ПОЛУВОЛНОВОЙ ВИБРАТОРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01Q9/00 

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использовано в качестве отдельного облучателя или элемента антенной решетки.

Цель изобретения улучшение согласования с питающим фидером в 20%-ной полосе частот и упрощение настройки.

На фиг. 1 представлена конструкция полуволнового вибраторного излучателя, общий вид; на фиг. 2 топология печатной платы симметрирующего и согласующего устройства.

Полуволновой вибраторный излучатель содержит печатную плату 1, установленную в металлическом корпусе 2, диэлектрические изоляторы 3, обеспечивающие механическое крепление плечей вибратора 4, диэлектрическое наполнение 5, обеспечивающее герметичность устройства. К плате 1 электрически присоединены плечи излучающего вибратора 4. Излучатель запитывается через коаксиальный разъем 6. На плате 1 выполнен согласующий четвертьволновый трансформатор 7, равновесный делитель на два 8, симметрирующий полуволновый шлейф 9, короткозамкнутые шлейфы 10, подвижные проводящие перемычки 11, контактные площадки крепления плечей вибратора 4. Все элементы платы выполнены на несимметричной микрополосковой линии. Плата выполнена из двустороннего фольгированного диэлектрического материала с ε10.

Полуволновый вибраторный излучатель работает следующим образом.

Противофазность питания плеч вибратора 4 осуществляется за счет симметрирующего полуволнового шлейфа 9. Равенство амплитуд волн возбуждения плеч вибратора 4 обеспечивается равновесным делителем на два 8. Высокочастотный сигнал подводится (снимается на прием) от разъема 6 к делителю 8 через четвертьволновый согласующий трансформатор 7. Известно, что импеданс полуволнового вибратора в полосе частот около резонансной частоты ведет себя, как импеданс последовательного колебательного контура с потерями. Мнимая часть импеданса меняет знак с минуса на плюс.

Известно также, что существует возможность компенсации мнимой части импеданса последовательного колебательного контура путем включения параллельно ему параллельного колебательного контура. На частоте резонанса параллельный колебательный контур имеет большое сопротивление и практически не оказывает влияния на импеданс вибратора. Выбрав соответствующим образом волновое сопротивление ρ параллельного колебательного контура, можно скомпенсировать мнимую часть импеданса вибратора на краях рабочего диапазона частот, чем и достигается более широкополосное согласование вибратора с питающей линией. В рассматриваемом излучателе параллельный колебательный контур выполнен в виде четвертьволновых короткозамкнутых согласующих шлейфов 10, включенных параллельно импедансу плечей вибратора 4. Грубая настройка излучателя в рабочем диапазоне частот производится путем изменения длин излучающих плечей вибратора 4, изменением длины и ширины симметрирующего шлейфа 9, изменением ширины и длины согласующего трансформатора 7. В настоящее время существуют довольно точные математические модели, описывающие устройства на микрополосковых линиях. Расчет излучателя с применением этих моделей позволяет избежать грубой и экспериментальной регулировки платы и получить теоретически основные размеры топологии платы (ширину и длину согласующего трансформатора, симметрирующего шлейфа, ширину согласующих шлейфов 10).

Точная настройка излучателя в полосе рабочих частот осуществляется экспериментально перемещением проводящих перемычек 11 (замыкающих согласующие шлейфы на корпус) вдоль согласующих шлейфов 10.

Большая эффективность симметрирующего и согласующего устройства обусловлена тем, что в предлагаемой конструкции применено симметрирующее и согласующее устройство, имеющее функционально разделенные элементы: согласующий четвертьволновой трансформатор, симметрирующий полуволновой шлейф, короткозамкнутые на концах шлейфы, длина которых приблизительно равна четверти длины волны, каждый из которых выполняет определенную задачу, что позволяет изменять параметры элементов, эффективно решать задачу минимизации уровня согласования излучателя в заданной полосе частот. Кроме того, устраняется электромагнитная связь между излучающим устройством-вибратором и согласующим устройством короткозамкнутыми на концах шлейфами, что приводит к упрощению настройки излучателя, особенно в составе антенных решеток.

Использование: антенно-фидерные устройства (отдельный облучатель или элемент антенной решетки). Сущность изобретения: в полуволновой вибратор введено симметрирующее устройство, выполненное из короткозамкнутых шлейфов определенной длины , а также из согласующего четвертьволнового трансформатора и симметрирующего полуволнового шлейфа. Осуществляется точная настройка излучателя в полосе рабочих частот путем перемещения проводящих перемычек, замыкающих солгласующие шлейфы на корпус. Возможно выполнение устройства на печатной плате. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ПОЛУВОЛНОВОЙ ВИБРАТОРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий два четвертьволновых плеча, симметрирующее устройство, выполненное в виде полуволнового отрезка линии передачи, и согласующее устройство, выполненное в виде двух короткозамкнутых на концах шлейфов, подключенных к точками возбуждения плеч вибраторов, отличающийся тем, что, с целью улучшения согласования с питающим фидером в 20% -ной полосе частот и упрощения настройки, короткозамкнутые шлейфы размещены вне четвертьволновых плеч, ориентированы по нормали к ним, один из короткозамкнутых шлейфов выполнен с электрической длиной l₁= (0,11-0,25)λ_эф, а другой короткозамкнутый шлейф выполнен с электрической длиной l₂= (0,25-0,35)λ_эф, где λ_эф средняя рабочая длина волны. 2. Излучатель по п.1, отличающийся тем, что симметрирующее и согласующее устройства выполнены на печатной плате с диэлектрической проницаемостью ε = 10 на основе несимметричной полосковой линии, при этом отношение ширины полоска L к толщине H подложки печатной платы определены из соотношения L (4 5)H.