Составной конический несимметричный вибратор



Составной конический несимметричный вибратор
Составной конический несимметричный вибратор
Составной конический несимметричный вибратор
Составной конический несимметричный вибратор
Составной конический несимметричный вибратор

 

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 2634085:

Ульянов Сергей Александрович (RU)
Бородулин Роман Юрьевич (RU)
Ткачев Дмитрий Федорович (RU)
Лукъянов Николай Олегович (RU)

Изобретение относится к антенной технике, и в частности составной конический несимметричный вибратор (СКНВ) может быть использован в качестве приемной и/или передающей ультракоротковолновой (УКВ) антенн совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями применяемых для подвижных объектов связи. Технический результат заключается в уменьшении электрических размеров. Указанный технический результат достигается за счет СКНВ, который состоит из полого металлического конуса (ПМК) высотой h1 и радиусом r1, установленного вертикально над проводящей плоскостью и обращенного к ней вершиной с углом α, коаксиального фидера, центральный проводник которого подключен к вершине конуса, а экранная оболочка - к проводящей плоскости, дополнительных трех усеченных полых металлических конусов (УПМК), установленных соосно, соединенных с друг с другом основаниями: первого УПМК высотой h2 и радиусами оснований r21, r22, соединенного основанием радиусом r21 с основанием ПМК радиусом r1, второго УПМК высотой h3 и радиусами оснований r31, r32, соединенного основанием радиусом r31 с основанием УПМК радиусом r22, третьего УПМК высотой h4 и радиусами оснований r41, r42, основание радиусом r41 соединено с основанием УПМК радиусом r32, основание усеченного конуса r42. 4 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и в частности составной конический несимметричный вибратор (СКНВ) может быть использован в качестве приемной и/или передающей ультракоротковолновой (УКВ) антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями, применяемыми для подвижных объектов связи.

Известны конические вибраторы, описанные в книге «Антенны УКВ» под ред. Г.З. Айзенберга, ч. 1. М.: Связь, 1977, стр. 180-182.

Однако указанная антенна имеет относительно большие электрические размеры при заданном рабочем диапазоне волн, т.е большое соотношение физической длины образующей конуса к наибольшей длине волны λmax в заданном диапазоне волн.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности и числу существенных признаков к заявленной антенне является конический несимметричный вибратор (КНВ), описанный в книге «Антенны УКВ» под ред. Г.З. Айзенберга, ч. 1. М.: Связь, 1977, стр. 183-185.

Однако ближайший аналог имеет недостаток - относительно большие электрические размеры при заданном значении максимальной длины рабочей волны λmax, при которой достигается требуемый уровень согласования антенны по сопротивлению.

Целью изобретения является разработка составного конического несимметричного вибратора (СКНВ), обладающего меньшими электрическими размерами, т.е. меньшим соотношением l/λmax, где l - длина образующей конуса, при одновременном обеспечении требуемого качества согласования.

Сущность изобретения достигается тем, что антенна (фиг. 1) состоит:

1 - полый металлический конус (ПМК) высотой h1 и радиусом основания r1 и углом при вершине α;

2.1 - первый усеченный полый металлический конус (УПМК) высотой h2 и радиусами оснований r21, r22;

2.2 - второй усеченный полый металлический конус (УПМК) высотой h3 и радиусами оснований r31, r32;

2.3 - третий усеченный полый металлический конус (УПМК) высотой h4 и радиусами оснований r41, r42;

3 - проводящая плоскость;

4 - коаксиальный фидер.

ПМК 1 высотой h1 и радиусом r1 и углом при вершине α установлен вертикально над проводящей плоскостью 3 и обращен к ней вершиной, коаксиальный фидер 4, центральный проводник которого подключен к вершине ПМК 1, а экранная оболочка - к проводящей плоскости, первый УПМК 2.1 высотой h2 и радиусами оснований r21, r22, соединен основанием радиусом r21 с основанием радиусом r1 ПМК 1, второй УПМК 2.2 высотой h3 и радиусами оснований r31, r32, соединен с основанием радиусом r31 с основанием УПМК 2.1 радиусом r22, третий УПМК 2.3 высотой h4 и радиусами оснований r41, r42, основание радиусом r41 соединено с основанием УПМК 2.2 радиусом r32.

Благодаря новой совокупности существенных признаков обеспечивается увеличение пути тока проводимости по коническим поверхностям, что эквивалентно удлинению конического вибратора и, следовательно, увеличению его электрического размера без увеличения физической высоты и ширин вибратора.

Аналогичный физический процесс реализуется в электрически коротких вибраторах, в которых путь тока проводимости увеличивается подключением горизонтальных или наклонных проводников к их вершине, например в Г-образных, Т-образных, зонтичных и т.п. вибраторах. Увеличение длины пути тока проводимости снижает реактивную составляющую входного сопротивления электрически короткого вибратора, что эквивалентно некоторому увеличению его действующей высоты. В заявленном СКНВ это же увеличение его электрических размеров реализуется без увеличения его высоты и ширины. Соотношения физических размеров элементов конструкции заявленного СКНВ и его параметров, при которых достигается указанный технический результат, были определены экспериментально и составили: h1≥0,04λmax; α=90°-100°; h0=h1+h2+h3+h4≥0,145λmax; r1≥0,04λmax, r21≥0,05λmax, r22=r31≥0,09λmax, r32=r41≥0,1λmax, r42=r0≥0,15λmax, l0≥0,208λmax.

Проверка возможности достижения ожидаемого результата была выполнена путем сравнительных измерений качества согласования (коэффициента стоячей волны - КСВ) и формы диаграммы направленности (ДН) заявленного СКНВ и прототипа при следующих условиях.

Для заявленной антенны: λmax=10 м волновое сопротивление коаксиального фидера ρф=50 Ом, h0=1,45 м, l0=2,08 м, r0=1,5 м, α=90°, r1=0,4 м, r21=0,5 м, r22=r31=0,9 м, r32=r41=1 м, r42=r0=1,5 м, h1=0,4 м, h2=0,4 м, h3=0,2 м, h4=0,45 м.

Для прототипа ρф=50 Ом, h=2,26 м, l=3,2 м, r=2,26 м, α=90°

Результаты измерений, приведенные на фиг. 2 (КСВ) и фиг. 3 (ДН), дают основания для следующих выводов.

При равных максимальных физических размерах у заявленного СКНВ l0=2,08 м и у прототипа l=2,08 м уровень КСВ≤2 обеспечивается у заявленной антенны начиная с электрической длины образующей конуса l0max=0,208, у прототипа с электрической длины образующей конуса l/λmax=0,32 (см. фиг. 2).

Высота ПМК 1 выбрана из условия h1≥0,04λmax, где λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона. Угол при вершине СКНВ α выбран в интервале α=90°-100°. Радиусы оснований первого УПМК 2.1, второго УПМК 2.2 и третьего УПМК 2.3 выбраны из условий r21≥0,05λmax, r22=r31≥0,09λmax, r32=r41≥0,1λmax, r42=r0≥0,15λmax.

Следовательно, в заявленном СКНВ достигается снижение электрических размеров в 1,54 раза. Снижение электрических размеров и возможность формирования неискаженной формы ДН (см. фиг. 3) указывает, что благодаря новой совокупности существенных признаков заявленного СКНВ при его использовании достигается указанный выше результат.

Заявленный СКНВ работает следующим образом. При подаче возбуждающей ЭДС по коаксиальному фидеру 6 к точке «А»-«Б» высокочастотный (в.ч.) ток проводимости протекает от точки «А» по внешней поверхности ПМК 1 высотой h1=0,04λmax и радиусом основания r1=0,04λmax, далее по внешней поверхности первого УПМК 2 высотой h2=0,04λmax и радиусами оснований r21=0,05λmax, r22=0,09λmax, соединенного основанием радиусом r21 с основанием ПМК 3 радиусом r1, далее по внешней поверхности второго УПМК 3 высотой h3=0,02λmax и радиусами оснований r31=0,09λmax, r32=0,1λmax, соединенного основанием радиусом r31 с основанием УПМК 2 радиусом r22, далее по внешней поверхности третьего УПМК 4 высотой h4=0,045λmax и радиусами оснований r41=0,1λmax, r42=0,15λmax, соединенного основанием радиусом r41 с основанием УПМК 3 радиусом r32.

Таким образом, обеспечивается увеличение пути тока проводимости по коническим поверхностям, что эквивалентно удлинению конического несимметричного вибратора и, следовательно, увеличению его электрического размера без увеличения габаритных размеров антенны, после чего переходит в ток смещения и замыкается через ток проводимости проводящей плоскости 3 на точку «Б» подключения экранной оболочки коаксиального фидера 4. (фиг. 4). При этом путь тока проводимости увеличивается без увеличения физической высоты СКНВ.

Составной конический несимметричный вибратор (СКНВ) высотой h0, радиусом основания r0, расстоянием от вершины до окружности, образующей его основание l0, содержащий полый металлический конус (ПМК), первый, второй, третий усеченные полые металлические конусы (УПМК), проводящую плоскость, коаксиальный фидер, ПМК высотой h1 и радиусом r1 и углом при вершине α установлен вертикально над проводящей плоскостью и обращен к ней вершиной, коаксиальный фидер, центральный проводник которого подключен к вершине ПМК, а экранная оболочка - к проводящей плоскости, первый УПМК высотой h2 и радиусами оснований r21, r22 соединен основанием радиусом r21 с основанием радиусом r1 ПМК 1, второй УПМК высотой h3 и радиусами оснований r31, r32 соединен с основанием радиусом r31 с основанием УПМК радиусом r22, третий УПМК высотой h4 и радиусами оснований r41, r42, основание радиусом r41 соединено с основанием УПМК радиусом r32, основание третьего УПМК радиусом r42=r0, отличающийся тем, что на ПМК соосно установлены и электрически соединены основаниями друг с другом первый, второй и третий УПМК разной высоты и различными радиусами оснований.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и, более конкретно, к зеркальной антенне с облучающей антенной решеткой с широким углом сканирования. Антенна содержит рефлектор, который имеет профиль параболической формы в первом сечении и гиперболической формы во втором сечении, причем второе сечение является ортогональным первому сечению; и облучающую структуру, содержащую по меньшей мере одну фазированную антенную решетку, выполненную с возможностью облучения по меньшей мере части рефлектора и сканирования луча.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к широкополосным антеннам приемопередающих устройств. Устройство содержит три излучающих элемента (ИЭ), расположенных на одной продольной оси, ориентированной вертикально, и коаксиальный кабель (КК).

Изобретение относится к широкополосным антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и может использоваться в приемопередающих устройствах систем передачи информации.

Изобретение относится к области антенн вертикальной поляризации для радиосвязи предпочтительно в СВ, KB и УКВ диапазонах с возможностью перестройки по частоте. Технический результат заключается в уменьшении ограничений по габаритам и увеличении коэффициента перекрытия рабочего диапазона частот по критерию «доля номинальной мощности радиопередатчика, уходящая в антенну», а также в снижении требований к размещению антенны на объектах установки.

Изобретение относиться к антенной технике. Спиральная антенна содержит полусферическую спираль, плоскую спираль, поглотитель, основание и симметрирующее устройство, корректор, выполненный в виде дополнительного диэлектрического кольца, соосного с антенной и установленного в нижней части витков спиральной антенны, при этом на внешней поверхности кольца крепятся свои спиральные витки, верхние концы которых контактно соединяются с нижними концами антенны.

Изобретение относится к антеннам, конструкциям из антенных элементов. Антенный излучатель включает фланец и два вибратора.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенных решетках. Технический результат - обеспечение согласования устройства в широком диапазоне частот, уменьшение коэффициента отражения и габаритов устройства.

Изобретение относится к антенной технике. Особенностью заявленного промежуточного возбудителя невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта является то, что горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом и установлены вдоль продольной оси симметрии экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта, а их периферийные трети выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей П-образных элементов, размещенных вне экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании малогабаритных широко перестраиваемых антенных устройств для аппаратуры связи и передачи данных в СВ, KB диапазонах частот.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и, в частности, предназначена для работы с УКВ радиостанциями, размещенными на подвижных объектах: летательных аппаратах (ЛА), автомобилях и т.п.
Наверх