Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокации, связи и других антенных системах, размещенных на летательных аппаратах. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение коэффициента усиления и механической прочности предлагаемой антенны. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией содержит излучатель, установленный перпендикулярно плоскости экрана. Излучатель выполнен в виде прямоугольной пластины шириной 1.0-0.2λ_н и высотой 1.0-0.15λ_н, где λ_н - длина волны нижней границы частотного диапазона, закороченной и жестко закрепленной нижней кромкой на экран. Возбуждение производится через полуоткрытую щель длиной не менее 0.2λ_н, прорезанную в прямоугольной пластине на расстоянии 0.01-0.5λ_н от экрана. Положение точки возбуждения может перемещаться вдоль полуоткрытой щели и выбирается из условия оптимального согласования в полосе частот. Прямоугольная пластина может быть выполнена со скругленными вершинами с радиусом скругления не менее 0.015λ_н. Полуоткрытая щель в предлагаемой приемопередающей антенне с вертикальной поляризацией может быть выполнена прямолинейной или кусочно-линейной формы, или криволинейной с переменной шириной. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией может размещаться в диэлектрическом объеме с постоянной или переменной диэлектрической проницаемостью. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокации, связи и других антенных системах, размещенных на летательных аппаратах (ЛА).

Известна малогабаритная антенна DDRR [«Практические конструкции антенны», Григоров И.Н., изд. Москва, 2005 г.], в которой излучатель выполнен в виде короткого штыря с питающим кабелем. С помощью переменного конденсатора антенну настраивают в резонанс с рабочей частотой. Антенна работает как открытая четвертьволновая резонансная рамка над проводящим экраном.

Наиболее близкими по технической сущности являются широкополосные однополюсные плоские антенны [Agrawall, N.P., Kumar, G., and Ray, K.P., Wide - Band Planar Monopole Antennas IEEE Trans. on AP, 1998, vol.46, no.2, pp.294-295], содержащие либо круглые, либо эллиптические излучатели, установленные перпендикулярно плоскости экрана.

Недостатками таких антенн являются их малая механическая прочность, т.к. силовая часть совмещена с точкой запитки, малый коэффициент усиления.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента усиления и механической прочности предлагаемой антенны с вертикальной поляризацией.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией содержит излучатель, установленный перпендикулярно плоскости экрана.

Новыми признаками предлагаемой приемопередающей антенны с вертикальной поляризацией является выполнение излучателя в виде прямоугольной пластины шириной 1.0-0.2λ_н и высотой 1.0-0.15λ_н, где λ_н - длина волны нижней границы частотного диапазона, закороченной и жестко закрепленной нижней кромкой на экран, причем возбуждение производится через полуоткрытую щель длиной не менее 0.2λ_н, прорезанную в прямоугольной пластине на расстоянии 0.01-0.5λ_н от экрана. Положение точки возбуждения может перемещаться вдоль полуоткрытой щели и выбирается из условия оптимального согласования в полосе частот. Прямоугольная пластина может быть выполнена со скругленными вершинами с радиусом скругления не менее 0.015λ_н.

Полуоткрытая щель в предлагаемой приемопередающей антенне с вертикальной поляризацией может быть выполнена прямолинейной или кусочно-линейной формы, или криволинейной с переменной шириной. Кроме того, приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией может размещаться в диэлектрическом объеме с постоянной или переменной диэлектрической проницаемостью.

Предлагаемая антенна с вертикальной поляризацией формирует при этом направленную диаграмму направленности, максимум излучения которой направлен в сторону открытого конца щели, а вектор поляризации лежит в плоскости прямоугольной пластины.

На фиг.1 представлен пример выполнения приемопередающей антенны с вертикальной поляризацией с прямолинейной щелью.

На фиг.2 - пример выполнения приемопередающей антенны с вертикальной поляризацией с кусочно-линейной щелью.

На фиг.3 - пример выполнения приемопередающей антенны с вертикальной поляризацией с криволинейной щелью с переменной шириной.

На фиг.4 - диаграммы направленности предлагаемой антенны с вертикальной поляризацией.

Антенна содержит излучатель 1, расположенный над экраном 2. Излучатель 1 выполнен в виде прямоугольной пластины шириной 1.0-0.2λ_н и высотой 1.0-0.15λ_н, закороченной и жестко закрепленной нижней кромкой на экран 2 с полуоткрытой щелью 3. Возбуждение антенны осуществляется с помощью коаксиального кабеля 4 через щель 3. Щель 3, прорезанная в пластине излучателя 1, может быть прямолинейной 3¹, кусочно-линейной 3², криволинейной с переменной шириной 3³.

Приемопередающая антенна с линейной поляризацией работает следующим образом: с помощью коаксиального кабеля 4 возбуждается полуоткрытая щель 3. Щель 3, в свою очередь, возбуждает излучатель 1, в котором она прорезана и в совокупности образует активную систему «щель-пластина», которая вместе с экраном 2 формирует направленную вдоль пластины в сторону открытого конца щели диаграмму направленности, при этом коэффициент усиления достигает 5 дБ. Поскольку полуоткрытая щель 3 имеет вертикальную поляризацию относительно экрана 2, то и антенна имеет вертикальную поляризацию электромагнитного поля. Кроме того, предлагаемая антенна с вертикальной поляризацией имеет высокую механическую прочность, поскольку ее излучатель жестко закреплен на экране. Дополнительным достоинством предлагаемой антенны с вертикальной поляризацией является ее широкополосность - диапазон рабочих частот составляет от 3-10 октав.

1. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией, содержащая излучатель, установленный перпендикулярно плоскости экрана, отличающаяся тем, что излучатель выполнен в виде прямоугольной пластины шириной 1,0-0,2λ_н и высотой 1,0-0,15λ_н, где λ_н - длина волны нижней границы частотного диапазона, закороченной и жестко закрепленной нижней кромкой на экран, причем возбуждение производится через полуоткрытую щель длиной не менее 0,2λ_н прорезанную в прямоугольной пластине на расстоянии 0,01-0,5λ_н от экрана, а положение точки возбуждения может перемещаться вдоль полуоткрытой щели, причем максимум излучения диаграммы направленности направлен в сторону ее открытого конца, а вектор поляризации лежит в плоскости прямоугольной пластины.

2. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией по п.1, отличающаяся тем, что излучатель выполнен в виде прямоугольной пластины со скругленными вершинами с радиусом скругления не менее 0,015λ_н.

3. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полуоткрытая щель выполнена прямолинейной формы.

4. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полуоткрытая щель выполнена кусочно-линейной формы.

5. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полуоткрытая щель выполнена криволинейной с переменной шириной.

6. Приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она размещена в диэлектрическом объеме с постоянной или переменной диэлектрической проницаемостью.