Биконический излучатель


 


Владельцы патента RU 2559770:

Открытое акционерное общество " Научно-производственное предприятие " Калужский приборостроительный завод " Тайфун" (RU)

Изобретение относится к области радиотехники сантиметрового диапазона длин волн, а именно к биконическим излучателям, и может быть использовано в сверхширокополосных системах связи. Техническим результатом является обеспечение работы антенны на двух ортогональных вертикальной и горизонтальной поляризациях. В раскрыв биконического излучателя, запитываемого с помощью коаксиального фидера через соосный конструкции возбуждающий штырь, внесена периодическая структура анизотропной среды - поляризационный фильтр. Поляризационный фильтр представляет собой соосную с запиткой симметричную конструкцию из трапециевидных металлических пластин, ориентированных под углом 40°-50° к плоскости, перпендикулярной оси антенны и проходящей через геометрический центр биконического излучателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники сантиметрового диапазона длин волн и позволяет придать биконическому излучателю дополнительные полезные радиотехнические свойства - возможность работы на наклонной и горизонтальной поляризации.

Из уровня техники известны:

Биконический рупорный излучатель [1, с.11, рис.1.2д] для излучения сигнала с вертикальной поляризацией (ВП), с волной типа ТЕМ, возбуждаемой в раскрыве соосным с излучателем штырем. Особенностью данного излучателя является его частотная широкополосность (относительная ширина полосы частот более 150%) и всенаправленная диаграмма направленности (ДН) в плоскости перпендикулярной оси.

Недостатком данного излучателя является невозможность возбуждения волн горизонтальной поляризации (ГП).

Способы возбуждения в биконическом излучателе [1, с.213, рис.5.15 и 2, с.164, рис.16.V] волны TE01 для работы излучателя на горизонтальной поляризации. В общем случае, возбуждение данного типа волн сводится к применению для запитки излучателя специальной системы возбуждения:

- либо, как в биконическом излучателе [1, с.213, рис.5.15], витка тока (магнитного диполя), в плоскости, перпендикулярной оси излучателя;

- либо, как в биконическом излучателе [2, с.164, рис.16.V], кольцевой антенной решетки из симметричных вибраторных антенн в плоскости, перпендикулярной оси излучателя.

Данное решение позволяет сформировать ненаправленную ДН ГП, однако частотная широкополосность конструкций ограничена шириной полосы системы возбуждения. Так, максимальная ширина рабочей полосы магнитного диполя, как и симметричного вибратора с равной эффективной действующей длиной, не более 30…35%, а полоса излучения кольцевой антенной решетки ограничена как частотными характеристиками самих вибраторов, так и сильным искажением результирующей ДН за счет дифракционных максимумов и минимумов провалов.

Кроме того, недостатком существующего решения является невозможность возбуждения волн с ВП.

Биконический излучатель [3] для работы на вертикальной и горизонтальных поляризациях. В общем случае, возбуждение данного типа волн сводится к применению для запитки излучателя специальной системы возбуждения:

- либо, как в [3, фиг.5], с помощью совмещенных в центральной точке запитки штыря и магнитного диполя, запитываемых с помощью делителя СВЧ;

- либо, как в [3, фиг.3], с помощью совмещенных в центральной точке запитки штыря и спирального витка;

- либо, как в [3, фиг.4], с помощью совмещенных в центральной точке запитки последовательно включенных штыря и магнитного диполя.

Таким образом, использование в [3, фиг.5] и [3, фиг.4] решений, аналогичных [1, с.213, рис.5.15], а в [3, фиг.3] спирального витка, представляющим собой спиральную антенну с малым диаметром витка, эффективная ширина рабочей полосы которого составляет не более 70%, ограничивает рабочую частоту излучателя.

Кроме того, использование делителя СВЧ и совмещение двух излучателей в месте запитки приводит к повышенному взаимовлиянию излучателей и снижению КНД устройства.

Общим недостатком технических решений, приведенных в [3], является отсутствие сведений и результатов технической реализации. Также не приведены конструктивные сведения о действующих геометрических размерах как самого излучателя, так и запитки, отсутствует информация о ширине рабочей полосы предложенной конструкции.

Поляризатор волн проходного типа на основе анизотропной среды из плоских параллельных пластин [4, с.130, рис.3-4, а] с расстоянием между пластинами a, большим половины длины волны. При помещении поляризатора в раскрыв антенны линейной поляризации в зависимости от угла наклона пластин поляризатора к вектору Е, толщины поляризатора и разницы фазовых скоростей волн ТЕМ и H1 для определенной частоты, можно получить линейно поляризованную волну любой ориентации. Недостатком данного технического решения является узкополосность, определяемая частотной зависимостью фазовой скорости волны H1.

Задачей изобретения является построение сверхширокополосной всенаправленной антенны для работы на двух ортогональных поляризациях ВП и ГП.

Решение этой задачи достигается за счет широкополосной соосной запитки, а работа на отличных от вертикальной поляризациях - за счет конструкции излучателя.

Изобретение относится к области радиотехники сантиметрового диапазона длин волн и позволяет придать биконическому излучателю дополнительные полезные радиотехнические свойства - возможность работы на наклонной и горизонтальной поляризации.

Устройство представляет собой биконический излучатель, образованный конусами 1 и 2, с помещенной в его раскрыв периодической структурой анизотропной среды - поляризационным фильтром 3. Запитка антенны осуществляется с помощью коаксиального фидера 4 через соосный конструкции возбуждающий штырь 5. Поляризационный фильтр 3 представляет собой соосную с запиткой симметричную конструкцию из трапециевидных металлических пластин 6. Пластины 6 ориентированы таким образом, что плоскость, в которой находится каждая пластина, проходит через геометрический центр 8 биконического излучателя и наклонена под определенным углом в диапазоне 40°…50° к плоскости 7, перпендикулярной оси антенны и проходящей через 8 (фиг.1).

Геометрические размеры биконического излучателя для диапазона длин волн [λmin; λmax]: α≈30°±5°; R≥λmax; l≤2λmin; amin/2. Толщина пластин 6 - не более λmin/60, где λmin, λmax - минимальная и максимальная длина волны рабочего диапазона частот; l - толщина поляризационного фильтра; α - угол наклона пластин; R - радиус основания конусов.

Ширина l поляризационного фильтра 3 имеет периодический характер и изменяется в пределах от λmin/2 до 2λmin по периодическому закону, близкому к гармоническому, что позволяет понизить КСВН излучателя и расширить полосу рабочих частот.

Угол наклона пластин 6 имеет периодический характер, изменяясь от 40° до 50° по закону, близкому к гармоническому, что позволяет дополнительно понизить КСВН, расширить полосу рабочих частот и существенно снизить искажения ДН.

Прототип

Ближайший аналог изобретения биконический рупорный излучатель [1], с.11, рис.1.2 Д].

Принцип работы

Возбуждаемая штырем 5 волна типа ТЕМ падает на анизотропную среду 3. Параметры анизотропной среды 3 выбраны таким образом, чтобы создать условия для распространения ТЕМ волны с вектором Е, перпендикулярным плоскости пластин. Другие типы волн или затухают в анизотропной среде 3, или переотражаясь, затухают внутри излучателя. Таким образом, излученная в открытое пространство волна имеет наклонную поляризацию вектора Е, и излучатель может работать на двух ортогональных поляризациях - горизонтальной и вертикальной.

Практические результаты: полоса рабочих частот более 100%.

Литература

1. Фрадин А.З. Антенны сверхвысоких частот. - М.: Сов. радио, 1957. - 647 с. с ил.

2. Дорохов А.П. Расчет и конструирование антенно-фидерных устройств. - Харьков: Издательство Харьковского государственного университета им. А.М. Горького, 1960. - 450 с. с ил.

3. Stephen E. Lipsky. Polarized feed apparatus for biconical antennas. - Patent US 3829863. - 12.03.1973.

4. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. - М.: Энергия, 1973. - 440 с. с ил.

1. Биконический излучатель, состоящий из двух конусов, запитываемый с помощью коаксиального фидера через соосный конструкции возбуждающий штырь, характеризующийся тем, что в раскрыв рупора биконического излучателя внесена периодическая структура анизотропной среды - поляризационный фильтр, который представляет собой соосную с запиткой симметричную конструкцию из трапециевидных металлических пластин, ориентированных таким образом, что плоскость, в которой находится каждая пластина, проходит через геометрический центр биконического излучателя и наклонена под определенным углом в диапазоне 40°…50° к плоскости, перпендикулярной оси антенны и проходящей через геометрический центр биконического излучателя.

2. Биконический излучатель по п.1, характеризующийся тем, что толщина фильтра имеет периодический характер и изменяется в пределах от λmin/2 до 2λmin по периодическому закону, близкому к гармоническому.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и представляет собой комбинированную судовую «квазиколлинеарную» антенну автоматической идентификационной системы. Технический результат состоит в упрощении конструкции антенны, упрощении электрического питания, получении не менее сжатой диаграммы направленности в вертикальной плоскости и достижении комбинирования для совместной работы с антенным устройством системы GPS.

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к способам повышения скрытности радиоизлучающих средств, работающих сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Изобретение относится к области энергетики, а более конкретно - к технологиям беспроводной передачи энергии, в частности к беспроводным системам одновременной беспроводной передачи энергии и данных.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах в качестве всенаправленной в горизонтальной плоскости антенны при работе с горизонтальной и вертикальной поляризациями.

Изобретение относится к радиолокации, комбинированным антенным системам, сочетающих формирование лучей с помощью зеркал и линейных фазированных антенных решеток (ЛФАР).

Изобретение относится к области к области антенной техники КВЧ и СВЧ диапазонов и может быть использовано в радиолокации, в том числе сверхширокополосной локации. .

Изобретение относится к радиотехнике, а конкретно к способам снижения эффективной поверхности рассеяния объектов (далее - ЭПР) при их облучении радиолокатором, и может быть использовано при создании противорадиолокационных покрытий, материалов и устройств, уменьшающих радиозаметность транспортных средств и других объектов без изменения их геометрической формы.

Изобретение относится к антеннам и предназначено для использования в составе радиотехнических устройств спутниковой связи в ОВЧ и УВЧ диапазонах. .

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к антеннам с частотным сканированием, и может быть использовано в различных радиотехнических системах связи, радиолокации, радионавигации и др., базирующихся на неподвижных и подвижных объектах.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к широкодиапазонным антеннам. Технический результат - обеспечение формирования круговой в азимутальной плоскости диаграммы направленности в широком диапазоне частот и повышение коэффициента усиления.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для измерения электрической составляющей напряженности электромагнитного поля. Технический результат - повышение чувствительности в высокочастотном диапазоне.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в системах радиосвязи, радионавигации на подвижных объектах, в системах измерения напряженности поля и потоков мощности.

Изобретение относится к антеннам, используемым в составе антенных решеток подповерхностных георадаров, работающих в сверхширокополосном (СШП) диапазоне частот. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антеннам СВЧ, и может быть использовано в широкополосных системах связи. .

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в системах радиосвязи на подвижных объектах, в системах измерения напряженности поля и потоков мощности и др.

Изобретение относится к устройствам для ввода высоковольтных (ВВ) импульсов напряжения в n ТЕМ-рупорную антенну, составляющую, например, фазированную решетку и предназначенную для направленного излучения импульсов электромагнитного поля, и может быть использовано как в радиолокации, так и при исследовании воздействия излучения на среды и объекты.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к широкодиапазонным антеннам. .

Изобретение относится к антенной технике, а именно к вибраторным антеннам. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании антенных систем, изготавливаемых с привлечением новых технологий. Технический результат - упрощение конструкции антенной системы и наведения антенны по азимуту и углу места, повышение качества фокусировки облучателя. Для этого антенная система содержит внешний радиопрозрачный защитный кожух, закрепляемый растяжками, зеркало антенны с облучателем, малошумящим усилителем и преобразователем частоты и второй радиопрозрачный защитный кожух, расположенный внутри внешнего радиопрозрачного защитного кожуха, устройство наведения на объект излучений, выполненное в виде постоянного магнита, закрепленного на внутренней поверхности внутреннего радиопрозрачного защитного кожуха, и электромагнита и облучателя с малошумящим усилителем и преобразователем частоты, расположенных на общей радиопрозрачной платформе, перемещаемой во всех направлениях по внешней поверхности внешнего радиопрозрачного защитного кожуха, при этом внешний и внутренний радиопрозрачные защитные кожухи выполнены в виде сфер из радиопрозрачного материала, разделенных смазкой. 1 ил.
Наверх