Невыступающая кольцевая щелевая антенна с дискретной перестройкой частоты

 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве конформной приемно-передающей антенны. Антенна содержит металлический корпус в виде перевернутого усеченного конуса с фланцем для крепления антенны, закрытого диэлектрической крышкой. Внутри резонатора на одном уровне с фланцем расположен металлический диск с секторной щелью, один край которой гальванически соединен с основанием корпуса прямоугольной металлической пластиной, а с другого ее края в секторе углов, меньшем 180^o, сформирована координатная сетка, в узлах которой размещено N проводящих коммутируемых элементов, обеспечивающих дискретную перестройку рабочей частоты антенны. К краю диска на угловом расстоянии 45^o от короткозамкнутого края секторной щели подключен центральный проводник коаксиального кабеля питания. 1 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве конформной приемно-передающей антенны для подвижных объектов.

Известна кольцевая щелевая антенна, содержащая коаксиально-радиальный резонатор, нагруженный на излучающую щель, образованную боковыми стенками резонатора и краем металлического соосного с резонатором диска, и коаксиальную линию питания (Г.Б.Резников. Самолетные антенны. М. Советское радио, 1962 прототип).

Существенным недостатком такой антенны является узкая полоса рабочих частот.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот антенны за счет дискретной перестройки ее резонансной частоты.

Сущность изобретения заключается в том, что в невыступающей кольцевой щелевой антенне, содержащей резонатор с фланцем для крепления антенны, расположенный в одной плоскости с фланцем соосно с резонатором и параллельно его основанию металлический диск, диэлектрическую крышку и коаксиальный кабель питания, резонатор выполнен в виде перевернутого усеченного конуса, диаметр большего основания которого не превышает 0,3 максимальной длины волны рабочего диапазона, в металлическом диске вырезана секторная щель с углом разрыва менее 5^o, один из краев которой гальванически соединен с основанием резонатора прямоугольной металлической пластиной, перпендикулярной поверхности диска, а с другого края секторной щели в секторе углов, меньшем 180^o, в узлах координатной сетки, сформированной с помощью концентрических окружностей, состоящих друг от друга не менее чем на 1/8 радиуса диска, и радиальных линий, проведенных с шагом не менее 1/8 используемого сектора углов, включая край секторной щели, размещено N проводящих элементов, одним концом соединенных с диском, а другим через коммутирующие элементы с основанием резонатора, причем N меньше или равно количеству узлов координатной сетки, при этом центральный проводник коаксиального кабеля подключен к краю диска на угловом расстоянии 45^o от короткозамкнутого края секторной щели.

На чертеже представлено схематическое изображение предлагаемой антенны.

Антенна состоит из металлического резонатора 1, выполненного в виде перевернутого усеченного конуса с фланцем для крепления диэлектрической крышки 2 и самой антенны на посадочное место. Внутри резонатора 1 соосно ему без зазора относительно диэлектрической крышки 2 расположен металлический диск 3, образующий с боковыми стенками резонатора 1 кольцевую щель 4. В металлическом диске 3 прорезана секторная щель 5, один край которой гальванически соединен прямоугольной металлической пластиной 6 с основанием резонатора 1. С другого края секторной щели 5 в секторе углов, меньшем 180^o, сформирована координатная сетка, включающая край секторной щели, узлы 7 которой размещены на пересечении концентрических окружностей и радиальных линий. Размещенные в узлах 7 координатной сетки проводящие элементы 8 одним концом соединены с металлическим диском 3, а другим концом через коммутирующие элементы 9 с основанием резонатора 1. К диску 3 на угловом расстоянии 45^o от короткозамкнутого края секторной щели 5 в точке 10 подключен центральный проводник 11 коаксиального кабеля питания 12.

Антенна работает следующим образом. Сигнал через коаксиальный кабель питания 12 поступает на металлический диск 3. Металлический диск 3 с секторной щелью 5 и основание резонатора 1, соединенные с одного края секторной щели 5 прямоугольной металлической пластиной 6, представляют собой свернутую короткозамкнутую четвертьволновую переднюю линию.

При замыкании проводящих элементов 8 на основание резонатора 1 изменяется распределенные параметры четвертьволновой передающей линии, в результате чего изменяется ее резонансная частота.

Настроенная таким образом передающая линия возбуждает кольцевую щель 4, которая в свою очередь, обеспечивает излучение сигнала в пространство.

Предлагаемая антенна, реализованная в следующих физических размерах относительно максимальной длины волны рабочего диапазона: максимальный диаметр резонатора 0,256, глубина резонатора 0,03, и имеющая 16 проводящих элементов, обеспечила перестройку рабочей частоты в диапазоне f_в/f_н=2,0 по уровню КСВ 2,0, неравномерность диаграммы направленности в азимутальной плоскости менее 3 дБ и усиление в направлении горизонтальной плоскости не менее минус 4 дБ.

Формула изобретения

Невыступающая кольцевая щелевая антенна, содержащая резонатор с фланцем для крепления антенны, расположенный в одной плоскости с фланцем соосно с резонатором и параллельно его основанию металлический диск, диэлектрическую крышку и коаксиальный кабель питания, отличающаяся тем, что резонатор выполнен в виде перевернутого усеченного конуса, диаметр большего основания которого не превышает 0,3 максимальной длины волны рабочего диапазона, в металлическом диске вырезана секторная щель с углом раскрыва менее 5^o, один из краев которой гальванически соединен с основанием резонатора прямоугольной металлической пластиной, перпендикулярной поверхности диска, а с другого края секторной щели в секторе углов меньше 180^o в узлах координатной сетки, сформированной с помощью концентрических окружностей, отстоящих одна от другой не менее чем на 1/8 радиуса диска, и радиальных линий, проведенных с шагом не менее 1/8 используемого сектора углов, включая край секторной щели, размещено N проводящих элементов, одним концом соединенных с диском, а другим через коммутирующие элементы с основанием резонатора, причем N меньше или равно количеству узлов координатной сетки, при этом центральный проводник коаксиального кабеля питания подключен к краю диска на угловом расстоянии 45^o от короткозамкнутого края секторной щели.

РИСУНКИ

Рисунок 1