Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор

Авторы патента:

Белостоцкая Кира Константиновна (RU)

Дупленкова Мария Дмитриевна (RU)

Чеботарев Александр Семенович (RU)

Никифоров Евгений Алексеевич (RU)

H01Q9/00 - "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 2533867:

Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" (RU)

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве приемных и/или передающих антенн широкодиапазонных УКВ-радиостанций и навигационных систем типа "GPS" и "ГЛОНАСС". Технический результат - расширение частотного диапазона антенны. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор содержит плоскую проводящую площадку, базовый полый металлический конус высотой Н и с углом при вершине α₁, который установлен над плоской проводящей площадкой, обращен к ней вершиной и ось которого перпендикулярна плоской проводящей площадке, металлический вкладыш, нижние металлические шунты, базовый коаксиальный фидер, содержащий центральный проводник, подключенный к вершине базового полого металлического конуса, и внешний проводник, подключенный к плоской проводящей площадке, а также может содержать второй полый металлический конус высотой h₂ и с углом при вершине α₂, верхние металлические шунты, выводящий металлический шунт, второй коаксиальный фидер, содержащий центральный проводник, подключенный к вершине второго полого металлического конуса, и внешний проводник, подключенный к металлическому вкладышу. Оптимальные соотношения размеров элементов конструкции антенны определены в виде математических выражений. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемных и/или передающих антенн широкодиапазонных УКВ-радиостанций и навигационных систем типа "GPS" и "ГЛОНАСС".

Известен конический несимметричный вибратор («Антенны УКВ» под ред. Г.З. Айзенберга, 4.1. М., «Связь», 1977, стр.183-185), состоящий из полого металлического конуса высотой Н с углом при вершине α, установленного вертикально над проводящей плоской поверхностью и обращенным к ней вершиной, дополнительного металлического конуса высотой h и с углом при вершине β. Основания полого металлического конуса и дополнительного металлического конуса конгруэнтны, обращены друг к другу и электрически соединены. Коаксиальный фидер подключен центральным проводником к вершине полого металлического конуса, а экранной оболочкой к проводящей поверхности, над которой он установлен. Включение в состав конического несимметричного вибратора дополнительного металлического конуса позволяет увеличить значение максимальной длины рабочей волны λ_max, на которой обеспечивается требуемый уровень согласования антенны с возбуждающим фидером.

К недостаткам данного устройства относятся:

- относительно большие электрические вертикальные размеры устройства;

- относительно большие габаритные поперечные размеры устройства;

- не рассматривается вопрос ограничения рабочего диапазона в области коротких длин волн;

- невозможность расширения частотного диапазона антенны путем размещения в габаритах исходного конического несимметричного вибратора совмещенной с ним конструктивно второй антенны дополнительного частотного диапазона.

Известен шунтовой конический несимметричный вибратор («Коротковолновые антенны» под ред. Г.З. Айзенберга, М., "Связь", 1985, стр.212-222). В данном устройстве металлическую поверхность полого металлического конуса в ряде точек соединяют электрическими проводниками - шунтами с проводящей плоской поверхностью, что позволяет уменьшить высоту вибратора, необходимую для обеспечения требуемого уровня согласования антенны с возбуждающим фидером на максимальной длине рабочей волны λ_max и расширить рабочий диапазон частот за счет улучшения согласования антенны.

К недостаткам данного устройства относятся:

- относительно большие электрические вертикальные размеры устройства, поскольку α - максимальный угол при вершине полого металлического конуса, при котором возможно согласование антенны с возбуждающим фидером на удовлетворительном уровне, не должен превышать 32 угл. град.;

- относительно большие габаритные поперечные размеры устройства;

- не рассматривается вопрос ограничения рабочего диапазона в области коротких длин волн;

Известен конический несимметричный вибратор (патент РФ №2448395 H01Q 9/00, 2010 г.), наиболее близкий по своей технической сущности и числу существенных признаков к патентуемому изобретению и выбранный в качестве прототипа. Известное изобретение представляет собою конический несимметричный вибратор в виде полого металлического конуса высотой Н, совпадающей с высотой конического несимметричного вибратора, и углом α при вершине, установленный вертикально над проводящей поверхностью и обращенный к ней вершиной, и дополнительный металлический конус высотой h и углом β при вершине, установленный соосно с полым металлическим конусом. Дополнительный металлический конус помещен внутри полого металлического конуса таким образом, что его вершина совпадает с плоскостью раскрыва полого конуса. Использование дополнительного металлического конуса позволяет увеличить электрическую высоту конического несимметричного вибратора при заданной геометрической высоте Н, т.е. позволяет снизить требования к Н при заданной λ_max. Минимальная высота Н, при которой достигается требуемый уровень согласования антенны по сопротивлению, ограничивается условием Н/λ_max≥0,3.

К недостаткам данного устройства относятся:

- относительно большие электрические вертикальные размеры устройства;

- относительно большие габаритные поперечные размеры устройства;

- не рассматривается вопрос ограничения рабочего диапазона в области коротких длин волн;

Патентуемое изобретение - компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор решает задачу создания компактной антенны с минимальной электрической высотой, обеспечивающей в широком диапазоне длин волн выполнение требований к качеству согласования и диаграмме направленности - ДН.

Технический результат - патентуемое изобретение обеспечивает создание однодиапазонных широкополосных конических несимметричных вибраторов с минимальной электрической высотой и уменьшенным одним из габаритных поперечных размеров и позволяет расширять частотный диапазон антенны путем размещения внутри и в габаритах однодиапазонного конического несимметричного вибратора совмещенного с ним конструктивно второго конического несимметричного вибратора более коротковолнового диапазона.

Сущность патентуемого изобретения поясняется описанием вариантов его реализации, чертежами и рисунками, на которых представлены:

Фиг.1. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор.

Фиг.2. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор, вид сверху.

Фиг.3. Конфигурирование компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора по лекалу формирующего эллиптического цилиндра.

Фиг.4. Однодиапазонный компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор.

Фис.5 График зависимости величины КСВН от частоты в длинноволновом поддиапазоне.

Рис.6. График зависимости величины КСВН от частоты в коротковолновом поддиапазоне.

Рис.7. Диаграммы направленности в длинноволновом поддиапазоне.

Рис.8. Диаграммы направленности в коротковолновом поддиапазоне.

На фиг.1-8 введены следующие обозначения:

1 - плоская проводящая площадка, 2 - базовый полый металлический конус, 3 - металлический вкладыш, 4 - нижний металлический шунт, 5 - второй полый металлический конус, 6 - верхний металлический шунт, 7 - выводящий металлический шунт, 8 - базовый коаксиальный фидер, 9 - второй коаксиальный фидер, Н - высота базового полого металлического конуса 2, α₁ - угол при вершине базового полого металлического конуса 2, H₁ - высота установки основания металлического вкладыша 3 над плоской проводящей площадкой 1, h₁ - высота вкладыша 3 в виде металлического конуса, β - угол при вершине вкладыша 3 в виде металлического конуса, h₂ - высота второго полого металлического конуса 5, α₂ - угол при вершине второго полого металлического конуса 5, L - длина выводящего металлического шунта 7.

Патентуемое изобретение - компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор имеет различные варианты реализации. Выбор конкретной реализации изобретения обусловлен функциональными задачами и областью его практического использования.

1. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор, объединяющий в одном приборе конический несимметричный вибратор длинноволнового поддиапазона и конический несимметричный вибратор коротковолнового поддиапазона.

Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор состоит, как показано на фиг.1, фиг.2, из плоской проводящей площадки 1, базового полого металлического конуса 2 высотой H и с углом при вершине α₁, который установлен над плоскостью плоской проводящей площадки 1, обращен к ней вершиной и ось которого перпендикулярна плоской проводящей площадке 1, металлического вкладыша 3, нижних металлических шунтов 4, второго полого металлического конуса 5 высотой h₂ и с углом при вершине α₂, верхних металлических шунтов 6, выводящего металлического шунта 7, базового коаксиального фидера 8, центральный проводник которого подключен к вершине базового полого металлического конуса 2, а внешний проводник к плоской проводящей площадке 1, второго коаксиального фидера 9, центральный проводник которого подключен к вершине второго полого металлического конуса 5, а внешний проводник к металлическому вкладышу 3.

Решение поставленной технической задачи достигается следующим образом.

Устанавливают внутри базового полого металлического конуса 2 металлический вкладыш 3 в виде плоской металлической вставки. Металлический вкладыш 3 устанавливают встык с внутренней поверхностью базового полого металлического конуса 2 на высоте H₁над плоской проводящей площадкой 1 и параллельно ей. Периметр металлического вкладыша 3 электрически соединяют с внутренней поверхностью базового полого металлического конуса 2. Установка вкладыша 3 позволяет несколько уменьшить физическую высоту Н, необходимую для обеспечения требуемого уровня согласования антенны с базовым коаксиальным фидером 8 на максимальной длине рабочей волны λ_max, поскольку увеличивает эквивалентный путь тока проводимости в компактном широкодиапазонном коническом несимметричном вибраторе, увеличивая его электрическую высоту.

Соединяют нижними металлическими шунтами 4, перпендикулярными плоской проводящей площадке 1, поверхность базового полого металлического конуса 2 с проводящей площадкой 1, что при заданной λ_max позволяет дополнительно уменьшить физическую высоту Н, необходимую для обеспечения требуемого уровня согласования антенны с базовым коаксиальным фидером 8, и несколько расширить рабочий диапазон длин волн за счет расширения коротковолновой области длинноволнового поддиапазона.

Введение в состав компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора плоского металлического вкладыша 3 позволило установить внутри базового полого металлического конуса 2 второй полый металлический конус 5 без увеличения общей высоты Н такой сборной конструкции. Металлический вкладыш 3 служит одновременно и конструктивной опорой для второго полого металлического конуса 5 и электрическим экраном.

Второй полый металлический конус 5 устанавливают над поверхностью металлического вкладыша 3 внутри и соосно с базовым полым металлическим конусом 2. Второй полый металлический конус 5 обращен вершиной к металлическому вкладышу 3. Соединяют верхними металлическими шунтами 7, перпендикулярными металлическому вкладышу 3, поверхность полого металлического конуса 7 с металлическим вкладышем 3. Высоту h₂ и высоту H₁ выбирают так, чтобы выполнялось условие h₂+H₁≤H.

Установка внутри базового полого металлического конуса 2 над поверхностью металлического вкладыша 3 второго полого металлического конуса 5 позволило реализовать компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор, рабочий диапазон которого состоит из двух поддиапазонов - длинноволнового поддиапазона, сигнал которого проходит по базовому коаксиальному фидеру 8, и коротковолнового поддиапазона, сигнал которого проходит по второму коаксиальному фидеру 9.

Для исключения влияния на работу компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора второго коаксиального фидера 9, второй коаксиальный фидер 9 помещают в экранированное пространство. Устанавливают перпендикулярно плоскости плоской проводящей площадки 1 выводящий металлический шунт 7, который изготавливают в виде полой трубки длиной L<H₁. Металлический шунт 7 электрически соединяет базовый полый металлический конус 2 с плоской проводящей площадкой 1. По оси выводящего металлического шунта 7 делают отверстия в базовом полом металлическом конусе 2 и в плоской проводящей площадке 1. Второй коаксиальный фидер 9 выводят из компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора, как показано на фиг.1, за пределы плоской проводящей площадки 1 через область, ограниченную поверхностью металлического вкладыша 3 и внутренней поверхностью базового полого металлического конуса 2 со стороны его вершины, через отверстие в базовом полом металлическом конусе 2, через выводящий металлический шунт 7 и через отверстие в плоской проводящей площадке 1.

В компактном широкодиапазонным коническом несимметричном вибраторе используют базовый полый металлический конус 2, у которого симметрично относительно плоскости симметрии, проходящей перпендикулярно плоской проводящей площадке 1 через ось базового полого металлического конуса 2, устранена часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки 1 представляет вытянутую фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D=2Htgα₁ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d.

Используют металлический вкладыш 3, внешняя часть которого устранена симметрично относительно плоскости симметрии, а контур ее проекции на плоскость плоской проводящей площадки 1 представляет вытянутую фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D₁=2H₁tgα₁ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d₁, при этом в области, в которой боковая поверхность полого металлического конуса 2 не устранена, металлический вкладыш 3 представляет собой круг диаметром D₁=2H₁tgα₁.

Используют второй полый металлический конус 5, у которого симметрично относительно плоскости симметрии устранена часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки 1 представляет вытянутую фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D₂=2h₂tgα₂ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d₂.

В качестве одного из вариантов базового полого металлического конуса 2, металлического вкладыша 3 и второго полого металлического конуса 5 используют базовый полый металлический конус 2, металлический вкладыш 3 и второй полый металлический конус 5, у которых как показано на фиг.3, устранены части, расположенные вне поверхности формирующего эллиптического цилиндра, ось которого проходит через вершину полого металлического конуса, перпендикулярна его оси и лежит в плоскости симметрии, а уравнение формирующего эллиптического цилиндра имеет вид $\frac{y^{2}}{b^{2}} + \frac{z^{2}}{H^{2}} = 1$ , где ось Z совпадает с осью базового полого металлического конуса, а величину b определяют по формуле $b = \frac{d}{2 \sqrt{1 - \frac{d^{2}}{D^{2}}}}$ .

Использование сформированных таким образом базового полого металлического конуса 2, металлического вкладыша 3 и второго полого металлического конуса 5 позволяет дополнительно уменьшить при заданной λ_max физическую высоту Н, необходимую для обеспечения требуемого уровня согласования антенны с коаксиальным фидером 8, несколько расширить рабочий диапазон длин волн за счет расширения коротковолновой области длинноволнового поддиапазона, в которой выполняются требования к ДН.

Общее уменьшение физической высоты Н и уменьшение поперечного размера d базового полого металлического конуса 2 позволяет обеспечить выполнение требований к ДН на более коротких длинах волн и, тем самым, расширить длинноволновый поддиапазон компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора.

Кроме того, уменьшение поперечного размера d полого металлического конуса 2 позволяет уменьшить габаритный поперечный размер компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора.

Для обеспечения заявленного технического результата необходимо выполнение следующих условий.

Высоту Н базового полого металлического конуса выбирают из условия H/λ_max≥0,08, где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона волн. λ_min1 - минимальную длину волны длинноволнового поддиапазона рабочего диапазона волн выбирают из условия H/λ_min1≤0,4, λ_max2, λ_min2 - максимальную и минимальную длину волны коротковолнового поддиапазона рабочего диапазона волн выбирают из условий H/λ_max2≥0,7, H/λ_min2≤1,2 соответственно. Высоту H₁ выбирают из условия $\frac{H_{1}}{H} = 0,35 \div 0,85$ . Углы α₁ и α₂ выбирают в интервалах α₁=45÷65 угл.град., α₂=45÷60 угл.град. Соотношение высот h₂ и Н выбирают в интервале $\frac{h_{2}}{H} = 0,05 \div 0,25$ . Размер d выбирают из условия $\frac{d}{D} = 0,4 \div 1,0$ . Размер d₁ выбирают из условия $\frac{d_{1}}{D_{1}} = 0,4 \div 1,0$ . Размер d₂ выбирают из условия $\frac{d_{2}}{D_{2}} = 0,4 \div 1,0$ .

2. Актуальным вариантом патентуемого изобретения является компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор, предназначенный для работы в качестве однодиапазонной антенны.

Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор состоит, как показано на фиг.4, из плоской проводящей площадки 1, базового полого металлического конуса 2 высотой Н и с углом при вершине α₁, который установлен над плоской проводящей площадкой 1, обращен к ней вершиной и ось которого перпендикулярна плоскости плоской проводящей площадки 1, металлического вкладыша 3, который представляет собой металлический конус высотой h и с углом при вершине β, нижних металлических шунтов 4 и базового коаксиального фидера 8, центральный проводник которого подключен к вершине базового полого металлического конуса 2, а внешний проводник к плоской проводящей площадке 1.

Конструкция второго варианта изобретения проще первого, в ее составе отсутствуют (см. фиг.1) второй полый металлический конус 5, второй коаксиальный фидер 9 и выводной металлический шунт 7, отсутствуют выводные отверстия для второго коаксиального фидера 9 в базовом полом металлическом конусе 2 и плоской проводящей площадке 1.

Использование металлического вкладыша 3 в виде металлического конуса может позволить дополнительно несколько уменьшить физическую высоту Н, необходимую для обеспечения требуемого уровня согласования антенны с коаксиальным фидером 5 на максимальной длине рабочей волны λ_max.

Металлический вкладыш 3 в виде металлического конуса устанавливают внутри базового полого металлического конуса 2 соосно с ним и встык с его внутренней поверхностью. Металлический вкладыш 3 устанавливают так, чтобы его основание размещалось на высоте H₁ над плоскостью плоской проводящей площадки 1 и выполнялось условие h₁+H₁≤H. Основание металлического вкладыша 3 электрически соединяют с внутренней поверхностью полого металлического конуса 2.

Используют, как показано на фиг.3, базовый полый металлический конус 2, у которого симметрично относительно плоскости симметрии, проходящей через ось базового полого металлического конуса 2 перпендикулярно плоскости плоской проводящей площадки 1, устранена часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки 1 представляет вытянутую фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D=2Htgα₁ и поперечным размером в направлении. перпендикулярном плоскости симметрии, - d. Используют металлический вкладыш 3, у которого симметрично относительно плоскости симметрии устранена часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки 1 представляет вытянутую фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D₁=2H₁tgα₁ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d₁, при этом в области, в которой боковая поверхность полого металлического конуса 2 не устранена, основание металлического вкладыша 3 представляет собой круг диаметром D₁=2H₁tgα₁.

В качестве одного из вариантов базового полого металлического конуса 2 и металлического вкладыша 3 используют, как показано на фиг.3, базовый полый металлический конус 2 и металлический вкладыш 3, у которых устранены части со стороны оснований, расположенные вне поверхности формирующего эллиптического цилиндра, ось которого проходит через вершину полого металлического конуса, перпендикулярна его оси и лежит в плоскости симметрии, а уравнение формирующего эллиптического цилиндра имеет вид $\frac{y^{2}}{b^{2}} + \frac{z^{2}}{H^{2}} = 1$ , где ось Z совпадает с осью полого металлического конуса 2, а величину b определяют по формуле $b = \frac{d}{2 \sqrt{1 - \frac{d^{2}}{D^{2}}}}$ .

Для обеспечения заявленного технического результата необходимо выполнение следующих условий.

Высоту Н базового полого металлического конуса выбирают из условия Н/λ_max≥0,08, где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона волн. Минимальную длину волны рабочего диапазона волн - λ_min выбирают из условия H/λ_min≤0,4. Высоту H₁ выбирают из условия - $\frac{H_{1}}{H} = 0,35 \div 0,85$ . Углы α₁ и β выбирают в Н интервалах α₁=45÷65 угл.град., β=45÷90 угл. град. Высоту h₁ выбирают из условий h₁=0÷0,5H, H≥h₁+H₁. Размер d выбирают из условия $\frac{d}{D} = 0,4 \div 1,0$ . Размер d₁ выбирают из условия $\frac{d_{1}}{D 1} = 0,4 \div 1,0$ .

Реализуемость заявленных для патентуемого изобретения характеристик проверялась математическим моделированием и экспериментально для двухдиапазонного компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора, совмещающего в одном приборе конический несимметричный вибратор длинноволнового поддиапазона и конический несимметричный вибратор коротковолнового поддиапазона.

Математическое моделирование проводилось для двухдиапазонного компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора, в котором используется полый металлический конус 2, металлический вкладыш 3 и второй полый металлический 5, у которых устранены части, расположенные вне поверхности формирующего эллиптического цилиндра, ось которого проходит через вершину полого металлического конуса, перпендикулярна его оси и лежит в плоскости симметрии, а уравнение имеет вид $\frac{y^{2}}{b^{2}} + \frac{z^{2}}{H^{2}} = 1$ . При расчетах полагалось, что Н=187 мм, Н₁=150 мм, h₂=25 мм, α₁=65 угл.град., α₂=60 угл.град., b=Н, волновое сопротивление фидеров ρ=50 Ом.

Результаты расчетов, приведенные на фиг 5÷8, позволяют сделать следующие выводы.

В длинноволновом поддиапазоне у патентуемой антенны при ее работе в приемном режиме, для которого допустимым уровнем КСВН является КСВН≤4, λ_max=2,4 м, что соответствует H/λ_max=0,08, а в передающем режиме, для которого допустимым уровнем КСВН является КСВН≤2, λ_max1,2 м, что соответствует Н/λ_max=0,16 (у прототипа Н/λ_max=0,37). В коротковолновом поддиапазоне при λ_max2=0,25 м, что соответствует Н/λ_max2=0,75, допустимый уровень КСВН антенны обеспечивается как в передающем, так и в приемном режиме.

ДН имеет удовлетворительный вид как длинноволновом поддиапазоне, так и коротковолновом поддиапазоне. Недопустимая изрезанность ДН не наступает в длинноволновом поддиапазоне при λ_min1=0,5 м, что соответствует H/λ_min1=0,4, а в коротковолновом поддиапазоне при λ_min2=0,17 м, что соответствует H/λ_min2=1,1.

Экспериментально подтверждено, что прокладка второго коаксиального фидера 9 через экранированный объем, ограниченный поверхностью металлического вкладыша 3 и внутренней поверхностью базового полого металлического конуса 2 со стороны его вершины, через отверстия в базовом полом металлическом конусе 2 и в металлическом вкладыше 3 и через выводной металлический шунт 7 устраняет влияние коаксиального фидера 9 на работу антенны.

Таким образом, расчетным и экспериментальным путем была подтверждена достижимость заявленного для патентуемого изобретения технического результата.

1. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор, содержащий базовый полый металлический конус высотой Н и с углом при вершине α₁, установленный над плоской проводящей площадкой и обращенный к ней вершиной, металлический вкладыш и базовый коаксиальный фидер, центральный проводник которого подключен к вершине базового полого металлического конуса, а внешний проводник к плоской проводящей площадке, отличающийся тем, что ось базового полого металлического конуса устанавливают перпендикулярно плоской проводящей площадке, устанавливают внутри и встык с внутренней поверхностью базового полого металлического конуса металлический вкладыш в виде плоской металлической вставки, причем металлический вкладыш устанавливают на высоте H₁ над плоскостью плоской проводящей площадки и параллельно ей, электрически соединяют металлический вкладыш по его периметру с внутренней поверхностью базового полого металлического конуса, устанавливают перпендикулярно плоской проводящей площадке нижние металлические шунты, электрически соединяющие базовый полый металлический конус с плоской проводящей площадкой, устанавливают второй полый металлической конус высотой h₂ и с углом при вершине α₂ над металлическим вкладышем соосно с базовым полым металлическим конусом таким образом, чтобы второй полый металлический конус был обращен вершиной к металлическому вкладышу и выполнялось условие h₂+H₁≤H, устанавливают перпендикулярно металлическому вкладышу верхние металлические шунты, электрически соединяющие второй полый металлический конус с металлическим вкладышем, второй коаксиальный фидер подключают центральным проводником к вершине второго полого металлического конуса, а внешним проводником к металлическому вкладышу, устанавливают перпендикулярно плоской проводящей площадке выводящий металлический шунт, электрически соединяющий базовый полый металлический конус с плоской проводящей площадкой, используют выводящий металлический шунт в виде полой трубки длиной L<H₁, по оси выводящего металлического шунта делают отверстия в базовом полом металлическом конусе и в плоской проводящей площадке, второй коаксиальный фидер выводят из компактного широкодиапазонного конического несимметричного вибратора за пределы плоской проводящей площадки через область, ограниченную поверхностью металлического вкладыша и внутренней поверхностью базового полого металлического конуса со стороны его вершины, через отверстие в базовом полом металлическом конусе, через выводящий металлический шунт и через отверстие в плоской проводящей площадке, используют базовый полый металлический конус, у которого симметрично относительно плоскости симметрии, проходящей перпендикулярно плоскости плоской проводящей площадки через ось базового полого металлического конуса, устранена внешняя часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки представляет фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D=2Htgα₁ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d, используют металлический вкладыш, внешняя часть которого устранена симметрично относительно плоскости симметрии, а контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки представляет фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D₁=2H₁tgα₁ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d₁, при этом в области, в которой боковая поверхность полого металлического конуса не устранена, металлический вкладыш представляет собой круг диаметром D₁=2H₁tgα₁, используют второй полый металлический конус, у которого симметрично относительно плоскости симметрии устранена часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки представляет фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D₂=2h₂tgα₂ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d₂.

2. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что высоту Н базового полого металлического конуса выбирают из условия H/λ_max≥0,08, где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона волн.

3. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что минимальную длину волны длинноволнового поддиапазона рабочего диапазона волн λ_min1, максимальную длину волны коротковолнового поддиапазона рабочего диапазона волн λ_max2, минимальную длину волны коротковолнового поддиапазона рабочего диапазона волн λ_min2 выбирают из условий Н/λ_min1≤0,4, Н/λ_max2≥0,7, Н/λ_min2≤1,2.

4. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что высоту H₁ выбирают из условия .

5. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что углы α₁ и α₂ выбирают в интервалах α₁=45÷65 угл.град., α₂=45÷60 угл.град.

6. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что соотношение высот h₂ и Н выбирают в интервале .

7. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что размер d выбирают из условия .

8. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что размер d₁ выбирают из условия .

9. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что размер d₂ выбирают из условия .

10. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.1, отличающийся тем, что используют базовый полый металлический конус, металлический вкладыш и второй полый металлический конус, у которых со стороны оснований устранены части, расположенные вне поверхности формирующего эллиптического цилиндра, ось которого проходит через вершину базового полого металлического конуса, перпендикулярна его оси и лежит в плоскости симметрии, а уравнение имеет вид , где ось Z совпадает с осью базового полого металлического конуса, а величину b определяют по формуле .

11. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор, содержащий базовый полый металлический конус высотой H и с углом при вершине α₁, установленный над плоской проводящей площадкой и обращенный к ней вершиной, металлический вкладыш и базовый коаксиальный фидер, центральный проводник которого подключен к вершине базового полого металлического конуса, а внешний проводник к плоской проводящей площадке, отличающийся тем, что ось базового полого металлического конуса устанавливают перпендикулярно плоской проводящей площадке, устанавливают внутри базового полого металлического конуса соосно с ним и встык с его внутренней поверхностью металлический вкладыш в виде металлического конуса высотой h₁ и с углом при вершине β так, чтобы основание металлического вкладыша размещалось на высоте H₁ над плоскостью плоской проводящей площадки и выполнялось условие h₁+H₁≤H, электрически соединяют металлический вкладыш по периметру его основания с внутренней поверхностью базового полого металлического конуса, устанавливают перпендикулярно плоской проводящей площадке металлические шунты, электрически соединяющие поверхность базового полого металлического конуса с плоской проводящей площадкой, используют базовый полый металлический конус, у которого симметрично относительно плоскости симметрии, проходящей через ось базового полого металлического конуса перпендикулярно плоскости плоской проводящей площадки, устранена часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки представляет фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D=2Htgα₁ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d, используют металлический вкладыш, у которого симметрично относительно плоскости симметрии устранена часть со стороны его основания и контур его проекции на плоскость плоской проводящей площадки представляет фигуру с продольным размером в плоскости симметрии - D₁=2H₁tgα₁ и поперечным размером в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии, - d₁, при этом в области, в которой боковая поверхность базового полого металлического конуса не устранена, основание металлического вкладыша представляет собой круг диаметром D₁=2H₁tgα₁.

12. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.11, отличающийся тем, что высоту Н полого металлического конуса выбирают из условия Н/λ_max≥0,08, где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона волн.

13. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.11, отличающийся тем, что минимальную длину волны рабочего диапазона волн λmin выбирают из условия Н/λ_min≤0,4.

14. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.11, отличающийся тем, что высоту H₁ выбирают из условия .

15. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор п.11, отличающийся тем, что углы α₁ и β выбирают в интервалах α₁=45÷65 угл.град., β=45÷90 угл.град.

16. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.11, отличающийся тем, что высоту h₁ выбирают из условий h₁=0÷0,5H, H≥h₁+H₁.

17. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.11, отличающийся тем, что размер d выбирают из условия .

18. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.11, отличающийся тем, что размер d₁ выбирают из условия .

19. Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор по п.11, отличающийся тем, что используют базовый полый металлический конус и металлический вкладыш, у которых со стороны оснований устранены части, расположенные вне поверхности формирующего эллиптического цилиндра, ось которого проходит через вершину полого металлического конуса, перпендикулярна его оси и лежит в плоскости симметрии, а уравнение формирующего эллиптического цилиндра имеет вид , где ось Z совпадает с осью полого металлического конуса 2, а величину b определяют по формуле .

Изобретение относится к радиосвязи и предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в ВЧ- и ОВЧ-диапазонах.

Способ регистрации отраженного сигнала при радиолокации // 2519443

Изобретение относится к сверхширокополосной (СШП) радиолокации и может быть использовано для решения задач, требующих определения трехмерной формы объектов или определения положения объектов.

Антенна // 2492560

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антеннам сферическо-спиральной конструкции, и может быть использовано в составе беспроводных систем связи и передачи данных, а также в системах телеметрии.

Перестраиваемая антенная решетка из электрически "коротких" антенн с компенсацией // 2489780

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для приема в радиовещании, телевидении и пеленгации. .

Антенный излучатель с узкой диаграммой направленности на основе метаматериала // 2488926

Изобретение относится к антенным устройствам и может быть использовано как отдельная антенна, а также в качестве элемента сложной антенны или антенной системы радиочастотного, терагерцового, инфракрасного или оптического диапазонов.

Симметричная поликоническая антенна // 2486642

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к широкополосным антеннам СВЧ-диапазона. .

Бортовая декаметровая антенна подвижного объекта // 2484560

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к бортовым декаметровым антеннам (БДМА) подвижных объектов (ПО). .

Малогабаритная свч-антенна на основе метаматериала // 2473157

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при создании и изготовлении малогабаритных антенн, обеспечивающих сужение диаграммы направленности.

Широкополосный симметричный вибратор с комплексной нагрузкой // 2473156

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использовано в радиосвязи, радионавигации или радиопеленгации. .

Плоская индукционная антенна // 2470423

Изобретение относится к области систем с индуктивной связью и может быть использовано в качестве передающей антенны в индуктивных системах локальной беспроводной связи и управления, приемопередающей антенны в носимых или мобильных комплексах систем, радиочастотной идентификации с индуктивным взаимодействием, в частности, в малогабаритной аппаратуре индуктивных систем противодействия несанкционированному доступу к информации.

Коническая ультракоротковолновая антенна // 2535177

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в качестве приемной и/или передающей антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями. Технический результат - формирование равномерной диаграммы направленности в меридиональной плоскости и снижение электрических размеров антенны при сохранении качества согласования в области низких частот. Коническая УКВ антенна, размещенная в диэлектрическом радиопрозрачном обтекателе 6, состоит из полого металлического конуса (ПМК) 1 высотой Н с углом при вершине α и диаметром раскрыва Dk. ПМК 1 установлен вертикально над проводящей поверхностью 4 и обращен к ней вершиной. В плоскости раскрыва ПМК 1 симметрично относительно его оси размещена плоская однозаходная спираль (ПОЗС) 2 с внешним диаметром Dc. Вдоль провода внешнего витка ПОЗС 2 подключены равномерно n проводников, другие концы которых подключены к внутренней поверхности ПМК 1 у его вершины. Коаксиальный фидер 5 подключен центральным проводником к вершине ПМК 1, а экранной оболочкой к проводящей поверхности 4. Приведены оптимальные размеры и соотношения электрических размеров антенны. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ненаправленная широкополосная антенна // 2535178

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в качестве приемной и/или передающей антенны совместно с широкополосными радиостанциями. Технический результат - расширение рабочего диапазона путем обеспечения функционирования антенны в диапазоне низких частот. Ненаправленная широкополосная антенна (ШПА) состоит из полого металлического конуса (ПМК) 1 высотой Hк и с углом α при вершине, конической спирали (КС) 2 с углом при вершине β и высотой Hc=Hк. ПМК 1 установлен вертикально над проводящей поверхностью 4 и обращен к ней вершиной. КС 2 установлена в полости ПМК 1 соосно с ним и подключена вершиной к внутренней полости ПМК 1 у его вершины. Коаксиальный фидер 3 подключен центральным проводником к вершине ПМК 1, а экранной оболочкой к проводящей поверхности 4. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ создания плазменной антенны // 2536338

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для исследования магнитосферы Земли и для задач дальней НЧ радиосвязи. Технический результат - повышение мощности НЧ источника электромагнитного излучения, улучшение качества НЧ радиосвязи. Для этого осуществляют формирование плазменного волновода высокочастотным разрядом с одновременным формированием расходящихся акустических ударных волн с нестационарным электрическим током, протекающим по поверхности фронта ударной волны и излучающим электромагнитные волны НЧ диапазона, путем последовательных взрывов пиропатронов, при этом формирование плазменного волновода и расходящихся акустических ударных волн осуществляют в верхней ионосфере и/или в магнитосфере Земли, а зажигание высокочастотного разряда осуществляют одновременно с напуском нейтрального газа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Диапазонный ультракоротковолновый вибратор // 2538909

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве приемной и/или передающей УКВ антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями. Технический результат - возможность формирования неискаженной формы диаграммы направленности (ДН) и уменьшение электрических размеров вибратора. Диапазонный УКВ вибратор состоит из полого металлического конуса (ПМК) 1 высотой Нпмк и с углом при вершине α, дополнительного металлического конуса (ДМК) 2 высотой Ндмк и с углом при вершине β и полого усеченного металлического конуса (ПУМК) 3 высотой Нпумк=Ндмк с углом при вершине γ. ПМК 1 установлен вертикально над проводящей поверхностью 4 и обращен к ней вершиной. ДМК 2 и ПУМК 3 размещены в полости ПМК 1 соосно с ним. ДМК 2 размещен в полости ПУМК 3. Плоскости раскрывов меньшего основания ПУМК 3, раскрыва ПМК 1 и вершина ДМК 2 совмещены. Большее основание ПУМК 3 конгруэнтно основанию ДМК 2. Оба основания совмещены друг с другом и электрически подключены к внутренней поверхности ПМК 1. Коаксиальный фидер 5 центральным проводником подключен к вершине ПМК 1, а экранной оболочкой - к проводящей поверхности 4. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Дипольная антенна // 2546069

Изобретение относится к антенной технике, в частности к дипольным антеннам с отражающим экраном с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи для приема сигналов навигационных систем и для организации приемо-передающего канала с Землей в командно-телеметрических системах. Технический результат - упрощение конструкции плечей дипольного излучателя и повышение надежности. Для этого в дипольной антенне, содержащей корпус с прорезанным в нем крестообразным симметрирующим устройством с диэлектрическим заполнением, амплитудно-фазовый делитель и коаксиальные запитывающие линии, в отличие от известного, излучающие плечи дипольного излучателя выполнены за одно целое с корпусом в виде призм с основаниями из прямоугольных треугольников, при этом крестообразное симметрирующее устройство с диэлектрическим заполнителем прорезано в первом торце корпуса между ортогональными дипольными излучателями, отражающий экран расположен во втором торце корпуса с микрополосковым не развязанным делителем с фазосдвигающей линией 90°, связанный с коаксиальными запитывающими ортогональные дипольные излучатели линиями, РЧ-соединитель с кабелем подключен к входу микрополоскового делителя. 3 ил.

Бортовая коротковолновая антенна подвижного объекта // 2556446

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и бортовая коротковолновая антенна (БКВА) подвижного объекта (ПО) может быть использована в качестве передающей ненаправленной антенны для работы как ионосферными, так и поверхностными волнами совместно с KB радиостанцией средней мощности, установленной на борту ПО. Техническим результатом при использовании БКВА является повышение ее КПД в режиме поверхностных волн и исключение демаскирующих признаков, указывающих на факт установки антенны на ПО. Для этого БКВА состоит из промежуточного возбудителя (ПрВ)1, выполненного из двух включенных параллельно П-образных проводников, установленных вертикально и параллельно боковым поверхностям ПО. Проекция периметра каждого П-образного проводника вписана в пределы площади боковой поверхности ПО. Средняя часть крышевой поверхности 3 ПО выполнена диэлектрической, а периферийные - металлическими. Над горизонтальной частью каждого П-образного проводника установлены экранирующие элементы (ЭЭ). Один конец ПрВ 1 подключен к блоку настройки и согласования 9, другой - к блоку дискретных реактивных нагрузок. Изменением распределения амплитуд тока вдоль ПрВ 1 обеспечивается диапазонная работа антенны как ионосферными, так и поверхностными волнами. Повышение КПД антенны достигается возбуждением корпуса ПО. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Антенна с эллиптической поляризацией // 2566652

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам для космических аппаратов (КА), функционирующих на орбите высотой от 400 км до 1000 км. Диаграмма направленности (ДН) таких антенн должна иметь максимум в направлениях ±(60°÷70°) и коэффициент эллиптичности (КЭ) не менее 0.4 в секторе углов от -70° до 70° от оси антенны. Техническим результатом является создание антенны (для КА) с возможностью максимального излучения электромагнитных волн с эллиптической поляризацией под углами ±(60°÷70°) от оси антенны. Антенна космического аппарата содержит отражатель, вспомогательное зеркало и расположенный соосно с ними излучатель в виде открытого конца круглого волновода диаметром dB. Отражатель выполнен из нескольких соосных и примыкающих к друг другу металлических поверхностей усеченных конусов, при этом большее основание каждого предыдущего конуса является меньшим основанием каждого последующего конуса, а меньшее основание первого конуса образовано открытым концом круглого волновода, над которым на высоте h=dB÷2.5dB закреплено вспомогательное зеркало, выполненное в виде металлического диска диаметром dЗ≤1.2dB. При выполнении отражателя в виде трех соосных поверхностей усеченных конусов угол при основании первого конуса составляет 0°<β<15°, угол при основании второго конуса составляет 20°≤γ≤75°, а угол при основании третьего конуса составляет 1°≤α≤20°. При β=0°, когда отражатель состоит из 2-х конусов, углы при основании конусов находятся в следующих диапазонах 1°≤α≤5° и 40°≤γ≤50°. За счет предложенной многоконусной формы поверхности отражателя, а также размещения плоского вспомогательного зеркала над отражателем обеспечивается оптимальная ДН антенны с требуемым коэффициентом эллиптичности более 0.4 и с максимальным излучением в секторе углов ±(60°÷70°), что позволяет использовать эту антенну на космическом аппарате. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Совмещенная микрополосковая антенна // 2571914

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в УВЧ- и СВЧ-диапазонах. Технический результат - многократное использование площади, занимаемой антенной, что способствует увеличению направленности антенны на некоторых частотах. Для этого предлагается совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна, состоящая из объединенных в симметричные вибраторы пар плеч, выполненных в виде тонкого слоя металла, нанесенного на непроводящую подложку. При этом пары плеч имеют различные размеры, причем большие плечи имеют полую форму, а пары плеч меньшего размера могут быть целиком размещены внутри плеча симметричного вибратора большего размера. 2 ил.

Вибраторная антенна // 2572072

Использование: для передающей или приемной антенны летательного аппарата в дециметровом диапазоне длин волн. Сущность изобретения заключается в том, что вибраторная антенна содержит излучатель, размещенный над экраном, коаксиальный соединитель, размещенный под экраном и включающий центральный проводник, при этом вдоль продольной оси антенны дополнительно установлен корпус антенны, в котором между излучателем и коаксиальным соединителем установлено согласующее устройство, включающее центральный проводник и изолятор, расположенный между корпусом антенны и центральным проводником, при этом излучатель и центральные проводники согласующего устройства и коаксиального соединителя выполнены за одно целое, излучатель и часть корпуса антенны, расположенная над экраном, опрессованы радиопрозрачным теплозащитным материалом, а корпус антенны выполнен с возможностью фиксирования в экране, часть корпуса антенны, расположенная под экраном, выполнена в виде внешнего контакта коаксиального соединителя. Технический результат: упрощение конструкции, повышение технологичности изготовления, уменьшение габаритов, улучшение эксплуатационных характеристик, повышение надежности. 4 ил.

Малогабаритная сверхнаправленная антенна вч диапазона с кардиоидной диаграммой направленности // 2577198

Изобретение относится к малогабаритной сверхнаправленной антенне ВЧ диапазона с кардиоидной диаграммой направленности (ДН), предназначенной для использования в конструкциях малогабаритных направленных антенных систем, включая ФАР ВЧ диапазона. Технический результат - повышение эффективности и качества согласования кардиоидной антенны в широком диапазоне частот за счет реализации сверхнаправленности и эффекта бегущей волны. Для этого антенна включает двухпроводную линию с бегущей волной, где роль излучающих элементов, формирующих ДН, выполняют вертикальные отрезки, в один из которых включен малошумящий усилитель или генератор, а в другой - нагрузка, согласованные с линией, что снижает реактивность антенны и улучшает ее согласование с радиосредствами. Для увеличения действующей высоты и коэффициента усиления излучателя двухпроводной линии может быть придана форма малогабаритного ромбического излучателя с нагрузкой при расположении плоскости ромба вертикально относительно земли, и предусмотрено включение в механизм излучения, помимо вертикальных проводов, также всех сторон ромба пропорционально проекциям векторов тока на вертикальную ось координатной системы. 4 ил.