СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР Российский патент 1994 года по МПК H01Q9/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, в частности, предлагаемый симметричный вибратор может быть использован в качестве слабонаправленного приемопередающего ультракоротковолнового вибратора, в качестве элемента антенной решетки или в качестве облучателя зеркальных антенн.

Цель изобретения - разработка симметричного вибратора, обеспечивающегося работу с двумя ортогональными поляризациями при равенстве диапазонов рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, что в известном симметричном вибраторе, содержащем плоские плечи, у которых примыкающие друг к другу концы заострены и подключены к первому питающему фидеру, плечи выполнены из металлических пластин, длина и ширина которых соотносятся как 0,9. . . 1,5. Параллельно боковым кромкам пластин симметрично относительно поперечной оси симметричного вибратора установлены на удалении (0,03. . . 0,06) λ_макс (λ _макс - максимальная длина волны рабочего диапазона отрезки проводников диаметров (0,01. . . 0,02) λ_макс. Периферийные концы отрезков замкнуты на кромки пластин, а их средние точки подключены к второму питающему фидеру, причем изгибы отрезков проводников повторяют форму кромок пластин на участках, где они расположены. Длина каждого отрезка проводника составляет 0,45. . . 0,55 от периметра одной металлической пластины. Кромки заостренных концов пластин образуют угол 80. . . 120^о. Периметр пластины каждого плеча выбран в пределах (0,7. . . 0,8)λ _макс. Плоские плечи вибратора могут быть выполнены не из сплошных, а в виде радиально расходящихся от точек подключения к фидеру отрезков проводников. В этом случае их внешние концы замкнуты друг с другом дополнительным отрезком провода, связанным электрически с проводниками, установленными параллельно боковым кромкам плеч.

Указанная новая совокупность признаков обусловливает различное протекание высокочастотных (в. ч. ) токов по плечам вибратора, при его возбуждении от первого или второго питающего фидера. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность работы антенны с двумя ортогональными поляризациями.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - рисунки, поясняющие принцип работы антенны; на фиг. 3 - варианты исполнения; на фиг. 4 и 5 - результаты экспериментальных исследований.

Симметричный вибратоp состоит из двух плоских плеч, выполненных из металлических пластин 1 длиной А и шириной В. Примыкающие друг к другу концы пластин 1 заострены так, что их боковые кромки образуют угол α, а вершины в точках а-а' подключены к первому питающему фидеру 2. Вдоль боковых кромок пластин 1 на расстоянии с установлены симметрично относительно поперечной оси о-о' вибратора отрезки 3 проводников, а расстояние с измерено между кромкой пластины и осью отрезка 3. Отрезки 3 изогнуты, повторяя форму изгибов кромок пластин 1. Внешние концы отрезка 3 замкнуты на кромки пластин, а их средние точки б-б' подключены к второму питающему фидеру 4. Длина l каждого из отрезков 3 составляет 0,45. . . 0,55 от периметра р одной пластины 1. Длина А и ширина В каждой пластины соотносятся как 0,9. . . 1,5, а периметр каждой пластины выбран в пределах (0,7. . . 0,8) λ_макс. Форма плоских плеч вибратора может быть различной: ромбической (фиг. 3а); частью круга (фиг. 3б); в виде радиально расходящихся от точек подключения отрезков проводников (фиг. 3в). В последнем случае внешние концы радиально расходящихся проводников электрически связаны друг с другом дополнительными проводниками 5, которые, в свою очередь, электрически связаны с отрезками 3 (см. фиг. 3в). Число радиально расходящихся проводников выбирается из условия, чтобы расстояния l между точками их подключения к проводникам 5 не превышали (0,08. . . 0,09)р (фиг. 3в).

Симметричный вибратор работает следующим образом.

При питании антенны от входа б-б' (фиг. 2а) в. ч. токи проводимости протекают по отрезкам 3 и по кромке внешнего конца металлической пластины. Если в каждом поперечном сечении вибратора разложить векторы токов на составляющие, то видно, что вертикальные компоненты взаимно компенсируются, а продольные (горизонтальные) синфазны. Следовательно, каждое плечо вибратора можно представить как излучающий элемент с горизонтальным вектором тока. Два плеча образуют двухэлементную решетку горизонтальных излучателей. При питании вибратора от входа а-а' (фиг. 2б) в. ч. токи протекают вдоль плеча и кроме того в противоположную сторону по отрезкам 3. Т. е. в данном случае антенну можно трактовать как вертикальный шунтовой вибратор. Таким образом, в единой конструкции реализуется одновременная и независимая работа по двум каналам с развязкой по поляризации. Показанные на фиг. 4 значения КБВ (I - по входу а-а', II - по входу б-б') подтверждают фактическое совпадение диапазонов рабочих частот по согласованию для двух входов антенны. При этом КБВ 0,4 во всем рабочем диапазоне. На фиг. 5 показаны диаграммы направленности (ДН) по входам а-а' и б-б' соответственно по вертикальной и горизонтальной поляризациям, ДН по двум каналам без искажений. Последнее подтверждается измерением развязки каналов а-а' и б-б': величина развязки во всем рабочем диапазоне не хуже 34 дБ. Аналогичные результаты получены и при выполнении плеч вибратора в формах, показанных на фиг. 1 и 3, в том числе и при выполнении их в виде пучка проводников (фиг. 3в). В последнем случае использованы в каждом плече по семь проводников диаметром по 5 мм, связанных на концах проводником такого же диаметра.

От использования заявленной антенны в сравнении с прототипом следует ожидать следующих технических преимуществ: возможности независимой работы двух каналов с разносом по поляризации, на двух ортогональных линейных поляризациях; обеспечения дуплексной работы с разносом по поляризации; при подключении выходов через фазовращатель, обеспечивается работа с вращающейся поляризацией.

Перечисленные технические преимущества дают основание ожидать повышения устойчивости функционирования радиолинии в условиях возможных поляризационных замираний, повышения мобильности при необходимости перевода работы антенны с вертикальной на горизонтальную поляризацию. (56) Айзенберг Г. З. и др. Коротковолновые антенны. Р. лс. , 1985, с. 265, рис. 13.1 г.

Использование: в качестве слабонаправленного приемопередающего УКВ вибратора, элемента антенной решетки или облучателя зеркальной антенны. Сущность изобретения: в симметричный вибратор, содержащий два плоских плеча с углами, обращенными друг к другу, к вершинам которых подключен первый питающий фидер. Плоские плечи выполнены длиной 0,9 - 1,5 от их ширины, углы, обращенные друг к другу, выбраны равными 80 - 120, введены отрезки проводников, длина которых составляет 0,45 - 0,55 от периметра плоских плеч, который выбран равным (0,7 - 0,8) λ_макс и диаметр составляет (0,02 - 0,01) λ_макс . Отрезки проводников установлены симметрично относительно поперечной оси симметричного вибратора и параллельно боковым кромкам плеч на расстоянии (0,03 - 0,06) λ_макс от них. 5 ил.

СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР, содержащий два плоских плеча с углами, обращенными один к другому, к вершинам которых подключен первый питающий фидер, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работы на двух ортогональных поляризациях, при равенстве диапазонов рабочих частот, плоские плечи выполнены длиной 0,9 - 1,5 их ширины, углы, обращенные один к другому, равны 80 - 120^o, введены отрезки проводников, длина которых составляет 0,45 - 0,55 периметра плоских плеч, который выбран равным (0,7 - 0,8) λ_макс и диаметр которых составляет (0,02 - 0,01) λ_мах и которые установлены симметрично относительно поперечной оси симметричного вибратора и параллельно боковым кромкам плоских плеч на расстоянии (0,03 - 0,06) λ_мах от них, введен второй питающий фидер, который подключен к средним точкам отрезков проводников, а концы отрезков проводников подключены к кромкам плоских плеч, где λ_мах - максимальная длина волны рабочего диапазона.