ШИРОКОПОЛОСНЫЙ РЕФЛЕКТОР Российский патент 1998 года по МПК H01Q15/14 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, может быть использовано в широком диапазоне радиоволн: от КВ до СВЧ.

Известно, что одним из способов повышения коэффициента усиления антенны является использование рефлектора. Эффективность рефлектора оценивается минимальными размерами, простотой конструкции и возможностью работы в широкой полосе частот.

Широкое применение получил рефлектор в виде вибратора, установленного на расстоянии 0,25 λ от основного вибратора и возбужденного так, что создаваемая им напряженность поля в сторону основного вибратора синфазна, а в противоположную сторону противофазна [1] (аналог). Такая система вибраторов работает в полосе частот 15 - 20%, так как линейный вибратор является резонансной системой. Расширение полосы частот линейного вибратора ограничено изменением формы диаграммы направленности, уменьшением КНД, изменением входного сопротивления вибратора, что нарушает согласование фидера с вибратором [2].

Для работы в широкой полосе частот применяется рефлектор [3] (прототип) в виде проволочной рамки, две противоположные вершины которой гальванически связаны с тепловым вибратором, расположенным в плоскости, перпендикулярной плоскости рамки. К другой диагонали рамки с помощью стоек прикреплен излучатель. Работа широкополосного рефлектора основана на том, что поле излучателя, аналогичное полю электрического диполя, наводит в рефлекторе поле, аналогичное полю магнитного диполя. В результате взаимодействия полей образуется однонаправленное излучение в сторону излучателя. Недостатками прототипа являются: наличие рамки и связанная с ней дополнительная парусность, необходимость крепления петлевого вибратора к рамке таким образом, чтобы плоскость рамки и плоскость петлевого вибратора были перпендикулярны.

Задачей изобретения является создание рефлектора, обеспечивающего полосу рабочих частот более 30% при одновременном упрощении взаимного расположения элементов рефлектора. Указанный технический результат достигается тем, что рефлектор содержит два параллельных петлевых вибратора, расположенных соосно на расстоянии 0,25 λ_max друг от друга и при этом симметрично относительно излучателя, причем плоскость задних кромок петлевых вибраторов расположена на расстоянии 0,14 λ_max от плоскости излучателя.

Широкополосный рефлектор представлен на фиг. 1, 2.

Широкополосный рефлектор (фиг. 1) состоит из двух замкнутых, пассивных, петлевых вибраторов длиной 0,52 λ_max, расположенных соосно и разнесенных между собой на расстояние 0,25 λ_max. Плоскости петель параллельны как друг другу, так и плоскости ZOX, в которой колеблется вектор напряженности электрического поля E. Точки a и b являются точками симметрии, а линия ab - линией нулевого потенциала. Симметричный активный излучатель устанавливается симметрично относительно петлевых вибраторов на расстояние 0,14 λ_max вдоль оси OX от плоскости задних кромок петлевых вибраторов таким образом, чтобы вектор электрического поля E был параллелен плоскостям петлевых вибраторов. Заметим, что в качестве активного излучателя может быть использован любой симметричный излучатель с размерами порядка 0,5 λ_max.

Предлагаемый широкополосный рефлектор позволяет усилить излучение в сторону активного излучателя и получить минимальный уровень обратного излучения в диапазоне волн λ_max/λ_min= 1,5-1,7.
Широкополосный рефлектор работает следующим образом. Активный излучатель наводит в петлевых вибраторах поля, которые с первичным излучателем образуют электродинамическую пару "магнитный диполь - электрический диполь" , которая широкополосна с точки зрения образования однонаправленного излучения. Это явление лежит в основе предлагаемого рефлектора и хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Для доказательства работоспособности широкополосного рефлектора и рассматриваемой полосе частот, т.е. более 30%, авторами проведен эксперимент в двух диапазонах частот: 170 - 250 МГц и 400 - 800 МГц. В качестве активного излучателя была взята диапазонная антенна [4]. В ходе эксперимента проводились измерения диаграммы направленности в E и H плоскостях, после чего оценивался уровень излучения антенны в задней полусфере по отношению к максимальному уровню излучения главного лепестка диаграммы направленности. Результаты эксперимента показаны на фиг. 2, где приведена зависимость значений уровня обратного излучения от приведенной длины рефлектора L/λ, где L - длина рефлектора. Анализ полученных результатов показывает, что широкополосный рефлектор подавляет обратное излучение до уровня - 16 дБ в полосе частот до 70% и до уровня - 12 дБ в полосе частот до 200%.

Полученные экспериментальные данные убедительно показывают, что предлагаемый широкополосный рефлектор позволяет достичь положительного технического результата.

Источники информации
1. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Часть 1. - М.: Связь, 1977. с. 188.

2. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. - М.Л.: Энергия, 1966. 648 с.

3. Кисмерешкин В. П. Проволочный рефлектор. авт. св. 216803, H 01 Q 15/14, 1968.

4. Харченко К.П., Мартынов П.П., Кисмерешкин В.П. Диапазонная антенна. авт. св. 191647, H 01 Q 9/28, 28.03.67.

Широкополосный рефлектор относится к антенной технике и может быть использовано в широком диапазоне волн: от КВ до СВЧ. Целью изобретения является увеличение рабочей полосы пропускания частот на основе простой конструкции широкополосного рефлектора, выполненного в виде двух замкнутых пассивных соосно разнесенных петлевых вибраторов, которые, будучи отнесенными от плоскости активного излучателя и симметрично расположенными относительно него на определенное расстояние, позволяют достичь минимального обратного излучения в диапазоне волн λ_max/λ_min= 1,5-1,7. 2 ил.

Широкополосный рефлектор, содержащий петлевой вибратор, возбуждаемый излучателем, отличающийся тем, что содержит дополнительный идентичный петлевой вибратор, расположенный соосно на расстоянии 0,25 λ_max от первого, причем оба петлевых вибратора расположены симметрично относительно излучателя и плоскость их задних кромок находится на расстоянии 0,14 λ_max от плоскости излучателя, при этом λ_max/λ_min= 1,5-1,7.о