Ненаправленная широкополосная антенна



Ненаправленная широкополосная антенна
Ненаправленная широкополосная антенна
Ненаправленная широкополосная антенна
Ненаправленная широкополосная антенна

 

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 2535178:

федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

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.

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и, в частности, ненаправленная широкополосная антенна (ШПА) предназначена для использования в качестве приемной и/или передающей ультракоротковолновой (УКВ) антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями.

Известна УКВ ШПА по патенту РФ №2084993, опубл. 20.07.1997 г. Антенна-аналог состоит из металлического конуса, установленного вертикально над противовесом в виде металлического диска и обращенного к нему вершиной, емкостных выступов, штырей, коаксиального фидера, подключенного центральным проводником к вершине конуса, а экранной оболочкой к противовесу. Кроме того, антенна снабжена шунтирующими штырями.

Недостатком аналога является относительно узкий диапазон рабочих частот и отсутствие излучения вдоль оси антенны.

Известна также ненаправленная ШПА по патенту Франции №2446090, опубл. 25.04.1975 г. Аналог состоит из биконического вибратора. К основанию каждого из конусов подключены логоспиральные проводники. Коаксиальный фидер подключен центральным проводником к вершине одного из конусов, а экранной оболочкой к вершине другого конуса. Недостатком данного аналога является относительно узкий диапазон рабочих частот.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности к заявленной антенне является известная ШПА по патенту РФ №22007673, опубл. 27.06.2003 г. Антенна-прототип состоит из полого металлического конуса (ПМК) и расположенного над его вершиной параллельно плоскости основания проводника в форме однозаходной плоской спирали и коаксиального фидера, подключенного к ПМК.

Недостатком прототипа является относительно узкий диапазон рабочих частот, ограниченный в области низкочастотной части недопустимым ухудшением качества согласования (коэффициента бегущей волны - КБВ).

Целью изобретения является разработка ненаправленной в азимутальной плоскости широкополосной антенны, обеспечивающей расширение ее диапазона рабочих частот в область более низких частот без ухудшения качества согласования.

Поставленная цель достигается тем, что в известной ненаправленной ШПА, содержащей ПМК высотой Hк с углом при вершине α, спиральный проводник и коаксиальный фидер, подключенный к ПМК, ПМК установлен вертикально над проводящей поверхностью и обращен к ней вершиной. Спиральный проводник выполнен в форме конической спирали (КС) высотой Hc и с углом β при вершине. КС установлена в полости ПМК соосно с ним. Вершина КС подключена к внутренней поверхности ПМК у его вершины. Коаксиальный фидер подключен центральным проводником к вершине ПМК, а экранной оболочкой к проводящей поверхности.

Высота Hк ПМК выбрана из условия Hк≥0,16λmax, где λmax - наибольшая длина волны рабочего диапазона волн антенны. Высоты Hк и Hc равны, т.е. Hк=Hc. Углы при вершинах ПМК и КС выбраны в интервалах α=60°-90°; β=30°-40°.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленной антенне за счет внутренней поверхности ПМК и провода КС увеличивается путь протекания тока проводимости Inp, что эквивалентно использованию дополнительных проводов емкостной нагрузки, которые не нарушают общего профиля ПМК, и, в то же время обеспечивают его «удлинение», что указывает на возможность расширения диапазона рабочего диапазона антенны в область низких частот.

Заявленная антенна поясняется чертежами, на которых показаны:

на фиг.1 - общий вид антенны;

на фиг.2 - рисунок, поясняющий протекание высокочастотного тока в элементах антенны;

на фиг.3 - результаты измерений качества согласования - КБВ;

на фиг.4 - результаты измерений диаграмм направленности (ДН).

Заявленная ненаправленная ШПА, показанная на фиг.1, состоит из ПМК 1 высотой Hк и с углом при вершине α. ПМК 1 установлен вертикально над проводящей поверхностью 4 и обращен к ней вершиной, проводника в форме КС 2 с углом при вершине β и коаксиального фидера 3, подключенного центральным проводником к вершине ПМК 1 (точка «а»), а экранной оболочкой к проводящей поверхности 4 (точки «б»). Для предотвращения влияния гидрометеоров ШПА может быть помещена в радиопрозрачный обтекатель 5. КС 2 установлена в полость ПМК 1 соосно с ним и подключена вершиной к внутренней поверхности ПМК 1 у его вершины.

Высоту ПМК 1 выбирают с учетом требований по качеству согласования на наибольшей рабочей длине волны - λmax. К данному классу антенн предъявляются требования по коэффициенту бегущей волны (КБВ) не ниже 0,4, т.е. КБВ≥0,4. Диаметр провода КС 2 выбирают из конструктивных соображений в пределах 2-5 мм.

Заявленная ШПА работает следующим образом. При подаче по фидеру 3 возбуждающей ЭДС к точкам «а» и «б» высокочастотный (в.ч.) ток проводимости Inp протекает (см. фиг.2) от точки «а» по внешней поверхности ПМК 1, затем по его внутренней поверхности и далее по проводу КС 2 до его конца (точка «с» на фиг.1), а затем переходит в ток смещения I и далее в ток проводимости Iпр по проводящей поверхности 4, который замыкается на точки «б».

Таким образом, благодаря выбранной конструктивной схеме существенно увеличивается путь тока Inp, что эквивалентно включению в ШПА дополнительной емкостной нагрузки без изменения внешней конфигурации ПМК 1. В свою очередь это указывает на возможность «смещения» частотного диапазона антенны в область низких частот или, при равенстве низкочастотной границы диапазона, к снижению ее физических размеров (высоты) Hк.

Соотношения элементов конструкции ШПА, при которых достигается сформулированный технический результат, были определены экспериментально и составили: Hс=Hк; Hк≥0,16λmax; α=60°-90°; β=20°-40°; соотношение диаметра раскрыва Dк ПМК 1 и диаметра Dc наибольшего витка КС 2 выбрано в интервале Dc=(0,5-0,6)Dк.

Число витков и шаг КС 2 выбирают, исходя из конструктивных соображений и из условия, что общая длина провода КС 2 составляет (1,5-2,0)Hк.

Оптимальными конструктивными параметрами заявленной ШПА являются средние значения указанных выше интервалов этих параметров.

Экспериментальная проверка возможности достижения указанного технического результата была выполнена путем сравнительных измерений качества согласования КБВ и ДН заявленной ШПА при следующих условиях:

Для заявленной ШПА: λmax=1 м, волновое сопротивление фидера ρф=50 Ом; Hc=Hк=160 мм; α=70°; β=25°; диаметр проводника КС 2 выбран равным 2 мм.

Для прототипа:

λmax=1 м; ρф=50 Ом; Hк=160 мм; α=70°.

Результаты измерений, приведенные на фиг.3 (КБВ) и фиг.4 (ДН), дают основание для следующих выводов.

При равных физических высотах заявленной ШПА и прототипа у заявленной антенны уровень КБВ≥0,4 обеспечивается, начиная с электрического размера Hк/λ=0,16, у прототипа с Hк/λ=0,25. Т.е. при равных требованиях по КБВ заявленная антенна обладает на 17% меньшими электрическими размерами, чем у прототипа.

Это указывает на расширение рабочего диапазона в сторону низких частот. Приведенные на фиг.4 результаты измерений ДН ШПА подтверждают возможность неискаженного формирования диаграммы, аналогичной, как и для несимметричного конического вибратора.

Полученные результаты измерений подтверждают возможность достижения указанного технического результата при использовании заявленной антенны.

1. Ненаправленная широкополосная антенна, содержащая полый металлический конус (ПМК) высотой Hк и с углом при вершине α, спиральный проводник и коаксиальный фидер, подключенный к ПМК, отличающаяся тем, что ПМК установлен вертикально над проводящей поверхностью и обращен к ней вершиной, спиральный проводник выполнен в форме конической спирали высотой Hc с углом β при вершине и установлен в полости ПМК соосно с ним, вершина конической спирали подключена к внутренней поверхности ПМК у его вершины, а коаксиальный фидер подключен центральным проводником к вершине ПМК, а экранной оболочкой к проводящей поверхности.

2. Ненаправленная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что высота Hк ПМК выбрана из условия Hк≥0,6λmax, где λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона волн антенны.

3. Ненаправленная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что углы α и β выбраны в интервалах α=60°-90°; β=30°-40°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в качестве приемной и/или передающей антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями.

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".

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

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.

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

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.

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в приемопередающей радиоаппаратуре, преимущественно в средневолновых и коротковолновых системах радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении мощности излучения при сохранении малых габаритов антенны. Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна состоит из схемы настройки и согласования и коаксиального излучателя. Схема настройки и согласования содержит настроечные катушки индуктивности L1-LN+2, настроечные конденсаторы переменной емкости C1-CN+2, разделительный конденсатор Ср, трансформатор Тр. Коаксиальный излучатель состоит из N+1 коаксиальных рамок, соединенных между собой на концах оболочками электрически так, что образуется общая оболочка. Коаксиальный излучатель подключен к настроечным конденсаторам переменной емкости C1-CN+2 общей оболочкой и внутренними проводниками каждой рамки в отдельности с одного конца и к настроечным катушкам индуктивности L1-LN+2 - с другого. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Планарная фазированная антенная решетка с формированием и сканированием луча содержит: планарный волновод, образованный верхним и нижним проводящими экранами с диэлектрическим слоем между ними; фазированную решетку, содержащую излучатели для формирования фронта электромагнитной волны внутри планарного волновода; по меньшей мере одну заднюю отражающую структуру, расположенную позади фазированной решетки; по меньшей мере одну отклоняющую структуру, выполненную в диэлектрическом слое таким образом, чтобы отклонять фронт электромагнитной волны внутри волновода, при этом значение диэлектрической проницаемости упомянутой отклоняющей структуры не равно значению диэлектрической проницаемости упомянутого диэлектрического слоя волновода. Верхний проводящий экран может быть короче нижнего проводящего экрана. Планарная фазированная антенная решетка может дополнительно содержать средство для преобразования вертикально поляризованной волны в упомянутом планарном волноводе в горизонтально поляризованную пространственную волну, формируемую вдоль внешней границы планарного волновода. Технический результат заключается в возможности получения компактной фазированной антенной решетки, обеспечивающей максимальный угол сканирования луча не меньше ±75 градусов. 3 н., 64 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх