Частотно-независимый вибратор

Авторы патента:

H01Q9/16 - соединяемые с фидером в промежутке между крайними точками антенны, например диполь, соединяемый с фидером в средней точке (H01Q 9/44 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2432649:

Сысоев Иван Васильевич (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и антенно-фидерной техники. Техническим результатом является упрощение конструкции согласующей цепи, увеличение полосы пропускания при меньшем КСВ, коэффициента направленного действия и помехозащищенности. Устройство представляет собой симметричный вибратор, излучающее плечо которого находится над пассивным плечом (основание), а с противоположной стороны его расположена согласующая цепь, выполненная в виде параллельного контура, состоящая из двух проводников, соединенных последовательно, и емкости. Общий конец емкости контура и одного из проводников согласующей цепи подсоединены к излучающему плечу вибратора через емкость связи, а другие их концы соответственно - к наружной стороне пассивного плеча вибратора. Плечи вибратора и проводники согласующей цепи выполнены из пластин, а элементы емкостей из отрезков коаксиального кабеля. Соответствующие концы плеч вибратора и согласующей цепи соединены с помощью диэлектрических опор. К наружным сторонам излучающего плеча вибратора и проводникам согласующей цепи могут быть припаяны металлические сетки в виде конусов, в вершинах которых закреплена радиопоглощающая пластина. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, антенно-фидерной технике и может быть использовано для построения различных типов частотно-независимых радио и телевизионных антенн.

Использование изобретения позволяет построить различные типы частотно-независимых радио и телевизионных антенн с коэффициентом перекрытия частот по диапазону 20:1 при КСВ<2,5.

Антенный вибратор представляет собой симметричный электрический вибратор, излучающее плечо которого находится над пассивным плечом (основание). К пассивному плечу вибратора подсоединена внутренняя оплетка питающей линии в виде коаксиального кабеля, а к излучающему плечу вибратора - внутренний проводник этой же линии и емкость связи с согласующей цепью, выполненной на наружной стороне пассивного плеча вибратора в виде параллельного контура, состоящего из двух проводников, соединенных последовательно, и емкости контура, общий конец ее и одного из двух проводников согласующей цепи подсоединен к противоположному концу емкости связи с излучающим плечом вибратора, а другой конец емкости контура и согласующей цепи подсоединен к наружной стороне пассивного плеча вибратора.

Концы излучающего плеча вибратора и проводника согласующей цепи присоединены к пассивному плечу с помощью диэлектрических опор. К наружным сторонам излучающего плеча вибратора и проводников согласующей цепи припаяны металлические сетки в виде конусов, внутри вершин которых расположена пластина из радиопоглощающего материала.

Среди известных вибраторных антенн существует большое разнообразие способов их конструктивного выполнения, питания, симметрирования и согласования:

1. Родионов В.М. Линии передачи и антенны УКВ. М.: Энергия. 1977, с.66-86.

2. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988, с.246-250.

3. Патент США №2567235. Согласующее устройство для в.ч. антенн. НКИ 343-851.

Недостаток таких вибраторов - узкая полоса пропускания, обусловленная тем, что симметричный вибратор эквивалентен 2-проводной линии с потерями, разомкнутой на конце (Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988, с.232-235), входное сопротивление которой является периодической функцией длины плеча вибратора и волны. При этом в зависимости от соотношения этих длин входное сопротивление эквивалентно последовательному или параллельному контуру, а при отстройке возникает существенная реактивная составляющая импеданса, что приводит к узкополосности при согласовании питающей линии и вибратора.

В то же время у симметричного полуволнового вибратора передний лепесток диаграммы направленности равен заднему лепестку, что снижает помехозащищенность и коэффициент направленного действия (G=1,64 или 2,15 дБ) (Родионов В.М. Линии передачи и антенны УКВ. М.: Энергия. 1977, с.64).

Для увеличения коэффициента направленного действия применяют директорные антенны и антенны типа «волновой канал», но они при этом остаются узкополосными и громоздкими устройствами.

Для увеличения полосы пропускания применяют комбинацию директорных антенн (логопериодические антенны), при этом коэффициент перекрытия частот по диапазону может достигать 10:1 при КСВ=2 (Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988 с.269-272).

Логопериодические антенны также довольно сложные и громоздкие устройства. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является патент RU 2132587, МПК⁶ H01Q 9/16.

В данном изобретении к излучающим плечам симметричного электрического вибратора через симметрирующую и согласующую цепь подключена коаксиальная линия (питание). Симметрирующая и согласующая цепь выполнены в виде отрезка кабеля из двух проводников, которые соединены последовательно на одном конце отрезка кабеля, но на другом конце они последовательно включены в один из двух проводников питающей среды, которые подключены к разным плечам вибратора, при этом внешний проводник к плечам вибратора не подключен. Коэффициент перекрытия частот по диапазону 10:1 при КСВ=2,5.

Симметрирующее и согласующее устройство данного изобретения имеет следующие недостатки:

1) конструктивная сложность выполнения;

2) отсутствие гальванической связи внешнего проводника согласующей цепи с вибратором;

3) волновое сопротивление питающей коаксиальной линии равно 50 Ом.

Конструктивная сложность согласующей цепи обусловлена необходимостью соединения проводников с распределенными параметрами, размещенными внутри отрезка кабеля, с кабелем питающей линии, а также одновременным симметрированием и согласованием вибратора. Отсутствие гальванической связи внешнего проводника согласующей цепи с вибратором приводит к дополнительной реактивности, которая уменьшает полосу согласования.

Конструктивное выполнение симметрирующей и согласующей цепи не позволяет применить коаксиальную линию питания с волновым сопротивлением 75 Ом, хотя входное сопротивление электирического вибратора при l/λ=0,25 (l - геометрическая длина плеч вибратора, λ - длина волны) примерно равно 75 Ом (Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988, с.235).

Целью изобретения является упрощение конструкции согласующей цепи, увеличение полосы пропускания при меньшем КСВ, коэффициента направленного действия и помехозащищенности.

Цель достигается тем, что согласующая цепь выполнена в виде параллельного контура, состоящего из двух проводников, соединенных последовательно, суммарная геометрическая длина их меньше λмах/4, и емкости, общий конец которых через емкость связи подключен к излучающему плечу вибратора, а другие концы емкости контура и согласующей цепи подключены к пассивному плечу вибратора, при этом излучающее плечо вибратора находится над пассивным плечом вибратора (основание). Проводники согласующей цепи и плеч вибратора выполнены из пластин, к пассивному плечу которого подключены концы излучающего плеча и проводник согласующей цепи с помощью диэлектрических опор, а к наружным сторонам излучающего плеча вибратора и проводников согласующей цепи припаяны концы металлических сеток, стороны ячейки которых составляют 0, 1 λ мин, в виде конусов, а в их вершинах закреплена радиопоглощающая пластина.

Благодаря указанному выбору суммарной геометрической длины отрезков согласующей цепи, выполненной в виде параллельного контура, обеспечивается компенсация амплитудно-частотной характеристики вибратора с периодической последовательностью изменения его входного сопротивления. Поскольку излучающее плечо вибратора находится над его пассивным плечом, то он аналогичен рамочной антенне, что повышает коэффициент направленного действия, а отсутствие поля над проводниками излучающего плеча и согласующей цепи позволяет выполнить металлический экран в виде конусов, припаянных к ним, при этом наличие радиопоглощающей пластины внутри их обеспечивает неотражающее прохождение в.ч. колебаний полезного источника, а наружная сторона экрана отражает в.ч. колебания других источников, что повышает помехозащищенность вибратора.

Изобретение иллюстрируют чертежи:

фиг.1 - схема соединения элементов частотно-независимого вибратора 1;

фиг.2 - пример частотно-независимого вибратора;

фиг.3 - пример частотно-независимого вибратора 2;

фиг.4 - экспериментальная частотная характеристика КСВ:

а) частотно-независимого вибратора;

б) симметричного вибратора.

Предлагаемое устройство частотно-независимого вибратора (фиг.1) состоит из симметричного электрического вибратора, имеющего два проводника: излучающее плечо 1 и пассивное плечо (основание) 2; согласующей цепи из двух проводников, соединенных последовательно, один конец проводника 3 подключен к наружной стороне пассивного плеча 2, а конец другого 4 соединен с излучающим плечом 1 вибратора через емкость связи 5 и соответственно с наружной стороной пассивного плеча 2 вибратора через емкость контура 6.

На фиг.2 и 3 представлены примеры конструктивного выполнения частотно-независимого вибратора в воздушно-полосковом исполнении. На фиг.2 плечи 1, 2 симметричного электрического вибратора и проводники 3, 4 согласующей цепи общей длиной меньше λмах/4 выполнены из пластин (алюминий, сталь), а емкость связи 5 и емкость контура 6 из отрезков коаксиального кабеля 50 Ом, геометрическая длина которых меньше λмин/4.

Кабель питания 7 (75 Ом) подключен к концам плеч вибратора, которые соединены между собой с помощью диэлектрической опоры 8, а их противоположные концы соединены между собой с помощью диэлектрической опоры 9.

На фиг.3 частотно-независимый вибратор изображен с экраном, выполненным в виде конусов 10, 11 из металлических сеток, ячейки которых составляют 0, 1 λ мин. Их концы припаяны к наружным сторонам излучающего плеча 1 вибратора и проводников 3, 4 согласующей цепи.

В вершинах конусов расположена пластина 12 из радиопоглощающего материала. Поперечные размеры проводников (алюминий) согласующей цепи и излучающего плеча вибратора равны (3×8) мм², а пассивного плеча соответственно (4×15) мм² обеспечивают приемлемое значение их волнового сопротивления (меньше 300 Ом) и удаления от пассивного плеча.

Габариты симметричного вибратора (150×760) мм², согласующей цепи (130×550) мм². На фиг.4 представлены значения КСВ вибратора при длине в.ч. кабеля 7 м в диапазоне (20-1200) МГц. Коэффициент перекрытия частот по диапазону экспериментальной частотной характеристики частотно-независимого вибратора составляет 20:1 при КСВ<2,5. Перекрытие по частоте симметричного вибратора составит (52-100) МГц при КСВ<2,5. Использование предложенного частотно-независимого вибратора позволяет перекрыть весь частотный диапазон отечественного телевидения и конструировать вибраторные антенны как воздушно-полоскового, так и микрополоскового исполнения.

1. Электрический вибратор с питающей линией в виде коаксильного кабеля и согласующей цепи из двух проводников, соединенных последовательно, один конец которых подключен к плечу вибратора, отличающийся тем, что внутренний проводник коаксильной линии подключен к излучающему плечу вибратора, расположенному над его пассивным плечом (основание), а с другой стороны этого плеча расположено согласующее устройство, выполненное в виде параллельного контура, общий конец емкости контура и одного из проводников согласующей цепи через емкость связи подключен к излучающему плечу вибратора, а другой конец емкости контура подключен к пассивному плечу вибратора, с которым также соединены концы излучающего плеча вибратора и согласующей цепи с помощью диэлектрических опор.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к наружным сторонам излучающего плеча вибратора и проводникам согласующей цепи, выполненным в форме пластин, припаяны металлические сетки в виде конусов, в вершинах которых закреплена пластина из радиопоглощающего материала.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антеннам, и может быть использовано в приемо-передающих устройствах на частотах выше 1 ГГц при использовании различных питающих линий.

Вибраторная сверхвысокочастотная антенна с расширенным рабочим диапазоном // 2281589

Изобретение относится к технике СВЧ-антенн. .

Антенна // 2260883

Изобретение относится к области сверхширокополосных антенн СВЧ диапазона и может найти применение в составе фазированных антенных решеток для систем связи, сверхширокополосной радиолокации и метрологии.

Микрополосковая антенна // 2237952

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения. .

Вибратор шунтовой // 2211510

Изобретение относится к радиотелевизионной приемопередающей технике. .

Направленная вибраторная антенна // 2205479

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к классу широкополосных однонаправленных вибраторных антенн, и может найти применение в системах связи, в метрологии, в задачах электромагнитной совместимости.

Антенна рамочно-петлевая // 2202139

Изобретение относится к средствам связи. .

Широкополосная симметричная вибраторная антенна // 2199805

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам. .

Трехдиапазонная двухполяризационная антенна // 2151455

Изобретение относится к радиотехнике может быть использовано для ОВЧ ЧМ вещания и персональной радиосвязи. .

Малогабаритный широкополосный вибратор // 2132587

Изобретение относится к области радиотехники, к антенно-фидерной технике, и может быть использовано для построения различных типов широкополосных радио- и телевизионных антенн.

Система и способ rfid // 2503100

Изобретение относится к системам обработки, которые используются для создания продуктов из множества отдельных ингредиентов. Система RFID включает в себя узел RFID-антенны, сконфигурированный с возможностью расположения на узле модуля продуктов в системе обработки. Узел модуля продуктов сконфигурирован с возможностью сцепления, с возможностью расцепления, с, по меньшей мере, одним контейнером продукта. Первый узел RFID-метки сконфигурирован с возможностью расположения на, по меньшей мере, одном контейнере продукта. По меньшей мере, один контейнер продукта сконфигурирован с возможностью расположения первого узла RFID-метки в зоне обнаружения узла RFID-антенны, когда узел модуля продуктов сцеплен, с возможностью расцепления, с, по меньшей мере, одним контейнером продукта. Техническим результатом является возможность создания системы с увеличенным числом продуктов. 6 н. и 32 з.п. ф-лы, 12 ил.

Антенное устройство // 2509397

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиотехнических устройствах подводных судов. Технический результат - уменьшение громоздкости без увеличения задержки излучения и приема электромагнитных сигналов. Антенное устройство, состоящее из антенны и привода над корпусом рубки и блока управления приводом, имеющим выход, соединенный с входом привода, жестко связанного с антенной, отличающееся тем, что вводится радиопрозрачный глубоководный защитный кожух с антенной и приводом, внутри жестко связанный с корпусом рубки, имеющим жесткую связь с приводом, вход которого соединен с выходом блока управления приводом через отверстие в корпусе рубки. 1 ил.

Компактная сверхширокополосная антенна // 2524563

Изобретение относится к области телекоммуникаций, более конкретно - к конструкции сверхширокополосных (СШП) дипольных антенн, предназначенных для связи между датчиками и другими устройствами на поверхности или вблизи поверхности тела человека. Технический результат - создание беспроводных каналов связи с малым ослаблением сигнала. Компактная сверхширокополосная антенна предназначена для организации радиоканала вблизи поверхности тела человека между устройствами, не имеющими линии прямой видимости, состоящая из двух симметричных излучающих элементов, расположенных с одной стороны диэлектрического слоя, и дифференциальной полосковой линии питания, размещенной на обеих сторонах упомянутого диэлектрического слоя, к верхней и нижней сторонам которого плотно прилегают соответственно дополнительные верхний и нижний диэлектрические слои, и две соединительные пластины с межслойными соединениями, выполненные с возможностью создания электрического контакта между концами упомянутых излучающих элементов, размещены на внешних поверхностях упомянутых верхнего и нижнего диэлектрических слоев; причем симметричные излучающие элементы имеют вырезы на концах, а также вырезы внутри таким образом, что излучающие элементы имеют U-образную форму, и по внутреннему и внешнему периметру излучающих элементов выполнены дополнительные вырезы. 5 з.п. ф-лы, 3 илл.

Дипольная антенна // 2557485

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве антенны для излучения высокочастотного электромагнитного поля коротковолнового диапазона. Технический результат состоит в снижении потери энергии в ближней зоне излучения антенны на формирование поля в этой среде. Для этого предложена вертикально стоящая симметричная дипольная антенна KB диапазона, у которой регулируется фаза магнитной составляющей излучаемого поля и величина электрической составляющей этого поля таким образом, что отношение напряженности электрического поля к напряженности магнитного становится равным волновому сопротивлению среды распространения. 1 ил.

Способ динамического изменения приемо-передающих характеристик антенны // 2578728

Способ динамического изменения приемо-передающих характеристик антенны заключается в том, что осциллятор выполняют в виде трехмерной фигуры с множеством граней и ребер. При этом сопрягают парами вершины осциллятора, места сопряжения выполняют с возможностью перекоммутации ребер сопрягаемых вершин. Технический результат заключается в обеспечении возможности динамического изменения приемо-передающих характеристик антенны, а именно диаграммы направленности, импеданса, коэффициента усиления и поляризации антенны без изменения ее геометрии. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Широкополосная вибраторная антенна // 2618776

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам. Антенна содержит два параллельных вибратора, соединенные с помощью двух перемычек с регулируемой длиной, симметрирующее устройство, устройство компенсации мнимой составляющей входного сопротивления антенны, фидер, соединитель радиочастотный, диэлектрические концевые распорки, установленные на концы вибраторов, и диэлектрическую распорку, причем первый вибратор имеет разрыв (зазор), в области которого соединяется с проводниками симметрирующего устройства, две шайбы, возбуждающий проводник, диэлектрическую подложку, защитную крышку. Технический результат заключается в обеспечении широкой полосы согласования антенны с фидером. При этом антенна имеет высокую степень защиты от антенного эффекта фидера, удобна для размещения на мачтах или на поясах башен, допускает излучение сигналов большой мощности. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

Управляемая осветительная установка // 2645301

Изобретение относится к области освещения и, в частности, к управляемой по беспроводной связи осветительной установке. Техническим результатом является повышение эффективности беспроводной передачи сигнала. Заявленная осветительная установка (100) содержит по меньшей мере один источник (402) света, теплоотвод (102) для рассеивания тепла, выделяемого во время работы указанного по меньшей мере одного источника (402) света, ножку (104) лампы для подключения указанного по меньшей мере одного источника света к источнику питания, блок управления для управления указанным по меньшей мере одним источником света и первое антенное устройство (204), подключенное к блоку управления и электрически изолированное от теплоотвода (102) и ножки (104) лампы, в которой теплоотвод (102) и ножка (104) лампы образуют второе антенное устройство (108), при этом первое антенное устройство (204) расположено вблизи второго антенного устройства (108) для обеспечения ближнепольной передачи радиочастотного сигнала, выдаваемого для управления указанным по меньшей мере одним источником (402) света. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.