ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА Российский патент 2010 года по МПК H01Q11/10 

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться при конструировании сверхширокополосных антенн, работающих в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот.

При проведении антенных измерений в диапазонах УВЧ и СВЧ в качестве эталонов с известным коэффициентом усиления в основном используются рупорные антенны П6-48, П6-49, П6-59, П6-38, П6-39, П6-40/1÷П6-40/7, П6-23А. Все они имеют большой коэффициент усиления и не могут быть использованы для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн, например вибраторных, рамочных и спиральных, имеющих коэффициент усиления в десятки и сотни раз меньше, чем у упомянутых рупорных антенн. Кроме того, диапазон рабочих частот рупорных антенн недостаточно широк. Максимальный коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот, равный 17,44, имеет антенна П6-59 (Рекламный проспект ФГУП «СКБ РИАП», г. Нижний Новгород, стр.26).

В качестве антенны, пригодной для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн, можно рассмотреть широкополосную логопериодическую антенну (Сверхширокополосные антенны, под редакцией Л.С.Бененсона, издательство «Мир», Москва, 1964 г., стр.239).

Антенна выполнена в виде плоской логопериодической структуры, установленной над отражающим экраном. Структура возбуждается в центре согласующим симметрирующим трансформатором. К недостаткам антенны, препятствующим использованию ее для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн, можно отнести большой коэффициент усиления, примерно 6,3, и малый коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот, равный 4,5. Как указывают авторы статьи, коэффициент перекрытия рабочего диапазона ограничивается влиянием металлического отражателя и может быть увеличен при изменении вида отражающей поверхности: ступенчатая или плоская с диэлектрическим заполнением между ней и излучателем. При этом коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот может достигать 10÷15.

Для увеличения коэффициента перекрытия рабочего диапазона частот и одновременного снижения коэффициента усиления указанной антенны может быть использовано поглощающее устройство, помещенное между излучателем и отражающим экраном.

Примером такого поглощающего устройства может служить цилиндрическое устройство для поглощения излучения, расположенное в отражающей полости и имеющее определенную в радиальном направлении характеристику поглощения излучения (патент США №4085406). Однако практическая реализация такого поглощающего устройства представляется довольно сложной.

Целью изобретения является получение сверхширокополосной логопериодической антенны с малым коэффициентом усиления, например 0,3÷3,5, пригодной для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн.

Указанная цель достигается за счет того, что в конструкции сверхширокополосной логопериодической антенны используется поглощающее устройство, выполненное в виде набора плоских радиопоглощающих дисков уменьшающегося диаметра, отделенных один от другого тонкими металлическими прокладками и расположенных концентрически между металлическим рефлектором и логопериодической структурой на различном расстоянии от нее.

На чертеже изображена конструкция антенны, где 1 - диэлектрический корпус, 2 - логопериодическая структура, 3 - металлические прокладки, 4 - радиопоглощающие диски, 5 - металлический рефлектор, 6 - согласующий симметрирующий трансформатор.

Для проверки радиотехнических характеристик был изготовлен и экспериментально проверен макет указанной антенны со следующими размерами относительно λ_ниж - длины волны, соответствующей нижней частоте рабочего диапазона: диаметр антенны - 0,6λ_ниж, высота - 0,24λ_ниж.

Антенна представляет собой плоскую логопериодическую самодополнительную структуру с зубцевидными выступами, изогнутыми по дугам окружностей.

Структура закреплена на опорном диэлектрическом корпусе и возбуждается в центре согласующим симметрирующим трансформатором. Между логопериодической структурой и металлическим рефлектором основания антенны помещено поглощающее устройство, выполненное в виде набора радиопоглощающих дисков уменьшающегося диаметра, отделенными один от другого тонкими металлическими прокладками, расположенными концентрически между металлическим рефлектором и логопериодической структурой на различном расстоянии от нее.

Каждый из радиопоглощающих дисков эффективно поглощает волны, излученные логопериодической структурой в направлении основания антенны в своем участке рабочего диапазона частот. С ростом частоты излучающая область передвигается по логопериодической структуре ближе к ее центру. Каждому положению излучающей области соответствует определенное расстояние между логопериодической структурой и радиопоглощающими дисками, которое при приближении к центру антенны уменьшается, оставаясь при этом меньше четверти длины волны, излучаемой соответствующим участком логопериодической структуры. Это обеспечивает удовлетворительные однонаправленные диаграммы направленности антенны в каждом отдельном участке рабочего диапазона частот и делает антенну максимально сверхширокополосной. Границы рабочего диапазона определяются только размерами минимального и максимального зубцов логопериодической структуры.

Кроме того, вследствие поглощения волн, излучаемых логопериодической структурой в направлении основания антенны, коэффициент усиления антенны становится примерно в два раза меньше, чем у широкополосных антенн, не имеющих поглощающих устройств, примерно 0,3÷3,5.

Таким образом, предложенная антенна является сверхширокополосной с малым коэффициентом усиления, пригодна для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться при конструировании сверхширокополосных антенн, работающих в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот. Техническим результатом является получение малого коэффициента усиления, что позволяет использовать антенну для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн. Антенна содержит плоскую логопериодическую структуру, которая закреплена на опорном диэлектрическом корпусе, согласующем симметрирующий трансформатор и металлический рефлектор. Между логопериодической структурой и металлическим рефлектором основания антенны размещено поглощающее устройство, выполненное в виде набора радиопоглощающих дисков уменьшающегося диаметра, отделенных один от другого тонкими металлическими прокладками, расположенных концентрически между металлическим рефлектором и логопериодической структурой на различном расстоянии от нее. 1 ил.

Сверхширокополосная логопериодическая антенна, содержащая плоскую логопериодическую структуру, диэлектрический корпус, согласующий симметрирующий трансформатор, поглощающее устройство, металлический рефлектор, отличающаяся тем, что поглощающее устройство выполнено в виде набора радиопоглощающих дисков уменьшающегося диаметра, отделенных один от другого тонкими металлическими прокладками и расположенных концентрически между рефлектором и логопериодической структурой на различном расстоянии от нее.