АНТЕННА Российский патент 1997 года по МПК H01Q11/10 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве передающей и приемной антенн.

Известны логопериодические вибраторные антенны. Недостатками этих антенн являются большие потери на отражение и малый коэффициент направленного действия, высокий уровень заднего и боковых лепестков диаграммы направленности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является плоская вибраторная логопериодическая антенна.

На фиг. 1 изображена антенна, где обозначено:
1 первое полотно антенны; 2 второе полотно антенны; 3 внешний экран коаксиального кабеля; 4 центральная жила коаксиального кабеля; 5 две несущие трубы; l₁.l₇, L₁.L₇ вибратор.

Особенности устройства и принципы работы плоской вибраторной логопериодической антенны описаны в. Антенна содержит два одинаковых по форме сужающихся полотен 1, 2, включающие вибраторы l₁ l₇, L₁ L₇. Вибраторы каждого полотна прикрепляются в несущей трубе 5 так, чтобы соседние вибраторы были направлены в противоположные стороны. Полотна располагаются горизонтально одно над другим, на расстоянии, равном примерно двумя диаметрам несущей трубы. Коаксиальный кабель прокладывают внутри нижней трубы, внешний экран 3 подсоединяют к наиболее широкой части первого полотна 1 путем пайки на входных клеммах к нижней трубе 5, а центральную жилу 4 подсоединяют к наиболее узкой части второго полотна 2 путем пайки к верхней трубе 5. Вибраторы отличаются друг от друга геометрическими размерами и резонируют на различных частотах f₁, f₂.f₇.

Недостатками известной антенны являются большие потери на отражение и малый коэффициент направленного действия, высокий уровень заднего и боковых лепестков диаграммы направленности.

Целью изобретения является уменьшение потерь на отражение, увеличение коэффициента направленного действия и уменьшение величины заднего и боковых лепестков диаграммы направленности.

Сущность изобретения заключается в том, что в антенне, содержащей два одинаковых по форме сужающихся полотна и коаксиальный кабель, внешний экран которого подсоединен к наиболее широкой части первого полотна, а центральная жила к наиболее узкой части второго полотна, каждое полотно выполнено в виде металлической пластины переменной толщины в форме треугольника, заканчивающейся металлическим штырем со стороны наиболее широкой части полотна, причем полотна расположены в одной плоскости зеркально-симметрично относительно друг друга с зазором между ними, при этом внешний экран коаксиального кабеля соединен с первым полотном по всей длине стороны образующей зазор, а металлические штыри соединены между собой контррефлектором, представляющим собой плоскую пластину, два противоположных края которой отогнуты по направлению к узкой части полотен.

На фиг. 2 представлена антенна, где обозначено:
1 первое полотно антенны; 2 второе полотно антенны; 3 - высокочастотный разъем; 4, 5 металлические штыри; 6 контррефлектор; 7 - покрытие контррефлектора; 8 внешний экран коаксиального кабеля; 9 - центральная жила коаксиального кабеля; 10 зазор между пластинами; L - расстояние равное половине длины волны сигнала на резонансной частоте; b - толщина треугольной пластины; c ширина треугольной пластины; С ширина треугольной пластины; γ₁,γ₃,γ₄ углы определяющие характеристики антенны.

На фиг. 3 представлено сечение треугольной металлической пластины, где обозначено:
b толщина пластины; γ₂ угол, определяющий волновое сопротивление зазора между пластинами.

На фиг. 4 представлена диаграмма направленности в горизонтальной плоскости для E составляющей, где обозначено:
1 прототип; 2 заявляемое изобретение.

Антенна содержит два одинаковых по форме сужающихся полотна 1 и 2 в виде металлических пластин переменной толщины в форме треугольников с зазором 10 между ними. В пластину полотна 1 встроен коаксиальный экранированный кабель, центральная жила 9 которого соединена с вершиной треугольной пластины второго полотна 2, а внешний экран 8 соединен по всей длине стороны образующей зазор 10 с материалом пластины полотна 1. Пластины полотен 1 и 2 расположены в одной плоскости зеркально-симметрично относительно друг друга и заканчиваются со стороны наиболее широких частей полотен штырями 4, 5, соединенными между собой пластинчатым плоским металлическим контррефлектором 6, концы которого отогнуты по направлению к вершинам треугольных пластин. На контррефлектор нанесено покрытие широкой части полотна 1 антенных расположен высокочастотный разъем 3, соединенный с коаксиальным кабелем.

Антенна работает следующим образом. Сигнал поступает через высокочастотный разъем 3 по экранированному коаксиальному кабелю. Антенна возбуждается со стороны узкой части полотен 1 и 2, так как центральная жила 9 коаксиального экранирванного кабеля подключается к вершине треугольной пластины полотна 2. Место зоны возбуждения колебаний определяется частотой сигнала и находится там, где половина длины волны сигнала на рабочей (резонансной) частоте равна L (фиг. 2). Контррефлектор 6 поглощает излучение в боковом и заднем направлениях. Увеличить коэффициент поглощения позволяет покрытие из материала с магнитными потерями 7 (фиг. 2).

Волновое сопротивление треугольной пластины определяется отношение ширины пластины к ее толщине (c/b) или углом γ₁ (фиг. 2). Величина угла γ₂ (фиг. 3) определяет волновое сопротивление зазора между полотнами 1 и 2. Величина угла γ₃ при вершине антенны определяет ширину максимума диаграммы направленности по половинной мощности.

Согласование волнового сопротивления антенны с окружающим пространством и волновым сопротивлением кабеля определяется соотношением углов γ₁,γ₂,γ₃ Экспериментально подобранное соотношение углов γ₁,γ₂,γ₃ позволяет согласовывать волновое сопротивление антенны и окружающего пространства и следовательно уменьшить потери на отражение, увеличить коэффициент направленного действия и уменьшить величину боковых и заднего лепестков диаграммы направленности, что видно из диаграммы направленности (фиг. 4).

Для улучшения согласования на нижней частоте и уменьшение излучения в направлении контррефлектора на концах пластин используются металлические штыри 4, 5, которые совместно с контррефлектором 6 образуют короткозамкнутую линию с длиной равной одной четвертой части длины волны на нижней рабочей частоте. На поверхность плоского металлического контррефлектора 6, края которого отогнуты под углом γ₄ по направлению к вершинам треугольных пластин и нанесено покрытие из материала с магнитными потерями 7, которое уменьшает уровень боковых и заднего лепестков диаграммы направленности (фиг. 2). Предлагаемое покрытие по сравнению с традиционным диэлектрическим покрытием позволяет увеличить коэффициент поглощения и следовательно дополнительно вносит вклад в уменьшение потери на отражение и увеличение коэффициента направленного действия (фиг. 4).

Кроме того, в предлагаемом изобретении расширяется диапазон рабочих частот вверх за счет того, что можно механически сделать сколь угодно острым и с большой точностью угол при вершине металлического треугольника, а благодаря отсутствию в предлагаемой антенне отдельных резонирующих элементов (вибраторов) зависимость коэффициента стоячей волны от частоты становится стабильной и монотонной.

Таким образом, прдлагаемая антенна имеет меньше потери на отражение, больший коэффициент направленного действия и незначительный уровень боковых и заднего лепестков диаграммы направленности по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве передающей и приемной антенн. Изобретение позволяет увеличить коэффициент направленного действия, уменьшить потери на отражение и уменьшить величину боковых и заднего лепестков диаграммы направленности. Антенна содержит два одинаковых по форме сужающихся полотна 1 и 2 в виде металлических треугольных пластин перемененной толщины, заканчивающихся металлическими штырями 4, 5 со стороны наиболее широкой части полотен, и коаксиальный кабель с внешним экраном 8 и центральной жилой 9. Пластины полотен 1 и 2 расположены в одной плоскости зеркально-симметрично относительно друг друга с зазором 10 между ними. Внешний экран 8 коаксиального кабеля соединен с пластиной полотна 1 по всей длине стороны треугольника, образующей зазор, центральная жила 9 коаксиального кабеля подсоединяется к вершине треугольной пластины полотна 2. Со стороны наиболее широкой части полотна 1 расположен высокочастотный разъем 3. Металлические штыри 4, 5 соединены между собой контррефлектором 6, края которого отогнуты в направлении к вершинам треугольных пластин полотен 1 и 2. На контррефлектор нанесено покрытие из материала с магнитными потерями 7. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Антенна, содержащая два одинаковых по форме сужающихся полотна и коаксиальный кабель, внешний экран которого подсоединен к наиболее широкой части первого полотна, а центральная жила к наиболее узкой части второго полотна, отличающаяся тем, что каждое полотно выполнено в виде металлической пластины переменной толщины в форме треугольника, заканчивающейся металлическим штырем со стороны наиболее широкой части полотна, причем полотна расположены в одной плоскости зеркально-симметрично относительно друг друга с зазором между ними, при этом внешний экран коаксиального кабеля соединен с первым полотном по всей длине стороны, образующей зазор, а металлические штыри соединены между собой контррефлектором, представляющим собой плоскую пластину, два противоположные края которой отогнуты по направлению к узкой части полотен. 2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что плоская пластина выполнена с покрытием из материала с магнитными потерями.