Турникетная вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения

Авторы патента:

Аблин Натан Борисович (RU)

Худяков Кирилл Николаевич (RU)

Белянский Владимир Борисович (RU)

H01Q11 - "Длинные" (в электрическом смысле) антенны с размерами, превышающими удвоенную минимальную рабочую длину волны и составленные из токопроводящих активных излучающих элементов (волноводно-щелевые антенны, щелевые антенны H01Q 13/00; комбинированные конструкции из активных элементов со вторичными устройствами, позволяющие формировать требуемую диаграмму направленности, H01Q 19/00; антенные решетки или системы H01Q 21/00)

Владельцы патента RU 2461927:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (ГОУ ВПО МТУСИ) (RU)

Турникетная вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения относится к антенной технике и может быть использована при создании передающих и приемных антенн радиосвязи, радиовещания, телевидения, систем охранной сигнализации и телеметрии. Техническим результатом изобретения служит повышение степени согласования антенны поперечного излучения по входу. Антенна выполнена в виде решетки двух встречно включенных турникетных вибраторных логопериодических антенн поперечного излучения, объединенных общим распределительным фидером, при этом одна из антенн выполнена с масштабным сдвигом . Фидер выполнен в виде четырехуголковой перекрещенной линии с заполнением из упругого диэлектрика и стянут в перекрестном порядке винтами, затяжка или ослабление которых позволяет регулировать его сопротивление. Такое исполнение антенны позволяет снизить значение КСВ до величины 1,2. 5 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании передающих и приемных антенн радиосвязи, радиовещания, телевидения, систем охранной сигнализации, телеметрии, радиолокации.

Прототипом предлагаемой антенны является турникетная логопериодическая антенна поперечного излучения, предложенная В.Б.Белянским, А.И.Маненковым и К.Н.Худяковым (Вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения. Патент РФ №2383088), показанная на фиг.1, 2. Существенными элементами конструкции антенны-прототипа являются два полотна симметричных вибраторов и распределительный фидер, обеспечивающий поступление энергии к вибраторам (передающий режим работы антенны) или поступление энергии от вибраторов в питающий кабель (приемный режим работы антенны). Полотна вибраторов антенны-прототипа подключены к распределительному фидеру перпендикулярно друг другу, при этом вибраторы второго полотна подключены к распределительному фидеру между точками подключения вибраторов первого полотна, а размеры вибраторов одного из полотен отличаются на величину от размеров вибраторов другого. Расстояние между вибраторами в полотнах выбрано таким, чтобы в активной области антенны сдвиг фаз между соседними вибраторами одного полотна был 180° - это обеспечивает режим поперечного излучения, а между соседними вибраторами разных полотен был сдвиг фаз 90° - это приводит к образованию круговой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.

Рассматриваемая антенна имеет ряд недостатков. Во-первых, КСВ антенны в рабочем диапазоне находится в пределах 1,4-1,8. Однако в соответствии с существующими ГОСТ КСВ передающих телевизионных антенн в зависимости от длины фидера L должно находиться в пределах:

КСВ≤1,8 при L<30 м,

КСВ≤1,4 при L<50 м,

КСВ≤1,2 при L<80 м.

Во-вторых, антенна имеет относительно низкий коэффициент усиления (не более 6 дБ) - это ограничивает использование антенны в качестве приемной.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такой антенны, которая может использоваться для наземного телевизионного вещания при возможности работы в широком диапазоне частот при низких значениях КСВ.

Техническим результатом изобретения является улучшение КСВ антенны до величин 1,2-1,3 в рабочем диапазоне частот, при увеличении коэффициента усиления до 9-10 дБ и сохранении широкополосности антенны.

Такой результат достигается в том случае, если использовать решетку из двух турникетных логопериодических антенн поперечного излучения. Обе антенны расположены в одной плоскости и ориентированы вершинами структур навстречу друг другу (фиг.3). Принципиальным требованием к этой антенной решетке является масштабный сдвиг одной из антенн на , где τ - геометрический коэффициент логопериодической антенны. Распределительный фидер такой решетки выполнен из перекрещенной четырехуголковой линии с возможностью регулирования его волнового сопротивления.

Перечень графического материала

Фиг.1 - Вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения.

Фиг.2 - Вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения (макет).

Фиг.3 - Предлагаемая решетка вибраторных логопериодических антенн поперечного излучения.

Фиг.4 - Поперечное сечение четырехуголкового перекрещенного фидера.

Фиг.5 - Схема крепления вибраторов и регулировочных винтов.

Так как все параметры логопериодической антенны обладают логарифмической периодичностью, нечетные гармонические составляющие 1-й и 2-й антенн в решетках будут противофазны, т.е. если одна антенна будет иметь зависимость коэффициента отражения по входу вида

то коэффициент отражения в точках аа антенной решетки (фиг.3) будет равен

P_p=P₀+P₂(lgω+φ₂)+P₄(lgω+φ₄)+…

Если Р₀≈0, a P₁=Р₂=Р₃=P₄ (практически худший случай сложения составляющих коэффициента отражения), то для антенны-аналога при Р_р=0,115 КСВ=1,58, а у предлагаемой решетки (при Р₀=P₁=Р₃=0) Р_р=0,09 и КСВ=1,19.

Из вышеизложенного следует, что для достижения низкого значения КСВ необходимо снижать не только нечетные гармоники коэффициента отражения, но и постоянную составляющую коэффициента отражения. Для реализации этого эффекта должна быть предусмотрена возможность регулировки волнового сопротивления распределительного фидера. На фиг.3 представлен эскиз предлагаемой антенны. На этом эскизе предлагаемый распределительный фидер 5 условно показан в виде двухпроводной линии. К нему крепятся и от него запитаны вибраторы первого верхнего полотна 1, второго верхнего полотна 2, вибраторы первого нижнего полотна 3 и вибраторы второго нижнего полотна 4. При практической реализации антенны распределительный фидер 5 выполняется в виде перекрещенной четырехуголковой линии. Такой фидер предложен В.Б.Белянским, А.Б.Прошиным и К.Н.Худяковым (Белянский В.Б., Прошин А.Б., Худяков К.Н. «Особенности электрических и конструктивных характеристик турникетных логопериодических антенн поперечного излучения» Труды МТУСИ, 2008, Т2. - с.35-38) и изображен на фиг.4, 5. Этот фидер состоит из четырех уголков с размером полки а, между которыми проложен упругий диэлектрик (каучук, пенополиуретан, пенополиэтилен и т.п.). Регулировка волнового сопротивления осуществляется затяжкой или ослаблением винтов, соединяющих уголки, т.е. изменением зазора b между уголками. Очевидно, что возможен случай, когда регулировка выполняется так, чтобы волновое сопротивление распределительного фидера менялось вдоль решетки по определенному закону.

В некоторых случаях, которые зависят от особенностей конструкции и точности сборки, на практике достаточно сложно получить КСВ<1,2. В этом случае величину КСВ можно уменьшить, используя любое типовое согласующее устройство или уменьшив волновое сопротивление вибраторов антенной системы. Указанное согласующее устройство можно выполнять регулируемым дистанционно или автоматическим, чтобы уменьшить время перехода с частоты на частоту.

Вибраторная турникетная логопериодическая антенна поперечного излучения, состоящая из двух полотен вибраторов, сдвинутых в пространстве и по фазе питания на 180°, отличающаяся тем, что антенна выполнена в виде антенной решетки из двух турникетных логопериодических антенн поперечного излучения, причем имеющих общий распределительный фидер, а одна из антенн выполнена с масштабным сдвигом , при этом сам распределительный фидер выполнен в виде четырехуголковой перекрещенной линии с заполнением из упругого диэлектрика, что позволяет регулировать величину сопротивления линии при помощи винтов, скрепляющих в перекрещенном порядке уголки линии между собой.

Похожие патенты:

Спиральная антенна // 2458438

Изобретение относится к области радиотехники, а точнее к области спиральных антенн с двумя ортогональными поляризациями, и может быть использовано в качестве приемопередающих антенн различных радиотехнических систем, например, на подвижных объектах.

Антенный блок // 2450396

Изобретение относится к антенным устройствам, которое может применяться при разработке установок для измерения радиолокационных характеристик (поляризационной матрицы рассеяния) объектов различного назначения.

Логопериодическая комбинированная антенна // 2427946

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в стационарных и мобильных системах связи в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах волн.

Электроразрядный акустический генератор // 2406191

Изобретение относится к области акустики и гидроакустики и представляет собой комплексную систему генерирования мощных акустических полей при помощи искровых электрических разрядов в воздушной и водной средах.

Квадрифилярная антенна // 2395877

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны приемного устройства спутниковой навигации. .

Логопериодическая антенна // 2392706

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенно-фидерной технике, и может быть использовано для приема радиосигналов в коротковолновом диапазоне частот.

Антенна бегущей волны // 2392705

Логопериодическая антенна // 2387060

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться при конструировании сверхширокополосных антенн, работающих в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот.

Спиральная антенна // 2387059

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться при конструировании широкополосных малоразмерных спиральных антенн линейной поляризации небольшого размера, которые в ряде случаев могут быть альтернативой укороченным вибраторным антеннам.

Вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения // 2383088

Биконическая антенна // 2481678

Изобретение относится к антенной технике, а более конкретно к широкодиапазонным малогабаритным антеннам для радиосвязи и радиолокации

Логопериодическая антенна // 2485643

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки

Системы настраиваемых антенн // 2499354

Изобретение относится к средствам беспроводной связи, а более конкретно к электронным устройствам, которые имеют системы настраиваемых антенн. Технический результат - повышение точности настройки в используемых диапазонах частоты радиосвязи. Для этого электронное устройство имеет схему беспроводной передачи данных, содержащую систему настраиваемой антенны, подсоединенную к приемопередатчику радиочастоты. Система настраиваемой антенны может содержать один или более настраиваемых электрических компонентов, которые управляются схемой хранения и обработки данных в электронном устройстве. Настраиваемые электрические компоненты могут содержать переключатели и компоненты, которые могут быть настроены между многими различными состояниями. Настраиваемые электрические компоненты могут быть подсоединены между компонентами антенной системы, такими как элементы линии передачи, элементы согласующей схемы, элементы антенны и антенные фидеры. Настройкой настраиваемых электрических компонентов схема хранения и обработки данных может подстраивать систему настраиваемой антенны и обеспечивать покрытие системой настраиваемой антенны используемых диапазонов частоты радиосвязи. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 24 ил.

Спиральная антенна диапазона дкмв // 2500056

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к спиральным антеннам диапазона ДКМВ. Техническим результатом является снижение трудоемкости установки антенны. Спиральная антенна диапазона ДКМВ выполнена в виде четырехзаходной равноугольной спирали, содержит четыре изолированных друг от друга проводника антенны, четыре резистивные нагрузки, опорную мачту с оттяжками и анкерами мачты, металлический корпус, внутри которого размещен узел питания антенны с высокочастотными разъемами для подключения фидеров и антенными вводами, к которым подключены верхние концы проводников антенны, четыре диэлектрические оттяжки с установленными на них фиксаторами для закрепления проводников антенны, опорная мачта выполнена телескопической, между металлическим корпусом и опорной мачтой введен монтажный узел, в металлическом корпусе выполнено отверстие, в которое входит верхняя часть монтажного узла и планка, фиксирующая взаимное положение корпуса и монтажного узла; нижняя часть монтажного узла подвижно состыкована с верхним звеном мачты, средняя часть выполнена в виде верхнего и нижнего дисков, в нижнем диске выполнены четыре отверстия, куда входит крюк карабина с защелкой, закрепленного на верхнем конце каждой из диэлектрических оттяжек, а на другом конце каждой из оттяжек установлено натяжное устройство, механически связанное с анкером оттяжек, вблизи анкеров на поверхности грунта размещены четыре противовеса, каждый из которых образован группой проводов, гальванически связанных друг с другом, а каждая из резистивных нагрузок включена между противовесом и нижним концом проводника антенны. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Многорезонансная однонаправленная вибраторная антенна // 2505892

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к антенной технике, находящей широкое применение в радиотехнике, в радиосвязи, в радиолокации, в радионавигации, где требуются широкополосные или сверхширокополосные антенны, обладающие однонаправленной диаграммой направленности. Технический результат - снижение коэффициента стоячей волны антенны по входу, снижение уровня обратного излучения и достижения постоянства формы диаграммы в широком диапазоне частот и обеспечение постоянства фазового центра антенной системы. Для этого V-образная многорезонансная однонаправленная вибраторная антенна содержит пару полых конусов, обращенных вершинами друг к другу, и питающую линию, конусы образованы 2N металлическими полосками, являющимися плечами вибраторов и расположенными попарно друг против друга на боковых поверхностях конусов, металлический рефлектор, внутренний объем этих конусов разделен круговыми пластинками, параллельными основанию конуса, на ряд полостей, заполненных диэлектриком с заданным значением относительной диэлектрической проницаемости и образующих последовательную цепочку полупрозрачных полых резонаторов, резонансные частоты которых образуют логопериодическую последовательность или последовательность, близкую к логопериодической. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Однонаправленная коническая антенна // 2505893

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно, к антенной технике, находящей широкое применение в радиосвязи, в радиолокации, в радионавигации, где требуются широкополосные или сверхширокополосные антенны, обладающие однонаправленной диаграммой направленности. Технический результат - увеличение широкополосности частотного диапазона и обеспечение однонаправленности антенны путем создания постоянного фазового центра, приподнятого над плоским рефлектором. Для этого V-образная однонаправленная вибраторная антенна содержит пару полых конусов, обращенных вершинами друг к другу, и питающую линию, подключенную к вершинам конусов. Оси симметрии плеч вибраторов полых конусов расположены в одной плоскости. Перпендикулярно плоскости, в которой лежат оси симметрии плеч вибраторов полых конусов, размещен плоский металлический рефлектор. Вершины полых конусов приподняты над плоским рефлектором для создания постоянного фазового центра, а кромки плеч вибраторов соединены с кромкой плоского рефлектора шлейфами в форме металлических штырей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Мультипольная антенна (варианты) // 2514094

Изобретение относится к антенной и микрополосковой технике. Технический результат - повышение кросс-поляризационных характеристик при достижении вращающейся круговой или эллиптической поляризации и равномерной диаграммы направленности в широкой полосе частот, а также габаритных размерах антенны, значительно меньших максимальной рабочей длины волны. Мультипольная антенна, содержащая диэлектрическую подложку, на которой расположены симметрично по окружности, по меньшей мере, четыре идентичные полуволновые вибратора, каждый из которых выполнен в виде резонансного отрезка периодической микрополосковой линии с шириной в центре, равной четверти средней длины волны и линейно уменьшающейся к периферийной области. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Совмещенное антенное устройство // 2527195

Изобретение относится к области связных антенн, а также антенн космической навигации и может быть использовано на всех воздушных и морских судах и кораблях, а также на обитаемых подводных аппаратах. Технический результат - расширение диапазона рабочих частот. Совмещенное антенное устройство, состоящее из двухзаходного или многозаходного спирального конусного излучателя с углом при вершине конуса α и экрана-отражателя с диаметром В, в устройство введены еще один или несколько конусных излучателей с углом при вершине β<α, у которых диаметр верхнего основания нижнего излучателя равен диаметру нижнего основания верхнего излучателя и совмещен с ним, а также переизлучатель, выполненный в виде металлического кольца с диаметром А<В и расположенный на расстоянии h=λ/4 параллельно экрану-отражателю со стороны конусных излучателей без гальванической связи с основным экраном-отражателем, где λ - длина волны рабочего диапазона. 6 ил.

Спиральная антенна // 2530264

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным антеннам. Технический результат - расширение диаграммы направленности антенны в верхней части рабочего диапазона. Спиральная антенна, содержащая комбинированную спираль, дополнена корректором диаграммы направленности, выполненным в виде металлического конуса, установленного соосно с антенной на расстоянии 0,2 λ верх. впереди витков плоской спирали, основание конуса имеет диаметр 0,2 λ верх. и угол при вершине около 60°, вершина конуса направлена в центр спирали, а сам конус установлен внутри полого диэлектрического цилиндра, закрепленного на центральной части плоской спирали. 1 ил.

Модульная передающая активная фазированная антенная решетка и разворачиваемый излучатель (варианты) // 2557447

Изобретение относится к антенной технике, а именно к активным фазированным решеткам (АФАР), преимущественно к модульным передающим (МП) АФАР коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов. Технический результат - повышение эффективности за счет снижения потерь в полупроводящей среде и повышение надежности конструкции разворачиваемых излучателей. Для этого МП АФАР состоит из блока автоматизированного управления параметрами (БАУП), коммутатора информационных сигналов, из N модулей. Каждый модуль выполнен в виде автономной конструкции, погруженной в толщу земли, и включает блок формирования радиотракта, возбудитель, разворачиваемый излучатель и исполнительный механизм подъема-спуска излучателя. Каждый излучатель в исходном состоянии размещен в трубе, изолированной от влияния полупроводящей среды. Развертывание и свертывание излучателей осуществляется автоматически по сигналам от БАУП. В рабочем положении излучатели выдвинуты над поверхностью земли, чем обеспечивается снижение тепловых потерь в полупроводящей земле. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.