Симметричная вибраторная антенна с симметрирующим устройством
Владельцы патента RU 2724963:
Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" (RU)
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемопередающей антенны. Целью изобретения является создание вибраторной антенны для не горизонтального расположения с компактным симметрирующим устройством для формирования без искажений круговой диаграммы направленности в плоскости, ортогональной вибратору. Поставленная цель достигается тем, что вибраторная антенна с симметрирующим устройством состоит из двух плеч, выполненных из металлических трубок, размещенных на трубе из диэлектрического материала, между которыми спирально намотано симметрирующее устройство из коаксиального кабеля, имеющего центральный проводник, изоляцию, внешний проводник, представляющий собой медную цельнотянутую трубку длиной, равной половине длины радиоволны с учетом коэффициента укорочения коаксиального кабеля симметрирующего устройства, один конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с одним плечом симметричной вибраторной антенны, другой конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с другим плечом симметричной вибраторной антенны и с внутренним проводником подводящего коаксиального фидера, проходящего через внутреннюю полость трубы и отверстие в трубе, концы внешнего проводника симметрирующего устройства и конец внешнего проводника подводящего коаксиального фидера соединены между собой перемычками. К достоинствам предлагаемой симметричной вибраторной антенны с симметрирующим устройством относится: возможность использования в системах с линейной поляризацией волны произвольной ориентации, в том числе наклонной, вертикальной, горизонтальной; формирование круговой диаграммы направленности антенны в плоскости, ортогональной оси вибратора; возможность защиты от неблагоприятных механических (песок, пыль и т.п.) и климатических (дождь, снег, роса, морская соль и т.п.) воздействий за счет компактности конструкции симметрирующего устройства и возможности его размещения совместно с симметричным разрезным вибратором в герметичном кожухе. 3 ил.
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемопередающей антенны.
Известна симметричная вибраторная антенна, имеющая два плеча длиной 0,25λ (где λ - длина волны), соединенная с коаксиальным фидером и симметрирующим устройством в виде петли, или U-колена, длиной 0,5λ [1]. Антенна имеет круговую диаграмму направленности в плоскости, ортогональной вибратору.
Недостатком данной вибраторной антенны является то, что при наклонном расположении антенны полуволновая петля, располагаемая вдоль одного из плеч симметричного вибратора и соизмеримая с его длиной, будет вносить искажения в диаграмму направленности антенны.
Целью изобретения является создание вибраторной антенны для не горизонтального расположения с компактным симметрирующим устройством для формирования без искажений круговой диаграммы направленности в плоскости, ортогональной вибратору.
Поставленная цель достигается тем, что вибраторная антенна с симметрирующим устройством состоит из двух плеч, выполненных из металлических трубок, размещенных на трубе из диэлектрического материала, между которыми спирально намотано симметрирующее устройство из коаксиального кабеля, имеющего центральный проводник, изоляцию, внешний проводник, представляющий собой медную цельнотянутую трубку длиной, равной половине длины радиоволны с учетом коэффициента укорочения коаксиального кабеля симметрирующего устройства, один конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с одним плечом симметричной вибраторной антенны, другой конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с другим плечом симметричной вибраторной антенны и с внутренним проводником подводящего коаксиального фидера, проходящего через внутреннюю полость трубы и отверстие в трубе, концы внешнего проводника симметрирующего устройства и конец внешнего проводника подводящего коаксиального фидера соединены между собой перемычками.
Сущность изобретения поясняется рисунками. Фиг. 1 приведен внешний вид в разрезе симметричной вибраторной антенны с симметрирующим устройством, на Фиг. 2 приведен результат измерения коэффициента стоячей волны (КСВ), на Фиг. 3 приведены результаты измерений активного сопротивления R, реактивного сопротивления X, импеданса |Z| симметричной вибраторной антенны с симметрирующим устройством.
Симметрична вибраторная антенна с симметрирующим устройством, состоит из вибратора, имеющего плечо 1 и плечо 2, симметрирующего устройства 3, трубы 4 и подводящего коаксиального фидера 5.
Труба 4 имеет полость 6 и отверстие 7.
Плечо 1 и плечо 2 выполнено из тонкостенной металлической трубки.
Симметрирующее устройство 3 выполнено из коаксиального кабеля, имеющего центральный проводник 8, изоляцию 9 и внешний проводник 10, которая представляет собой медную цельнотянутую трубку.
Коаксиальный фидер 5 выполнен из коаксиального кабеля, имеющего внутренний проводник 11, изоляцию 12, внешний проводник 13 и оболочку 14.
На трубе 4 закреплены плечо 1 и плечо 2, а между ними симметрирующее устройство 3.
Один конец внутреннего проводника 8 симметрирующего устройства 3 соединен с плечом 1. Другой конец центрального проводника 8 симметрирующего устройства 3 соединен с плечом 2 и с внутренним проводником 11 подводящего коаксиального фидера 5, который проходит через отверстие 7 и полость 6 в трубе 4.
Концы внешнего проводника 10 симметрирующего устройства 3 соединены между собой перемычкой 15 и с концом внешнего проводника 13 подводящего коаксиального фидера 5 перемычкой 16.
Коаксиальный фидер 5 является несимметричной линией. Токи на внешнем проводнике 13 и на внутреннем проводнике 11 коаксиального фидера имеют одинаковое направление. Поэтому при возбуждении симметричного вибратора посредством коаксиального фидера 5 используется симметрирующее устройство 3, которое позволяет запитать симметричную нагрузку посредством несимметричной линии.
Симметричная вибраторная антенна с симметрирующим устройством работает следующим образом. Энергия коаксиального фидера 5 распределяется по двум ветвям:
- внутренний проводник 11 - плечо 2;
- внутренний проводник 11 - внутренний проводник 8 симметрирующего устройства 3 - плечо 1.
Ветвь внутренний проводник 11 - внутренний проводник 8 симметрирующего устройства 3 - плечо 1 длиннее ветви внутренний проводник 11 - плечо 2 на 0,5λ. Поэтому в точках соединения плеча 1 и плеча 2 с внутренним проводником 8 симметрирующего устройства 3 образуются токи, одинаковые по величине и противоположные по фазе, что обеспечивает симметричное питание вибратора.
Эффективность работы экспериментального образца симметричной вибраторной антенны с симметрирующим устройством проведены с использованием анализатора антенн типа АА-1000 в режиме подключения к персональному компьютеру.
На Фиг. 2 представлены результаты измерения КСВ изготовленного экспериментального образца волнового вибратора с симметрирующим устройством. Анализ представленных результатов измерения показывает, что по уровню КСВ=1,5 ширина полосы достигает 85 МГц, что составляет величину порядка 13% от центральной частоты, равной 650 МГц.
На Фиг. 3 - результаты измерений активного R, реактивного X сопротивлений и импеданса |Z| антенной системы. Активное входное сопротивление симметричной вибраторной антенны с симметрирующим устройством в указанной полосе близко к 50 Ом, что обеспечивает хорошее согласование ее с коаксиальным фидером с волновым сопротивлением 50 Ом.
К достоинствам предлагаемой симметричной вибраторной антенне с симметрирующим устройством относится:
- возможность использования в системах с линейной поляризацией волны произвольной ориентации, в том числе наклонной, вертикальной, горизонтальной;
- формирование круговой диаграммы направленности антенны в плоскости ортогональной оси вибратора;
- возможность защиты от неблагоприятных механических (песок, пыль и т.п.) и климатических (дождь, снег, роса, морская соль и т.п.) воздействий за счет компактности конструкции симметрирующего устройства и возможности его размещения совместно с симметричным разрезным вибратором в герметичном кожухе.
Источник информации.
1. Верещагин Е.М. Антенны и распространение волн. Военное издательство министерства обороны СССР. М. - 1964. 240. (с. 151-153).
Симметричная вибраторная антенна с симметрирующим устройством состоит из двух плеч, выполненных из металлических трубок, между которыми размещено симметрирующее устройство из коаксиального кабеля, имеющего центральный проводник, изоляцию, внешний проводник длиной, равной половине длины радиоволны с учетом коэффициента укорочения коаксиального кабеля симметрирующего устройства, один конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с одним плечом симметричной вибраторной антенны, другой конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с другим плечом симметричной вибраторной антенны и с внутренним проводником подводящего коаксиального фидера, концы внешнего проводника симметрирующего устройства и конец внешнего проводника подводящего коаксиального фидера соединены между собой перемычками, отличающаяся тем, что два плеча, выполненных из металлических трубок, размещены на трубе из диэлектрического материала, между которыми спирально намотано симметрирующее устройство из коаксиального кабеля, имеющего центральный проводник, изоляцию, внешний проводник которой представляет собой медную цельнотянутую трубку длиной, равной половине длины радиоволны с учетом коэффициента укорочения коаксиального кабеля симметрирующего устройства, один конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с одним плечом вибраторной антенны, другой конец внутреннего проводника симметрирующего устройства соединен с другим плечом вибраторной антенны и с внутренним проводником подводящего коаксиального фидера, проходящего через внутреннюю полость трубы и отверстие в трубе.
