ШИРОКОПОЛОСНАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА Российский патент 2010 года по МПК H01Q9/44 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антеннам, и может быть использовано в широкополосных приемопередающих устройствах.

Известна широкополосная антенна, которая содержит вибратор, выполненный в виде пластины преимущественно квадратной формы, противовес в виде пластины прямоугольной формы, средство для подключения вибратора и противовеса к линии передачи, при этом противовес своей длинной стороной изогнут в плоскости, ортогональной к плоскости вибратора, а последний расположен между кромками малой стороны противовеса компланарной плоскости, включающей эти кромки (Патент RU №2111584 С1. Широкополосная антенна. - МПК₆: H01Q 9/02. - 1998.05.20). Недостатком известной широкополосной антенны является сложность конструкции и недостаточный коэффициент усиления.

Ближайшим аналогом является широкополосная вибраторная антенна, содержащая металлический вибратор, состоящий из пары симметрично расположенных плоских плеч треугольной формы, центральный угол θ которых выбран в зависимости от волнового сопротивления питающего фидера, подключенного к точкам питания, расположенным в центральных углах плеч вибратора, и согласующий элемент в виде двух металлических шунтов, замыкающих попарно края плеч вибраторов. (Кочержевский Г.Н. и др. Антенно-фидерные устройства: Учебник для вузов / Г.Н.Кочержевский, Г.А.Ерохин, Н.Д.Козырев. - М.: Радио и связь, 1989. - 352 с.: ил. - с.147-148, рис.7.16а). Данная широкополосная вибраторная антенна принята за прототип.

Недостатком известной широкополосной вибраторной антенны является большое входное сопротивление, а согласующие шунты не обеспечивают достаточной степени согласования в диапазоне частот с различными питающими линиями.

Основной задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение необходимой степени согласования в диапазоне частот с различными питающими линиями, в том числе при установке рефлектора в плоскости, параллельной плоскости антенны на расстоянии порядка четверти средней длины волны.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого технического решения, является обеспечение степени согласования, характеризующейся коэффициентом стоячей волны по напряжению (КСВН) не выше 2 в диапазоне частот, составляющим 50-55% от средней частоты, с различными питающими линиями, имеющими стандартизованные входные сопротивления 37,5 Ом и более, в том числе при установке рефлектора в плоскости, параллельной плоскости антенны на расстоянии порядка четверти средней длины волны, обеспечивающим увеличение коэффициента усиления антенны (Ку) до величины порядка 7 дБ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной широкополосной вибраторной антенне, содержащей плоский металлический вибратор, состоящий из пары симметрично расположенных плеч треугольной формы, центральный угол θ которых выбран в зависимости от волнового сопротивления питающего фидера, подключенного к точкам питания, расположенным в центральных углах плеч вибратора, и согласующий элемент, выполненный в виде двух металлических шунтов, попарно замыкающих периферийные углы плеч вибратора, согласно предложенному техническому решению.

согласующий элемент дополнен двумя симметрично расположенными относительно центра проводящими плоскостями треугольной формы, каждая из которых расположена с зазорами относительно боковых сторон обоих плеч вибратора и шунта;

металлический вибратор и согласующий элемент нанесены на диэлектрическую подложку.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной широкополосной вибраторной антенне, отсутствуют. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На представленном чертеже показана предлагаемая широкополосная вибраторная антенна.

Широкополосная вибраторная антенна содержит диэлектрическую подложку 1, на которую нанесен металлический вибратор, состоящий из пары симметрично расположенных плеч 2 треугольной формы, центральный угол θ которых выбран в зависимости от волнового сопротивления питающего фидера, подключенного к точкам 3 питания, расположенным в центральных углах плеч 2 вибратора, и согласующий элемент, выполненный в виде двух металлических шунтов 4 с поперечным размером а, попарно замыкающих периферийные углы плеч 2 вибратора, и двух симметрично расположенных относительно центра проводящих плоскостей 5 треугольной формы, каждая из которых расположена с зазором b относительно боковых сторон обеих плеч 2 вибратора и с зазором с относительно шунта 4. Поперечный размер а шунтов 4 и ширина зазоров b и с определяются компьютерным моделированием.

Широкополосная вибраторная антенна работает следующим образом.

Под воздействием напряжения, приложенного к точкам 3 питания антенны, на плечах 2 вибратора возникают поверхностные токи, которые посредством шунтов 4 через зазор с и зазор b шунтируют токами симметрично расположенные проводящие плоскости 5 согласующего элемента. Таким образом, на поверхностях антенны возникает сложная картина токов, формирующих усиленное электромагнитное поле, которое обеспечивает необходимую степень согласования.

Согласно предложенному изобретению создан макет широкополосной вибраторной антенны с полосой пропускания по уровню КСВН=2 порядка 50-55% от средней частоты и коэффициентом усиления К_у=7 дБ, шириной диаграммы направленности в плоскости Е, равной 70 градусам, и в плоскости H, равной 90 градусам.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антеннам, и может быть использовано в широкополосных приемо-передающих устройствах. Техническим результатом изобретения является обеспечение достаточной степени согласования в диапазоне частот с различными питающими линиями. Согласно изобретению широкополосная вибраторная антенна выполнена на диэлектрической подложке, на последнюю нанесены плоский металлический вибратор, состоящий из пары симметрично расположенных плеч треугольной формы, центральный угол в которых выбран в зависимости от волнового сопротивления питающего фидера, подключенного к точкам питания, расположенным в центральных углах плеч вибратора, и согласующий элемент, выполненный в виде двух металлических шунтов, попарно замыкающих периферийные углы плеч вибратора, и двух симметрично расположенных относительно центра проводящих плоскостей треугольной формы, каждая из которых расположена с зазорами относительно боковых сторон обеих плеч вибратора и шунта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Широкополосная вибраторная антенна, содержащая плоский металлический вибратор, состоящий из пары симметрично расположенных плеч треугольной формы, центральный угол в которых выбран в зависимости от волнового сопротивления питающего фидера, подключенного к точкам питания, расположенным в центральных углах плеч вибратора, и согласующий элемент, выполненный в виде двух металлических шунтов, попарно замыкающих периферийные углы плеч вибратора, отличающаяся тем, что согласующий элемент дополнен двумя симметрично расположенными относительно центра проводящими плоскостями треугольной формы, каждая из которых расположена с зазорами относительно боковых сторон обоих плеч вибратора и шунта.

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что металлический вибратор и согласующий элемент нанесены на диэлектрическую подложку.