Спиральная антенна


 


Владельцы патента RU 2530264:

Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" (RU)

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным антеннам. Технический результат - расширение диаграммы направленности антенны в верхней части рабочего диапазона. Спиральная антенна, содержащая комбинированную спираль, дополнена корректором диаграммы направленности, выполненным в виде металлического конуса, установленного соосно с антенной на расстоянии 0,2 λ верх. впереди витков плоской спирали, основание конуса имеет диаметр 0,2 λ верх. и угол при вершине около 60°, вершина конуса направлена в центр спирали, а сам конус установлен внутри полого диэлектрического цилиндра, закрепленного на центральной части плоской спирали. 1 ил.

 

В антенной технике часто применяются широкополосные и сверхширокополосные плоские, полусферические, комбинированные спиральные антенны, работающие в режиме осевого излучения. Изменение ширины диаграмм направленности (ДН) в рабочей полосе частот у этих антенн зависит от многих факторов: диапазона перекрытия по частоте, типа спирали, возбуждения гармоник высших типов, параметров симметрирующего устройства, конструкции резонатора, с которым работает спираль, характеристик радиопоглощающего материала в резонаторе, от типа нагрузок на концах спирали. Одно из основных проявлений нестабильности ширины диаграммы направленности слабонаправленных широкополосных и особенно сверширокополосных антенн выражается в том, что на верхних частотах рабочего диапазона ширина диаграммы направленности уменьшается и это может привести к частичному невыполнению технических требований к изделию, где данная антенна применяется. О сужении главного лепестка диаграммы направленности с ростом частоты отмечается в книге «Антенны» К. Ротхаммеля (том I, стр.341, издание «Наш город», Минск, 2001 г.). У большинства широкополосных антенн частотная область, которая выражается через отношения Fmax:Fmin едва превосходит 4:1, причем в рабочей области постоянно лишь входное сопротивление, а диаграмма направленности излучения изменяется с частотой. Как правило, с ростом частоты сужается главный лепесток и растет число боковых лепестков. Информацией об устройствах для расширения диаграмм направленности в области верхних частот слабонаправленных антенн с эллиптической поляризацией, работающих в широкой и сверхширокой полосе частот, авторы не располагают.

Известно устройство для расширения диаграммы направленности в H плоскости волноводного излучателя («Антенны сантиметровых волн», том 2, стр.51, изд. «Советское радио», Москва, 1950 г.). Антенна представляет собой открытый конец волновода, углы которого симметрично срезаны, с металлическим стержнем, помещенным в раскрыве. Отличие его состоит в том, что стержень помещается непосредственно в самом раскрыве антенны и действует на весь частотный диапазон антенны. Кроме того, стержень антенны работает только на линейной поляризации и, судя по приведенным диаграммам направленности, монотонность их нарушается

Известен также излучатель (Сборник докладов научно-технической конференции «Обмен опытом в области создания сверширокополосных радиоэлектронных систем», Омск, 2006 г., стр.154-157), где применяется рассеиватель вибраторного типа, помещенный перед раскрывом рупорной антенны, при этом параметры его подбирались так, чтобы максимальный эффект рассеивания был на верхних частотах диапазона. Отличие его состоит в том, что он действует на весь частотный диапазон излучателя и работает только на линейной поляризации. Кроме того, указанное устройство, как видно из приведенных диаграмм, не дает выраженного эффекта расширения диаграммы направленности. Ширина диаграммы направленности излучателя на верхних частотах диапазона на уровне 3 дб для вертикальной и горизонтальной поляризаций составляет 22,2÷27,5° и их в этом случае следует отнести к направленным, а не к слабонаправленным или широкоугольным диаграммам направленности.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является сверхширокополосная спиральная антенна (патент RU 2422954, H01Q 9/00). Имея коэффициент перекрытия диапазона рабочих частот не менее 20 и хорошие радиотехнические характеристики, она в верхней части рабочего диапазона также в некоторой степени сужает диаграмму направленности. Изменение усредненной ширины диаграммы направленности данной антенны выглядит следующим образом: на нижних частотах 95, на средних частотах 90, на верхних частотах 75. Из этих данных видно заметное изменение ширины диаграммы направленности на верхних частотах диапазона.

Целью изобретения является обеспечение расширения диаграммы направленности спиральной антенны на участке верхних частот рабочего диапазона при сохранении ее монотонности.

Сложность решаемой задачи заключается в том, что расширение диаграммы направленности антенны необходимо осуществить в узкой полосе частот в верхней части рабочего диапазона, например в полосе 1 ГГц.

Указанная цель достигается тем, что спиральная антенна, содержащая комбинированную спираль, дополнена корректором диаграммы направленности, представляющим собой металлический конус, установленный соосно с антенной на расстоянии 0,2 λ верх. впереди витков плоской спирали, основание конуса имеет диаметр 0,2 λ верх. и угол при вершине около 60°, вершина конуса направлена в центр спирали; конус установлен внутри полого диэлектрического цилиндра, закрепленного на центральной части плоской спирали.

Расположение конуса относительно спирали показано на рис.1, где 1 - плоская спираль, 2 - металлический диэлектрический конус, 3 - диэлектрический цилиндр.

Следует отметить, что увеличение диаметра конуса приводит к дополнительному сужению диаграммы направленности спирали, т.е. конус в этом случае выполняет роль направляющего элемента. Уменьшение диаметра основания конуса приводит к уменьшению эффекта расширения диаграммы направленности. Конус может быть заменен металлическим диском, но в этом случае также получается некоторое ослабление эффекта расширения диаграммы направленности. Для пояснения влияния корректора на диаграмму направленности ниже приведена таблица с экспериментальными данными по уровню диаграммы направленности сверхширокополосной комбинированной спиральной антенны на углах ±45° от геометрической оси антенны относительно уровня в максимуме диаграммы направленности.

FГГц Fв-0,5 Fв-1
антенна без изменений 0,12 0,10 0,11
антенна с металлическим диском ø 0,215λв
h 0,21λв
0,22 0,17 0,17
антенна с металлическим диском ø 0,215λв
h 0,178λв
0,2 0,15 0,18
антенна с металлическим диском ø 0,215 λв
h 0,239λв
0,23 0,15 0,20
антенна с металлическим конусом основ ø 0,215λв; α≈60°
h 0,215λв
0,24 0,18 0,21

Из таблицы видно, что применение металлического конуса приводит к увеличению уровня диаграммы направленности на углах ±45° в 2 раза (3 дб). Это существенно корректирует ее форму и уменьшает эффект сужения главного лепестка в частотном диапазоне с сохранением монотонности.

Таким образом, решена поставленная задача и достигнут требуемый технический результат, а именно расширена диаграмма направленности в верхней части рабочего диапазона частот.

Спиральная антенна, содержащая комбинированную спираль, отличающаяся тем, что конструкция антенны дополнена корректором диаграммы направленности, представляющим собой металлический конус, установленный соосно с антенной на расстоянии 0,2 λ верх. впереди витков плоской спирали, основание конуса имеет диаметр 0,2 λ верх. и угол при вершине около 60°, вершина конуса направлена к центру спирали, а сам конус помещен внутри полого диэлектрического цилиндра, закрепленного на центральной части плоской спирали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области телекоммуникационных технологий, а более конкретно к конструкциям сканирующих высокочастотных антенн. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения полного кругового сканирования.

Изобретение относится к антеннам, а именно к спиральным антеннам бортовой радиоаппаратуры. .

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для работы в широкой полосе частот декаметрового диапазона длин радиоволн. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в симметричных и несимметричных антеннах линейной поляризации. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в несимметричных и симметричных антеннах. .

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к антенным системам, а именно к фрактальным антеннам для беспроводных систем связи, и может быть использовано в автомобильной, бытовой радиоэлектронике для изготовления автомобильных или бытовых антенн для приема сигналов вещательных радио- и телевизионных станций.

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для определения параметров радиотехнических систем, объединенных термином «случайные антенны».

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при конструировании антенн гибкой структуры для радиопередающих и принимающих устройств.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для излучения электромагнитных колебаний в линиях связи на сверхдлинных, длинных и средних волнах (СДВ, ДВ, СВ частотных диапазонов).

Антенна // 2319259
Изобретение относится к радиоприемным устройствам и может быть использовано при конструировании малогабаритной антенны для приема и передачи UWB (сверхширокополосных) сигналов радиосистем различного назначения.

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

Изобретение относится к области радиотехники, а точнее к области спиральных антенн с двумя ортогональными поляризациями, и может быть использовано в качестве приемопередающих антенн различных радиотехнических систем, например, на подвижных объектах.

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 конструкции логопериодической антенны, предназначенной для направленного излучения и приема сигналов в метровом и дециметровом диапазонах длин волн.

Антенна // 2110121
Изобретение относится к радиотехнике, к антеннам типа проволочной ромбической, в которой с целью существенного уменьшения энергетических потерь резистор изъят, а поглощавшаяся в нем мощность возвращается по линии обратной связи (ЛОС) через скрутку (инверсия полярности).

Изобретение относится к области генерирования электрических колебаний и может быть использовано при разработке импульсных источников акустических сигналов в водной и воздушной средах.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике. .

Антенна // 1758731

Изобретение относится к антенной технике и м. .

Изобретение относится к радиотехнике . .

Изобретение относится к антенной технике, а именно к активным фазированным решеткам (АФАР), преимущественно к модульным передающим (МП) АФАР коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов. Технический результат - повышение эффективности за счет снижения потерь в полупроводящей среде и повышение надежности конструкции разворачиваемых излучателей. Для этого МП АФАР состоит из блока автоматизированного управления параметрами (БАУП), коммутатора информационных сигналов, из N модулей. Каждый модуль выполнен в виде автономной конструкции, погруженной в толщу земли, и включает блок формирования радиотракта, возбудитель, разворачиваемый излучатель и исполнительный механизм подъема-спуска излучателя. Каждый излучатель в исходном состоянии размещен в трубе, изолированной от влияния полупроводящей среды. Развертывание и свертывание излучателей осуществляется автоматически по сигналам от БАУП. В рабочем положении излучатели выдвинуты над поверхностью земли, чем обеспечивается снижение тепловых потерь в полупроводящей земле. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх