Симметричный вибратор

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенно-фидерных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств. Техническим результатом является увеличение ширины диаграммы направленности, повышение вибропрочности и оперативности установки вибратора. Плечи симметричного вибратора выполнены из плоских пластин, прикрепленных к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, внешние проводники которой имеют такую же ширину, как плечи вибратора. Верхняя часть центрального плоского проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора. Соединение плеч вибратора к симметрирующему устройству выполнено с наклоном 45° в направлении к экрану, нижние части внешних проводников симметрирующего устройства с наружной стороны образуют фланец с прямоугольным отверстием между внутренними поверхностями этих проводников и продолговатыми отверстиями для крепления вибратора к плоскому экрану. Нижняя часть центрального проводника симметрирующего устройства является входом вибратора и имеет сужающийся переход для удобства подключения к внешней линии передачи сигнала. 4 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенно-фидерных устройств систем радиосвязи и радиолокационных устройств.

Известен симметричный вибраторный излучатель, имеющий тонкие цилиндрические плечи с диаметром d, закрепленные на симметрирующем устройстве под углом 90°, при этом d<<λ0, где λ0 - длина волны, соответствующая центральной частоте рабочего диапазона частот [1 - Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток. Под ред. Д.И.Воскресенского, М., «Радиотехника», 2003, рис.2.6.1а].

Недостатком этого излучателя является узкая относительная полоса рабочих частот 2Δf/fo, где 2Δf - полоса пропускания, fo - центральная частота рабочего диапазона, которая составляет не более 4…6% и узкая ширина диаграммы направленности (ДН) [1 - стр.222].

Наиболее близким по сущности к изобретению является симметричный вибратор [1 - рис.2.6.1б], взятый за прототип, плечи которого выполнены из плоских пластин и крепятся под углом 90° к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи высотой λ0/4 и шириной, равной ширине плеч вибратора, нижние концы внешних проводников симметрирующего устройства закреплены на плоском проводящем экране, верхняя часть центрального плоского проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора, а нижняя его часть имеет экспоненциальный переход для соединения с центральным проводником коаксиальной линии передачи, оплетка которого соединена с проводящим экраном, боковые края плеч вибратора загнуты по направлению к экрану, а боковые края внешних проводников симметрирующего устройства загнуты наружу.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- узкая относительная полоса рабочих частот, составляющая не более 4…6% от центральной частоты рабочего диапазона fo;

- недостаточная ширина ДН, что не обеспечивает построение на его основе антенных решеток с широкоугольным сканированием луча ДН. Так, конструкция прототипа обеспечивает по уровню - 3 дБ ширину ДН не более 80° [2 - Лифшиц М.Ю. Антенны. М.: Вузовская книга, 2009, стр.37], поэтому использование прототипа в антенной решетке обеспечит углы сканирования антенной решетки не более ±40°. Однако для современных антенных решеток этого недостаточно, требуются углы сканирования не менее ±45°. Для реализации такой антенной решетки ширина ДН вибратора должна быть не менее 90°;

- прототип выполнен из тонких металлических полос, что не обеспечивает достаточной механической прочности при использовании его в условиях вибрации;

- в прототипе отсутствует возможность оперативной установки вибратора - прототип закреплен на проводящем экране неразъемно, а сигнал подается через соединенный пайкой коаксиальный кабель.

Еще один недостаток прототипа был выявлен в [3 - Мейлукс Р. Дж. Теория и техника фазированных антенных решеток - ТИИЭР, 1982, т.7, №3, с.5…62], когда при моделировании бесконечной фазированной антенной решетки, на основе прямых вибраторов, аналогичных прототипу, установленных параллельно плоскому экрану, был обнаружен эффект ослепления.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение полосы рабочих частот, ширины диаграммы направленности, повышение вибропрочности и оперативности установки вибратора.

Для достижения указанной цели предлагается симметричный вибратор, предназначенный для установки на плоском металлическом экране, в котором плечи выполнены из плоских пластин, прикрепленных к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, внешние проводники которой имеют такую же ширину, как плечи вибратора, верхняя часть центрального проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора, а нижняя его часть является входом вибратора и имеет сужающийся переход для подключения к внешней линии передачи сигнала.

Согласно изобретению, плечи вибратора выполнены как продолжение внешних проводников трехпроводной линии передачи и имеют наклон 44,5-45,5° в направлении экрана, нижние части внешних проводников симметрирующего устройства с наружной стороны образуют фланец с прямоугольным отверстием между внутренними поверхностями этих проводников и продолговатыми отверстиями для крепления вибратора к плоскому экрану, ширина нижней части внешних проводников симметрирующего устройства уменьшена, при этом высота вибратора равна 0,27-0,28λ0, длина плеч вибратора равна 0,23-0,24λ0, ширина плеч вибратора равна 0,09-0,1λ0, где λ0 - длина волны в свободном пространстве, соответствующая центральной частоте рабочего диапазона частот.

Проведенный сравнительный анализ заявленного устройства и прототипа показывает, что заявленное устройство отличается тем, что:

- изменен угол наклона плеч вибратора с 90° на 45°;

- прототип имеет неразъемное соединение с экраном, в отличие от этого, в заявляемом устройстве нижние части внешних проводников симметрирующего устройства с наружной стороны образуют фланец с прямоугольным отверстием между внутренними поверхностями этих проводников и четырьмя отверстиями для крепления вибратора к плоскому экрану. Наличие фланца обеспечивает возможность оперативной установки вибратора;

- прототип имеет одинаковую ширину внешних проводников симметрирующего устройства по всей высоте, в отличие от этого в предлагаемом устройстве ширина нижней части внешних проводников симметрирующего устройства уменьшена;

- прототип выполнен из тонких гнутых пластин, в отличие от этого заявляемое устройство выполнено методом фрезерования или литья и является единой конструкцией с одинаковой толщиной всех элементов, что обеспечивает высокую механическую прочность и точность повторения расчетных геометрических размеров при изготовлении.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого симметричного вибратора из литературы не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 приведен внешний вид симметричного вибратора.

На фиг.2 приведен внешний вид симметричного вибратора сбоку.

На фиг.3 приведена расчетная ДН в Е-плоскости.

На фиг.4 приведена расчетная ДН в Н-плоскости.

Симметричный вибратор (фиг.1) состоит из левого 1 и правого 2 плечей симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, содержащей левый 3, правый 4 внешние проводники и центральный проводник 5. Верхняя часть центрального проводника 5 соединена с левым плечом 1. Нижние части левого 3 и правого 4 внешних проводников трехпроводной плоской воздушной линии передачи образуют фланец 6 с продолговатыми отверстиями 7, обеспечивающими крепление симметричного вибратора к плоскому металлическому экрану (на фиг.1 не показан). Фланец 6 имеет также прямоугольное отверстие 8, через которое осуществляется соединение центрального проводника 5 симметрирующего устройства с линией передачи сигнала (на фиг.1 не показана).

Нижняя часть центрального проводника 5 симметрирующего устройства является входом симметричного вибратора и имеет сужающийся переход для удобства крепления подпайки к внешней линии передачи сигнала (на фиг.1 не показана).

Нижние части 9 и 10 внешних проводников 3 и 4 симметрирующего устройства (фиг.2) имеют суженную ширину для облегчения подключения вибратора к экрану с помощью винтов.

Высота симметричного вибратора составляет 0,27-0,28λ0, плечи 1 и 2, левый 3 и правый 4 внешние проводники симметрирующего устройства имеют ширину 0,09-0,1λ0, длина плеч 1 и 2 составляет 0,23-0,24λ0.

Симметричный вибратор выполнен из дюралюминия методом фрезерования или литья и представляет собой единую конструкцию, что обеспечивает его высокую вибропрочность.

Полоса рабочих частот расширена за счет изменения соотношений геометрических размеров вибратора по высоте и длине плечей вибратора. Расчетная относительная полоса рабочих частот составляет не менее 10%. Таким образом, полоса рабочих частот предлагаемого симметричного вибратора превышает полосу частот прототипа.

Расчетная ширина ДН в Е-плоскости составляет 92° (фиг.3), а в Н-плоскости - 100° (фиг.4). Таким образом, предлагаемый симметричный вибратор имеет более широкую ДН, чем у прототипа, поэтому он может быть использован для построения антенных решеток с широкоугольным сканированием луча ДН.

Наличие у предлагаемого симметричного вибратора фланца обеспечивает возможность оперативной установки вибратора в отличие от прототипа, соединение которого с экраном неразъемно.

Проведенное электромагнитное моделирование антенной решетки, использующей излучатели, выполненные на основе предлагаемого симметричного вибратора, показало отсутствие эффекта «ослепления» в секторе углов ±45°.

Для измерения параметров предлагаемого устройства был изготовлен макет, экспериментально измеренные характеристики подтверждают расчетные данные.

Симметричный вибратор, предназначенный для установки на плоском металлическом экране, в котором плечи выполнены из плоских пластин, прикрепленных к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, внешние проводники которой имеют такую же ширину, как плечи вибратора, верхняя часть центрального проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора, а нижняя его часть является входом вибратора и имеет сужающийся переход для подключения к внешней линии передачи сигнала, отличающийся тем, что плечи вибратора выполнены как продолжение внешних проводников трехпроводной линии передачи и имеют наклон 44,5÷45,5° в направлении экрана, нижние части внешних проводников симметрирующего устройства с наружной стороны образуют фланец с прямоугольным отверстием между внутренними поверхностями этих проводников и продолговатыми отверстиями для крепления вибратора к плоскому экрану, ширина нижней части внешних проводников симметрирующего устройства уменьшена, при этом высота вибратора равна 0,27÷0,28λ0, длина плеч вибратора равна 0,23÷0,24λ0, ширина плеч вибратора равна 0,09÷0,1λ0, где λ0 - длина волны в свободном пространстве, соответствующая центральной частоте рабочего диапазона частот.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике, а именно к вертикальным широкополосным приемопередающим антеннам, работающим в KB диапазоне, как в стационарных, так и в полевых условиях.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к многопроводниковым широкополосным дипольным антеннам, и может быть использовано в качестве приемопередающей антенны мобильных КБ радиостанций малой и средней мощности.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и предназначено для мобильных (передвижных) приемопередающих радиокомплексов декаметрового диапазона частот.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и предназначено преимущественно для мобильных (передвижных) приемопередающих радиоузлов декаметрового диапазона частот.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к антенной технике и предназначено преимущественно для мобильных (передвижных) приемопередающих радиоузлов декаметрового диапазона частот.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам формирования сигналов в перекрестных разомкнутых электрических цепях. .

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам формирования сигналов в разомкнутых электрических цепях. .

Изобретение относится к антенной технике, а именно к передающим антеннам в длинноволновом диапазоне для радиосвязи и радиовещания. .

Изобретение относится к антеннам и может быть использовано при строительстве антенн СВ- и ДВ-диапазонов с излучающими мачтами. .

Изобретение относится к антеннам и может быть использовано при строительстве антенн СВ- и ДВ-диапазонов с излучающими мачтами. .

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенно-фидерных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенно-фидерных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств. Технический результат - увеличение точности и оперативности установки вибратора. Для этого плечи симметричного вибратора выполнены из плоских пластин, прикрепленных к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, внешние проводники которой имеют такую же ширину, как плечи вибратора. Верхняя часть центрального плоского проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора. Соединение плеч вибратора к симметрирующему устройству выполнено с наклоном 45° в направлении к экрану, нижние части внешних проводников симметрирующего устройства с наружной стороны образуют фланец с отверстием между внутренними поверхностями этих проводников и отверстиями для крепления вибратора к плоскому экрану. Боковые края фланца загнуты под прямым углом в сторону экрана. Нижняя часть центрального проводника симметрирующего устройства является входом вибратора и имеет утолщение с прорезью для соединения с линией передачи сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенно-фидерных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств. Технический результат - увеличение ширины диаграммы направленности, повышение вибропрочности и оперативности установки вибратора. Плечи симметричного вибратора выполнены из плоских пластин, прикрепленных к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, внешние проводники которой имеют такую же ширину, как плечи вибратора. Верхняя часть центрального плоского проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора. Соединение плеч вибратора к симметрирующему устройству выполнено с наклоном 45° в направлении к экрану, нижние части внешних проводников симметрирующего устройства с наружной стороны образуют фланец с отверстием между внутренними поверхностями внешних проводников симметрирующего устройства и отверстиями для крепления вибратора к плоскому экрану. В нижней части центрального проводника симметрирующего устройства установлена цанга для удобства подключения к внешней линии передачи сигнала. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств. Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности построения на его основе антенных устройств с большим числом излучателей путем установки нескольких экземпляров антенной решетки рядом друг с другом, расширение области применения за счет обеспечения независимости регулировки амплитудно-фазовых соотношений в цепи каждого излучателя и повышение вибропрочности конструкции. Для этого антенная решетка состоит из восьми излучателей, установленных на прямоугольном плоском металлическом отражателе, излучатели расположены в две линейки по четыре излучателя в каждой, центры излучателей в верхней линейке смещены относительно центров излучателей в нижней линейке на половину расстояния между излучателями. Отражатель имеет восемь отверстий, центры которых совпадают с центрами излучателей, отверстия предназначены для соединения внутреннего проводника каждого излучателя с внешней фидерной линией передачи сигнала. Левый и правый боковые края отражателя скошены под углом к нижнему краю отражателя, вдоль периметра отражателя выполнено обнижение поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств. Техническим результатом является обеспечение возможности построения на его основе антенных устройств с большим числом излучателей путем установки нескольких экземпляров антенной решетки рядом друг с другом, расширение области применения за счет обеспечения независимости регулировки амплитудно-фазовых соотношений в цепи каждого излучателя и повышение вибропрочности конструкции. Для этого антенная решетка состоит из восьми излучателей, установленных на прямоугольном плоском металлическом отражателе, излучатели расположены в одну линейку, отражатель имеет восемь отверстий, центры которых совпадают с проекциями центров излучателей на отражатель, отверстия предназначены для соединения внутреннего проводника каждого излучателя с внешней фидерной линией передачи сигнала. Расположение вибраторов на отражателе обеспечивает сохранение шага расположения вибраторов в соседних антенных решетках при установке любого количества антенных решеток рядом друг с другом. 3 ил.
Наверх