МАЛОГАБАРИТНЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ВИБРАТОР Российский патент 1999 года по МПК H01Q9/16 

Изобретение относится к области радиотехники, к антенно-фидерной технике, и может быть использовано для построения различных типов широкополосных радио и телевизионных антенн.

Среди известных вибраторных антенн существует большое разнообразие симметричных и несимметричных антенн, способов их питания и конструктивного исполнения в виде металлических труб, пластин и т.п. или в микрополосковом исполнении (Айзенберг Г. З. Антенны ультрокоротких волн. М., 1957, с.254-265), (Марков Г. Т., Сазонов Д.М. Антенны. М., Энергия, 1975, с. 335-346), (Панченко Б. А. , Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М., Радио и связь, 1986).

Наиболее близким к изобретению является симметричный вибратор с линией питания в виде коаксиальной линии (Айзенберг Г.З. Антенны ультрокоротких волн, с. 260, 261). Внешний и внутренний проводники коаксиальной линии у таких вибраторов непосредственно соединены с плечами вибратора.

Недостатком таких вибраторов являются:
1. Узкая полоса пропускания согласования антенны с питающей линией, фидером, поскольку в ближнем поле излучающей системы создается запас электромагнитной энергии, и антенна оказывается подобна резонансному контуру с высокой добротностью. Для симметричного вибратора при расчете входного импеданса, сопротивления, его эквивалентной схемой является отрезок двухпроводной линии с потерями (Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. М., Энергия, 1975, с. 78-82). Поэтому зависимость входного сопротивления от частоты очень сильная и вибраторные антенны - это узкополосные устройства.

2. Большие габариты, так как все способы уменьшения зависимости входного сопротивления от частоты:
снижение волнового сопротивления вибратора;
плавное изменение его поперечного сечения;
коррекция входного сопротивления вибратора;
выполнение вибратора на основе принципа самодополнительности или электродинамического подобия;
основаны на том, что в геометрической структуре антенны уже есть геометрическая длина L, равная половине длины волны λ, излучаемой антенной. Например, в логопериодической антенне ширина полосы антенны со стороны длинных волн ограничивается максимальными габаритными размерами антенны, т.е. длиной плеча вибратора, резонирующего на самой длинной волне диапазона l_max = λ_max/4, а со стороны коротких волн - длиной плеча вибратора, резонирующего на самой короткой волне диапазона l_min = λ_min/4. (Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М., Радио и связь, 1981, с.113-123).

Целью изобретения является расширение полосы пропускания антенны при малых габаритах вибратора.

Цель достигается тем, что к питающей линии, внутренний проводник которой разделен на два проводника, подсоединен отрезок кабеля с двумя внутренними проводниками, которые соединены между собой на одном конце отрезка кабеля, но на другом конце они последовательно включены в один из двух внутренних проводников питающей линии, которые подключены к разным плечам вибратора, при этом внешний проводник к плечам вибратора не подключен.

Изобретение иллюстрируют чертежи: фиг.1 - малогабаритный широкополосный вибратор; фиг.2 - пример малогабаритного широкополосного электрического симметричного вибратора; фиг.3 - частотные характеристики КСВ.

1 - экспериментальная частотная характеристика КСВ малогабаритного широкополосного электрического симметричного вибратора (фиг.2);
2 - экспериментальная частотная характеристика КСВ обычного электрического симметричного вибратора;
3 - расчетная частотная характеристика КСВ малогабаритного широкополосного электрического симметричного вибратора (фиг.2).

Предлагаемое устройство малогабаритного широкополосного вибратора (фиг. 1) состоит из электрического вибратора, имеющего два проводника, плеча 1 с линией питания 2 в виде коаксиального кабеля, с внешним 3 и внутренним 4 проводниками, причем внутренний проводник 4 разделен на два проводника 5 и 6. К линии питания подсоединен отрезок кабеля 7 с двумя внутренними проводниками 8 и 9, которые соединены между собой на одном конце отрезка кабеля, но на другом конце они последовательно включены во внутренний проводник 6 линии питания 2.

На фиг. 2 представлен пример малогабаритного широкополосного вибратора: симметричный электрический вибратор с коаксиальной линией питания; общие размеры (290х270) мм, вибратора составляют 0,1λ_max от максимальной длины волны рабочего диапазона частот, излучающие плечи вибратора 1 вырезаны на диэлектрической пластине толщиной 1 мм, фольгированной с одной стороны, с диэлектрической постоянной ε = 4 и с толщиной фольги, а следовательно, и толщиной плеч вибратора (30-80) мкм. К питающей коаксиальной линии 2 с волновым сопротивлением W=50 ом соответствующим образом подключен симметрирующий и отрезок коаксиального кабеля, согласующий элемент 3.

Измерения проводились в диапазонах (30-650) Mgz, (650-1250) Mgz и (1250-5000) Mgz. Коэффициент перекрытия частот по диапазону по экспериментальной частотной характеристике КСВ-1 (фиг.3) малогабаритного широкополосного вибратора составляет 1:10 при КСВ=2,5.

Коэффициент перекрытия частот для обычного симметричного электрического вибратора с коаксиальной линией питания по частотной характеристике КСВ-2 (фиг.3) составляет 1:1,8. Теоретическая характеристика-3 (фиг.3).

Использование предлагаемого изобретения позволяет перевести вибраторные антенны из класса узкополосных в класс частотно-независимых антенн; строить отдельные и сложные вибраторные антенны с широкой полосой пропускания и малыми габаритами получателей как в виде стержней или щелей, так и в виде микрополосок с коаксиальными или микрополосковыми линиями питания.

Изобретение относится к области радиотехники, к антенно-фидерной технике, и может быть использовано для построения различных типов широкополосных радио- и телевизионных антенн. Использование изобретения позволяет построить различные типы малогабаритных α/λ_max ≪ 0,5 широкополосных радио- и телевизионных антенн с коэффициентом перекрытия частот по диапазону 10:1 при КСВ= 2,5. Антенный вибратор представляет собой симметричный электрический вибратор, к излучающим плечам которого подключена через симметрирующую и согласующую схему коаксиальная линия. Электрический вибратор имеет питающую линию в виде коаксиального кабеля, к внутреннему проводнику которого, разделенному на два проводника, подсоединен отрезок кабеля с двумя внутренними проводниками, которые соединены между собой на одном конце отрезка кабеля, но на другом конце они последовательно включены в один из двух внутренних проводников питающей среды, которые подключены к разным плечам вибратора, при этом внешний проводник к плечам вибратора не подключен. 3 ил.

Электрический вибратор с питающей линией в виде коаксиального кабеля, внутренний проводник которого подсоединен к плечам вибратора, отличающийся тем, что к питающей линии, внутренний проводник которой разделен на два проводника, подсоединен отрезок кабеля с двумя внутренними проводниками, которые соединены между собой на одном конце отрезка кабеля, но на другом конце они последовательно включены в один из двух внутренних проводников питающей линии, которые подключены к разным плечам вибратора, при этом внешний проводник к плечам вибратора не подключен.