АНТЕННА Российский патент 1997 года по МПК H01Q21/24 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в составе радиотехнических систем, функционирующих в условиях воздействиях помех.

Известна ненаправленная в азимутальной плоскости антенна с вертикальной поляризацией, состоящей из излучателей, расположенных эквидистантно по вертикали на цилиндрической опорной стойке [1]
Известна турникетная антенная, содержащая симметричный вибратор и направленные ответвители в виде металлических проводников с диэлектрическими прокладками и четыре дополнительных вибратора [2]
Наиболее близкой по техническому исполнению к предложенной антенне является турникетная антенна [3, с.251, рис. 10.8а] Последняя состоит из двух взаимно перпендикулярных вибраторов с совмещенными центрами.

Недостатками известных антенн является то, что они не способны функционировать в условиях взаимодействия помех.

Изобретение направлено на решение задачи формирования нуля диаграммы направленности (ДН) антенны в заданном направлении.

Решение подобной задачи возможно в том случае, если в антенну, состоящую из двух взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с совмещенными центрами, перпендикулярно плоскости размещения электрических вибраторов включен третий электрический прибор, центр которого совпадает с совмещенными центрами первых двух электрических вибраторов, входы электрических вибраторов подключены к выходам делителя мощности, обеспечивающего синфазное деление мощности между выходами, причем для заданных распределения тока и направления θ_o, Φ_o электрические размеры плеч L_x, L_y, L_z электрических вибраторов должны удовлетворять системе уравнений [4]

где

x, y, z переменные интегрирования;
I_x(x), I_y(y), I_z(z) комплексные амплитуды тока вдоль электрических вибраторов.

На фиг.1 изображена предложенная антенна; на фиг.2 подключение питания к антенне; на фиг.3 ДН предложенной антенны при заданном направлении нуля ДН; на фиг.4 сечение ДН для различных значений угла Φ.

В таблице приведены электрические размеры плеч электрических вибраторов, позволяющие сформировать нуль ДН антенны в некоторых заданных направлениях.

Антенна состоит из двух взаимно перпендикулярных электрических вибраторов 1 и 2 с совмещенными центрами, электрические размеры которых соответственно равны L_x и L_y (фиг.1). Перпендикулярно плоскости размещения электрических вибраторов 1 и 2 включен третий электрический вибратор 3, центр которого совпадает с совмещенными центрами электрических вибраторов 1 и 2, а электрический размер плеча электрического вибратора 3 равен L_z. Входы электрических вибраторов 1 и 2 подключены к выходам делителя мощности 4, который имеет один вход (фиг. 2). Для заданных распределения тока и направления q_o, Φ_o электрические размеры плеч L_x, L_y, L_z электрических вибраторов должны удовлетворять системе уравнений (1) и могут выбираться с учетом дополнительных требований, о которых будет сказано далее.

Работает устройство следующим образом.

Декартова система координат выбрана таким образом, чтобы электрический вибратор 1 был ориентирован вдоль оси OX, электрический вибратор 2 вдоль оси OY, а электрический вибратор 3 вдоль оси OZ (фиг.1). В заданном направлении θ_o, Φ_o в сферической системе координат, относящейся к данной декартовой системе координат, нуль векторной ДН может быть сформирован, если θ и Φ компоненты векторной ДН обращаются в нуль [4] т.е. для данной антенны должна выполняться система уравнений (1). Из (1) следует, что электрические размеры плеч вибраторов L_x, L_y, L_z для формирования нуля ДН антенны в направлении q_o, Φ_o при данных комплексных амплитудах тока вдоль электрических вибраторов 1, 2 и 3 могут быть рассчитаны при фиксированных размерах одного из электрических вибраторов. Выбор опорного электрического вибратора осуществляется из условия не равенства нулю тригонометрического сомножителя перед соответствующей проекции векторной ДН в системе уравнений (1). Из существующего континуума решений размеры плеч L_x, L_y, L_z электрических вибраторов могут быть получены из дополнительных требований, к которым, в частности могут быть отнесены: направление максимума излучения, равномерность ДН, размеры электрических вибраторов и т.д.

В таблице приведены значения электрических размеров плеч L_x, L_y, L_z электрических вибраторов 1, 2 и 3 позволяющие сформировать нуль ДН антенны для случая синусоидального распределения токов, которое является наиболее распространенным для тонких электрических вибраторов, в некоторых заданных направлениях в верхней полуплоскости. В нижней полуплоскости нуль ДН может быть сформирован при тех же L_x, L_y, L_z, но и Φ_o увеличатся на π.

На фиг. 3 приведена ДН предложенной антенны для первого заданного в таблице направления, а на фиг.4 сечение ДН при различных значениях угла v.

Таким образом, получаемый технический результат, достигаемый в результате введения в антенну, состоящую из двух взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с совмещенными центрами, перпендикулярно плоскости размещения электрических вибраторов третьего электрического вибратора, центр которого совпадает с совмещенными центрами первых двух электрических вибраторов, а входы электрических вибраторов подключены к выходам делителя мощности, обеспечивающего синфазное деление мощности между выходами, заключается в формировании нуля ДН антенны в заданном направлении.

Источники информации.

1. Авт.св. N 1712991 H 01 Q 9/32 РФ Бюл. N 6 от 15.02.92.

2. Авт.св. N 1075343 H 01 Q 21/24 РФ Бюл.N 7 от 23.02.84.

3. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов. М. Высш.шк. 1988. с. 432.

4. Вахрах Л.Д. Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета). М. Советское радио, 1974. с.232.

Использование: изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в составе радиотехнических систем, функционирующих в условиях воздействия помех. Сущность изобретения: антенна состоит из трех взаимноперпендикулярных электрических вибраторов с совмещенными центрами. Входы электрических вибраторов подключены к делителю мощности, обеспечивающему синфазное деление мощности между выходами. Электрические размеры плечей электрических вибраторов для заданных распределения тока и направления должны удовлетворять приведенной системе уравнений. 4 ил., 1 табл.

Антенна, состоящая из двух взаимно перпендикулярных электрических вибраторов с совмещенными центрами, отличающаяся тем, что перпендикулярно к плоскости размещения электрических вибраторов включен третий электрический вибратор, центр которого совпадает с совмещенными центрами первых двух электрических вибраторов, входы электрических вибраторов подключены к выходам делителя мощности, обеспечивающего синфазное деление мощности между выходами, причем для заданных распределения тока и направления θ_o, Φ_o электрические размеры плеч L_x, L_y, L_z электрических вибраторов должны удовлетворять системе уравнений

где



X, Y, Z переменные интегрирования;
I_x(x), I_y(y), I_z(z) комплексные амплитуды тока вдоль электрических вибраторов.