Однонаправленная коническая антенна



Однонаправленная коническая антенна
Однонаправленная коническая антенна

 


Владельцы патента RU 2505893:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

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.

 

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 (ДН). Диаграмма направленности такой формы необходима, например, для облучателей зеркальных антенн.

Из уровня техники известно, что широкополосные и широкодиапазонные антенны необходимы для ряда направлений антенной техники, например для радиосвязи и радиолокации с использованием широкополосных сигналов (Л. 1, Л. 5). В том случае, когда антенная система должна быть компактной, с успехом можно использовать конические или биконические (Л. 1) вибраторные антенны.

Наиболее близким техническим решением является биконическая вибраторная антенна, описанная в Л. 2-4.

Однако диаграмма направленности (ДН), коэффициент стоячей волны (КСВ) и фазовый центр такой антенны будут существенно зависеть от частоты. Нежелательными для широкодиапазонного радиолокатора (Л. 5) являются: плавающий фазовый центр, сильная частотная зависимость - обратного излучения, степени согласования по входу. Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков V-образного биконического вибратора.

Технический результат состоит в увеличении широкополосности частотного диапазона, обеспечении однонаправленности антенны, создании постоянного фазового центра.

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, а кромки плеч вибраторов соединены с кромкой плоского рефлектора шлейфами в форме металлических штырей.

Металлический рефлектор может быть выполнен в форме диска.

Дополнительно может быть введена вторая пара полых конусов, обращенных вершинами друг к другу. Оси симметрии плеч вибраторов второй пары полых конусов расположены в другой плоскости, причем обе плоскости взаимно перпендикулярны друг другу. Вершины второй пары полых конусов приподняты над плоским рефлектором. Кромки плеч вибраторов второй пары полых конусов соединены с кромкой плоского рефлектора шлейфами в форме металлических штырей, причем цепи питания обоих пар полых конусов соединены параллельно для снижения входного сопротивления и сглаживания формы главного лепестка диаграммы направленности вибраторной антенны.

На Фиг.1 показана схема V-образной конической антенны, на Фиг.2 показана схема V-образной конической антенны с двумя парами полых конусов.

Такая однонаправленная коническая вибраторная антенна содержит пару полых конусов 1 и 2, обращенных вершинами друг к другу, плоский металлический рефлектор 3, питающую линию 4, подключенную к вершинам конусов, и шлейфы 5 и 6 в форме металлических штырей.

При использовании симметричного вибратора в качестве облучателя однонаправленная диаграмма создается благодаря размещению вибратора над плоскостью плоского металлического рефлектора 3 (чаще всего в форме диска) на расстоянии Н от рефлектора, равном, например, четверти длины волны Н≈λ/4. Диапазонность собственно вибратора можно обеспечить, выполняя его в форме биконической антенны.

Однако при работе в широком диапазоне частот условие Н≈λ/4 не может быть выполнено, что приводит к развалу диаграммы направленности облучателя и росту боковых лепестков зеркальной антенны.

При анализе ДН такой антенны полагалось, что в плечах биконического вибратора длиной L создается бегущая волна тока возбуждения. Это возможно только в том случае, если эти плечи достаточно длинные (Н≥2λ). При этом сами плечи будут находиться существенно вне фокуса, что повышает уровень боковых лепестков ДН и снижает коэффициент использования апертуры зеркала. К такому же эффекту приводит и наличие существенного обратного излучения V-образного вибратора.

Постоянство фазового центра антенны и подавление ее обратного излучения достигается использованием рефлектора 3 в форме диска, устойчивость ДН в широком диапазоне частот - использованием шлейфов 5 и 6, которые приподнимают фазовый центр самой V-образной антенны над плоскостью рефлектора, создавая узлы тока плеч вибраторов на их концах. Таким образом, использование шлейфов 5 и 6 является неотъемлемой сущностью предлагаемой конструкции, принципиально влияющей на ДН антенны, ее входное сопротивление и диапазонность работы. Угол наклона плеч вибратора α над плоскостью рефлектора 3, угол при вершине конусов β, диаметр D рефлектора 3 и высота плеч точек питания над плоскостью рефлектора Н выбирается таким образом, чтобы получить приемлемые значения диапазонности работы, величины входного сопротивления, уровня обратного излучения и формы главного лепестка диаграммы направленности.

При необходимости антенную систему можно выполнить из двух биконических вибраторов, расположенных во взаимно ортогональных плоскостях, перпендикулярных площади рефлектора (Фиг.2). При параллельном возбуждении этих вибраторов результирующее входное сопротивление снижается вдвое, а главный лепесток результирующей диаграммы направленности получается более сглаженным.

Расчетные значения одного из вариантов реализации антенны как облучателя параболической антенны имели следующие значения:

- коэффициент стоячей волны по входу <2;

- уровень обратного излучения <0,15;

- ширина главного лепестка ДН по уровню 0,7 - 80 -1200;

- диапазонность работы 1:10.

Литература

1. Ерохин Г.А., Чернышев О.В., Козырев Н.Д., Кочержевский В.Г. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. М.: изд. «Горячая линия - Телеком», 2004.

2. Туркин В.А. Разработка излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов для испытаний радиотехнической аппаратуры. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 2006.

3. Туркин В.А., Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов А.А. Antennas for beaming and receiving short ultra wideband electromagnetic impulses // Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems. Proc. of Internat. Conf. in Blanes / Barcelona, Spain, May 22-29, 2004, p.37-39.

4. Туркин В.А. Излучатели сверхширокополосных электромагнитных импульсов для испытаний телекоммуникационной и радиотехнической аппаратуры. Сборник научных трудов «Проектирование телекоммуникационных и информационных средств и систем» / Под ред. Л. Н.Кечиева. - М.: МИЭМ, 2006. - С.51-60.

5. Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи. М.: изд. «Радио и связь», 1985.

1. V-образная однонаправленная вибраторная коническая антенна, содержащая пару полых конусов, обращенных вершинами друг к другу, и питающую линию, подключенную к вершинам конусов, отличающаяся тем, что 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, а кромки плеч вибраторов соединены с кромкой плоского рефлектора шлейфами в форме металлических штырей, приподнимающими фазовый центр V-образной конической антенны.

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что металлический рефлектор выполнен в форме диска.

3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно введена вторая пара полых конусов, обращенных вершинами друг к другу, оси симметрии плеч вибраторов второй пары полых конусов расположены в другой плоскости, причем обе плоскости взаимно перпендикулярны друг другу, вершины второй пары полых конусов приподняты над плоским рефлектором, кромки плеч вибраторов второй пары полых конусов соединены с кромкой плоского рефлектора шлейфами в форме металлических штырей, причем цепи питания обеих пар полых конусов соединены параллельно для снижения входного сопротивления и сглаживания формы главного лепестка диаграммы направленности вибраторной антенны.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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

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

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

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

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании передающих и приемных антенн радиосвязи, радиовещания, телевидения, систем охранной сигнализации и телеметрии.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено, в частности, для использования в системах подвижной связи в метровом и дециметровом диапазонах волн. Предлагается способ передачи сигналов через всенаправленную кольцевую логопериодическую антенную решетку вертикальной поляризации с разделением полной рабочей полосы частот антенны на первый и второй диапазоны частот передачи. Секции первого диапазона передачи располагают между секциями второго диапазона передачи. При разделении полной рабочей полосы частот на первый и второй диапазоны частот передачи эти диапазоны частот передачи назначают с частичным перекрытием полос передачи первого и второго диапазонов частот передачи и сигналы, попадающие в зону перекрытия частот этих двух диапазонов частот передачи и имеющие совпадающие выделенные частоты передачи, передают по обоим диапазонам передачи через все секции антенной решетки. Предлагается также антенна, реализующая этот способ. Технический результат заключается в расширении полосы частот всенаправленной кольцевой антенной решетки за счет снижения влияния эффекта увеличения электрического радиуса решетки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх