосным антеннам СВЧ-диапазона. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации и в охранных устройствах и системах, а также в системах приема передач спутникового телевизионного и радиовещания диапазонов СВЧ (сверхвысоких частот) и КВЧ (крайне высоких частот).

Изобретение относится к антеннам, используемым в составе антенных решеток подповерхностных георадаров, работающих в сверхширокополосном (СШП) диапазоне частот. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в беспроводных точках доступа. .

Изобретение относится к сверхширокополосным рупорным антеннам, работающим в непрерывном диапазоне ультравысоких частот (УВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ). .

Изобретение относится к шлицевой антенне, в особенности к передающей антенне для идентификации частоты радиоволн (RFID). .

Изобретение относится к области излучающих и/или принимающих антенн, в случае необходимости, типа решеток и, в частности, касается устройств преобразования для возбуждения ортогональных мод (или «преобразователей»), которыми оборудованы такие антенны.

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано для построения широконаправленных в горизонтальной плоскости антенн СМ и ММ диапазонов волн для РТ станций, работающих в угломестных секторах от 0° до +50°÷60° и более в любом азимутальном направлении

Изобретение относится к антенной технике, в частности к рупорным излучателям, входящим в состав антенн космического аппарата, а также к способам их изготовления, и к способам соединения деталей, охватывающих одна другую, с помощью клея, когда одна деталь изготовлена из композиционного материала, а другая из металла

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот (СВЧ), а именно к волноводно-щелевым линейным антеннам и решеткам из них со сканированием луча в поперечной к линейкам плоскости, и может быть использовано в радиотехнических системах, в том числе системах управления воздушным движением, связи, радиолокации, радионавигации, базирующихся как на неподвижных, так и на подвижных объектах

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемо-передающей многочастотной антенны или элемента фазированной антенной решетки

Изобретение относится к конструкции микрополосковой антенны, предназначенной для использования в рассеивающем электромагнитное излучение устройстве, которое уменьшает воздействия нежелательного электромагнитного излучения

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным антенным модулям

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве сверхширокополосной антенны с несколькими видами поляризации: вертикальной, горизонтальной и круговой (эллиптической) правого и левого вращения

Изобретение относится к антенной технике микроволнового диапазона и может быть использовано в зондирующих устройствах диагностического оборудования при размерах объекта диагностики и диапазоне его перемещений в ближней и промежуточной области (область дифракции Френеля)

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным антенным модулям

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в качестве многодиапазонной приемной или передающей антенны в системах связи

Изобретение относится к устройствам излучения электромагнитных импульсов

Наверх