Способ компенсации неоднородностей поверхностного импеданса

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в малогабаритных антеннах для ведения радиосвязи, навигации. От реализации заявленного изобретения достигается такой технический результат, как обеспечение компенсации отражений электромагнитной волны от неоднородностей типа короткого замыкания поверхностного импеданса антенны в полосе перекрытия 1:20. Предложенный способ компенсации неоднородностей поверхностного импеданса антенны включает в себя операции размещения на излучателе антенны элементов линии распределенного импеданса, при этом в качестве элементов линии распределенного импеданса используют резистивные элементы, располагая их на излучателе антенны через равные отрезки, величина которых рассчитывается исходя из определенного соотношения, на основании величин резистивного сопротивления, являющихся эквивалентами импедансам холостого хода и короткого замыкания хода, и уровня согласования. 1 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в малогабаритных антеннах для ведения радиосвязи, навигации.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ [1], включающий операции согласования импеданса нагрузки, состоящего из сопротивления, шунтированного емкостью, с помощью конечного числа согласующих импедансных цепей, включающих в свой состав последовательно соединенные индуктивности и параллельно соединенные емкости.

Недостатком способа-прототипа является сравнительно узкий диапазон частот, в котором может быть достигнут приемлемый уровень согласования в связи с фундаментальными ограничениями полосы согласования импедансов посредством реактивных цепей.

Задача изобретения - обеспечение компенсации отражений электромагнитной волны от неоднородностей типа короткого замыкания поверхностного импеданса антенны в полосе перекрытия 1:20.

Поставленная задача достигается тем, что в способе компенсации неоднородностей поверхностного импеданса антенны, включающем операции размещения на излучателе антенны элементов линии распределенного импеданса, согласно изобретению, в качестве элементов линии распределенного импеданса используют резистивные элементы, располагая их на излучателе антенны через равные отрезки, при этом величину каждого резистивного элемента выбирают из соотношения:

где R(l,A) - величина резистивного элемента, расположенного на удалении l от начала линии распределенного импеданса длиной L; Rкз - величины резистивного сопротивления, являющиеся эквивалентами импедансам холостого хода (большое значение величины резистивного сопротивления) и короткого замыкания хода (малое значение величины резистивного сопротивления) соответственно; Г - уровень согласования Г=|(Rкз-Rхх)/(Rкз+Rхх)|; A - величина, равная отношению уровня согласования Г к максимальному заданному уровню согласования Гmax; φ(l,A) - функция, выраженная соотношением:

где I1(x) - модифицированная функция Бесселя первого рода, при этом количество резистивных элементов выбирают таким, чтобы при аппроксимации функции распределения величины резистивных элементов R(l,A) набором резистивных элементов, квадрат разности номинала резистивного элемента на расстоянии l от начала линии распределенного импеданса и значения функции R(l,A) был наименьшим.

На фигуре представлен график функции распределения величины резистивного элемента (в Ом) в зависимости от положения резистивного элемента вдоль длины линии распределенного импеданса (общей протяженностью в 0.02λ, где λ - наибольшая длина волны рабочего диапазона), один конец которой контактирует с неоднородностью поверхностного импеданса антенны, другой конец нагружен на волновое сопротивление антенны.

Предлагаемый способ работает следующим образом. Компенсирующая отражения от неоднородностей типа короткого замыкания поверхностного импеданса антенны линия распределенного импеданса содержит резистивные элементы, равномерно распределенные по ее длине при этом величину каждого резистивного элемента выбирают из соотношения:

где R(l,A) - величина резистивного элемента, расположенного на удалении l от начала линии распределенного импеданса длиной L; Rхх, Rкз - величины резистивного сопротивления, являющиеся эквивалентами импедансам холостого хода (большое значение величины резистивного сопротивления) и короткого замыкания хода (малое значение величины резистивного сопротивления) соответственно; Г - уровень согласования Г=|(Rкз-Rхх)/(Rкз+Rхх)|; A - величина, равная отношению уровня согласования Г к максимальному заданному уровню согласования Гmax; φ(l,A) - функция, выраженная соотношением:

где I1(x) - модифицированная функция Бесселя первого рода.

Вид функции R(l,A) может быть иным, обеспечивающим плавный переход от величины резистивного сопротивления, являющегося эквивалентом короткого замыкания (соответствует малому значению величины резистивного сопротивления) к величине резистивного сопротивления, являющегося эквивалентом холостого хода (соответствует большому значению величины резистивного сопротивления).

Количество резистивных элементов выбирается исходя из величины подводимой в антенне мощности и определяется таким, чтобы при аппроксимации функции распределения величины резистивных элементов R(l,A) набором резистивных элементов квадрат разности номинала резистивного элемента на расстоянии l от начала линии распределенного импеданса и значения функции R(l,A) был наименьшим. Элементы линии распределенного импеданса разбивают ее на отрезки, причем ближайший к неоднородности отрезок одним своим концом контактирует с неоднородностью поверхностного импеданса (типа короткого замыкания) антенны, другой его конец нагружен на резистивный элемент линии распределенного импеданса с наименьшим номиналом. Таким образом, следующий по порядку отрезок линии распределенного импеданса одним своим концом, ближайшим к неоднородности, нагружен на параллельно соединенные резистивную нагрузку и реактивную нагрузку отрезка линии с короткозамыкающей перемычкой на конце. Каждый отрезок линии между двумя резистивными элементами осуществляет трансформацию импеданса от одного своего конца к другому, согласно соотношению:

где W - волновое сопротивление антенны; θ - электрическая длина отрезка линии распределенного импеданса; Z1, Z2 - импедансные нагрузки на одном и другом конце линии распределенного импеданса соответственно.

Таким образом, ближайший к неоднородности конец последующего отрезка линии оказывается нагруженным на параллельно включенные, странсформированные предыдущим отрезком линии, импеданс и резистивный элемент линии распределенного импеданса. Наиболее удаленный от неоднородностей отрезок линии одним своим концом нагружен на параллельно включенные, странсформированные предыдущим отрезком линии, импеданс и резистивный элемент линии распределенного импеданса, другим же своим концом нагружен на поверхностный импеданс антенны. Номинал резистивных нагрузок плавно повышается вдоль длины импедансной линии в направлении от короткозамкнутого конца, что обеспечивает наилучшее согласование поверхностного импеданса антенны с неоднородностью типа короткозамкнутой перемычки.

Источники информации

1. Фано Р.М. «Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов». - М.: Советское радио, 1965 - 72 с.

Способ компенсации неоднородностей поверхностного импеданса антенны, включающий операции размещения на излучателе антенны элементов линии распределенного импеданса, отличающийся тем, что в качестве элементов линии распределенного импеданса используют резистивные элементы, располагая их на излучателе антенны через равные отрезки, при этом величину каждого резистивного элемента выбирают из соотношения:
,
где R(l, А) - величина резистивного элемента, расположенного на удалении l от начала линии распределенного импеданса длиной L; Rxx, Rкз - величины резистивного сопротивления, являющиеся эквивалентами импедансам холостого хода (большое значение величины резистивного сопротивления) и короткого замыкания хода (малое значение величины резистивного сопротивления) соответственно; Г - уровень согласования ; А - величина, равная отношению уровня согласования Г к максимальному заданному уровню согласования Гmax; φ(l, А) - функция, выраженная соотношением:
,
где I1(х) - модифицированная функция Бесселя первого рода, при этом количество резистивных элементов выбирают таким, чтобы при аппроксимации функции распределения величины резистивных элементов R(l, А) набором резистивных элементов квадрат разности номинала резистивного элемента на расстоянии l от начала линии распределенного импеданса и значения функции R(l, А) был наименьшим.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в устройствах радиосвязи для совместимости радиоэлектронных средств, а также для исследования параметров вторичного излучения различных сред.

Антенное устройство, имеющее антенный блок с длиной короче чем 1/4 рабочей длины волны. Антенный блок, сформированный в первой плоскости, может размещаться для установки первого расстояния и первого угла относительно шины заземления антенного устройства, чтобы настраивать и улучшать согласование импедансов между антенным блоком и модулем связи, соединенным с антенным блоком.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах мониторинга напряженно-деформированного состояния объектов. .

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антенным системам на основе активных фазированных антенных решеток (АФАР), и может быть использовано в приемопередающих модулях (ППМ) АФАР в качестве антенного переключающего устройства.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации сменных антенных модулей радиоприемных устройств. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании устройств, осуществляющих усиление принятых из эфира сигналов спутниковых систем при их передаче по антенному тракту, связывающему антенну с удаленным от нее приемником сигналов спутниковых систем.

Изобретение относится к мобильной связи. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании устройств, осуществляющих прием из эфира сигналов спутниковых систем и их передачу удаленному потребителю.

Изобретение относится к системам передачи радиосигналов, использующим распределенные антенны. .

Раскрыты антенная система, система базовой станции и система связи. В антенной системе первый массив антенных элементов включает в себя несколько антенных элементов, и то же самое относится ко второму массиву антенных элементов, причем антенные элементы выполнены с возможностью принимать и передавать сигналы в двух разных направлениях поляризации; первый блок объединения-разделения выполнен с возможностью объединять сигналы, причем сигналы приняты несколькими антенными элементами в первом массиве антенных элементов; активный модуль выполнен с возможностью принимать сигналы, объединенные первым блоком объединения-разделения в двух разных направлениях поляризации, и выполнять преобразование частоты над сигналами, объединенными первым блоком объединения-разделения, для получения сигналов основной полосы; второй блок объединения-разделения выполнен с возможностью объединять сигналы, причем сигналы приняты несколькими антенными элементами во втором массиве антенных элементов; каждое второе антенное устройство соответствует по меньшей мере одной паре каналов приема, и по меньшей мере одна пара каналов приема выполнена с возможностью принимать сигналы, объединенные вторым блоком объединения-разделения в двух разных направлениях поляризации; и активный модуль дополнительно выполнен с возможностью выполнять преобразование частоты над сигналами, принятыми по меньшей мере одной парой каналов приема, для получения сигналов основной полосы. Таким образом, увеличивается повышение производительности сети. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к антенному устройству для излучения высокоэнергетических микроволновых импульсов. Антенное устройство для излучения высокоэнергетических микроволновых импульсов содержит первый плоский электрод (3) и второй плоский электрод (4). Первый электрод (3) и второй электрод (4) выполнены с возможностью соединения с генератором (1) для генерации импульса возбуждения. Устройство содержит множество излучающих элементов (7), которые соединяют первый электрод (3) и второй электрод (4) друг с другом, и полупроводниковые диоды (6), которые расположены в области излучающих элементов (5), включаются с конкретного напряжения пробоя и, таким образом, позволяют антенне (2) излучать пульсирующий общий импульс. Технический результат заключается в создании устройства, которое позволяет излучать микроволновые импульсы с очень высокой плотностью и направленностью энергии без необходимости использования сигналов возбуждения с очень высоким временем нарастания. Благодаря хорошей воспроизводимости времени переключения могут быть изготовлены решетки, содержащие отдельные излучающие элементы в любой желательной компоновке и любого желаемого размера. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Активная приемопередающая антенна принадлежит к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, радионавигации, радиолокации. Особенно полезным применение активной приемопередающей антенны может оказаться при построении антенных решеток. Новым в активной приемопередающей антенне является реализация возможности её работы в режиме приема и передачи одновременно. Активная приемопередающая антенна состоит из полевого транзистора, блокировочного конденсатора и собственно микрополосковой антенны на диэлектрической подложке с экранирующей пластиной. У микрополосковой антенны имеются выводы (отводы), которые через отверстия в экранирующей пластине соединены с полевым транзистором в различных схемных конфигурациях и высокочастотным разъемом подачи и съема радиочастотных сигналов. Соединения выводов микрополосковой антенны с полевым транзистором образуют положительную обратную связь, которая обеспечивает регенеративное усиление сигналов. Причем это усиление осуществляется как принимаемых антенной сигналов и съемом уже усиленных сигналов на высокочастотном разъеме активной антенны, так и сигналов, подаваемых на этот высокочастотный разъем, и далее усиливаемых регенеративным усилителем с последующим излучением электромагнитных волн собственно микрополосковой антенной. Для устранения самовозбуждения схемы необходимо либо подбирать параметры полевого транзистора и местоположение отводов микрополосковой антенны, либо подавать внешнее управляющее напряжение на полевой транзистор в различных схемных конфигурациях.

Изобретение относится к антенной технике. Особенностью заявленной антенны является то, что электрически короткий антенный элемент представляет собой металлическую пластину, при этом выход антенного элемента подключен к входу усилителя через LC-четырехполюсник, выполняющий роль частотного фильтра, и два резистора, один из которых включен последовательно между антенным элементом и LC-четырехполюсником, а второй также последовательно включен между LC-четырехполюсником и входом активного усилителя, а также схему защиты усилителя и LC-четырехполюсника от удара молнии и перенапряжений, состоящую из разрядника, включенного параллельно на вход антенного элемента, причем работа диодов и разрядника согласуется между собой через величину первого резистора, а между входом и выходом усилителя включен резистор обратной связи. Техническим результатом является создание широкополосной приемной активной антенны с фильтрацией входного сигнала, защищенной от ударов молнии и перенапряжений, при этом обладающей минимальным лобовым аэродинамическим сопротивлением, повышенной помехозащищенностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Антенное переключающее устройство (АПУ) относится к антенной технике и может быть использовано в приемопередающих модулях (ППМ) активных фазированных антенных решеток. Устройство содержит передающий, приемный и приемопередающий участки линии передачи, Т-образное разветвление с четвертьволновым отрезком, включенным в плечо передатчика, первый и второй управляемые диоды, включенные соответственно в плечо приемника и в плечо передатчика, переключающую секцию, состоящую из связанных параллельно расположенных четвертьволновых отрезков, три согласующих отрезка, контрольный направленный ответвитель (КНО), технологический направленный ответвитель (ТНО), выключающая секция с третьим и четвертым управляемыми диодами, фазосдвигающий отрезок линии передачи, регистрирующий направленный ответвитель (РНО) и две детекторные секции (ДС). Для получения большей развязки каналов переключающая секция выполнена на подвешенной подложке, нижняя сторона которой в месте расположения секции не металлизирована, а отделена зазором от плоскости основания металлического корпуса, содержащего вырыв в месте отсутствия металлизации на подложке. Технический результат заключается в обеспечении высокой развязки между передающим и приемным каналами, уменьшении потерь мощности при передаче и приеме, повышении надежности, а также в возможности контроля мощности, идущей в направлении как от передатчика, так и от антенны, и защиты цепей передатчика и приемника, входящих в ППМ, при их регулировке и эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в малогабаритных антеннах для ведения радиосвязи, навигации. От реализации заявленного изобретения достигается такой технический результат, как обеспечение компенсации отражений электромагнитной волны от неоднородностей типа короткого замыкания поверхностного импеданса антенны в полосе перекрытия 1:20. Предложенный способ компенсации неоднородностей поверхностного импеданса антенны включает в себя операции размещения на излучателе антенны элементов линии распределенного импеданса, при этом в качестве элементов линии распределенного импеданса используют резистивные элементы, располагая их на излучателе антенны через равные отрезки, величина которых рассчитывается исходя из определенного соотношения, на основании величин резистивного сопротивления, являющихся эквивалентами импедансам холостого хода и короткого замыкания хода, и уровня согласования. 1 ил.

Наверх