СВЕРХШИРОКОПОЛОСНАЯ ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА Российский патент 2018 года по МПК H01Q11/00 

Описание патента на изобретение RU2663264C2

Изобретение относится к антенной технике, а именно к сверхширокополосным антеннам, работающим в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ), сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот и предназначенным для использования в радиотехнических системах различного назначения.

Логопериодические антенны (ЛПА) широко известны (Сверхширокополосные антенны. /Под ред. Л.С. Бененсона. - М.: Мир, 1964, с. 6, 250). ЛПА выполняются из двух одинаковых металлических логопериодических структур (плечей), разделенных зазором и возбуждаемых в противофазе. Структуры располагаются параллельно или под углом друг к другу и питаются либо от симметричной двухпроводной линии, либо от коаксиальной или микрополосковой линии, проходящей вдоль продольной оси антенны.

Одна из первых логопериодических антенн, использовавшаяся как облучатель для линзовых и зеркальных антенн, работала в диапазоне частот 600-6000 МГц (Сверхширокополосные антенны. /Под ред. Л.С. Бененсона. - М.: Мир, 1964, с. 371).

Большинство практически реализованных ЛПА работают в диапазоне частот ниже 10 ГГц. Например, антенна пассивная логопериодическая П6-68 имеет рабочий диапазон частот 500-3000 МГц (интернет сайт «Специального конструкторского бюро радиоизмерительной аппаратуры», г. Нижний Новгород, www.skbriap.ru).

Сверхширокополосная измерительная логопериодическая антенна П6-122М2 и малогабаритная широкополосная логопериодическая антенна АС4.31 компании «СКАРД-Электроникс» работают соответственно в диапазонах частот 0,3-6 ГГц и 1-18 ГГц (интернет сайт АО «СКАРД-Электроникс», г. Курск, www.skard.ru).

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является выбранная в качестве прототипа логопериодическая направленная антенна HLO5O фирмы ROHDE&SCHWARZ (интернет сайт компании ROHDE&SCHWARZ, www.rohde-schwarz.ru). Антенна работает в диапазоне частот от 850 МГц до 26,5 ГГц и является наиболее высокочастотной из известных ЛПА. Конструктивно антенна представляет собой две одинаковые плоские металлические логопериодические структуры, установленные под углом друг к другу. Каждая из логопериодических структур состоит из двух частей. Нижняя часть установлена на опорном корпусе и соединена с верхней частью, являющейся высокочастотным продолжением логопериодической структуры. Вблизи верхушки антенны имеются элементы крепления, фиксирующие вершины логопериодических структур одну относительно другой. Антенна закрывается радиопрозрачным кожухом.

К недостаткам этих антенн можно отнести указанную ограниченность высокочастотной части рабочего диапазона частот.

Целью изобретения является разработка сверхширокополосной максимально высокочастотной логопериодической антенны, верхняя высокочастотная граница рабочего диапазона частот которой расположена в диапазоне КВЧ.

Указанная цель достигается тем, что в антенне, состоящей из двух одинаковых плоских металлических логопериодических структур, установленных под углом друг к другу, обе логопериодические структуры выполнены в виде печатной платы на одной стороне пластины гибкого фольгированного диэлектрика, согнутой на требуемый угол в месте зазора между вершинами структур.

На рис. 1 представлена конструкция сверхширокополосной ЛПА, где 1 - логопериодические структуры, 2 - линия питания, 3 - опорный диэлектрический корпус. На рис. 2 изображены логопериодические структуры на пластине фольгированного диэлектрика.

Сверхширокополосная логопериодическая антенна состоит из двух одинаковых плоских металлических логопериодических структур, выполненных в виде печатной платы на одной стороне пластины гибкого фольгированного диэлектрика. Структуры на печатной плате располагаются соосно вершинами друг к другу с необходимым зазором. Перед сборкой антенны логопериодические структуры вырезаются по вершинам зубцов (вибраторов), причем в месте зазора между структурами остается участок диэлектрической пластины, свободный от металла. Далее пластина, согнутая с помощью приспособления в месте зазора между вершинами структур на требуемый угол, устанавливается на опорный диэлектрический корпус. Логопериодические структуры возбуждаются в противофазе расположенной по оси антенны линией питания, выполненной в виде сверхширокополосного симметрирующего согласующего трансформатора.

Высокочастотная граница рабочего диапазона частот ЛПА теоретически не ограничена и на практике зависит от типа и размеров линии питания и достижимой точности изготовления вибраторов, расположенных вблизи вершин логопериодических структур. Указанные малые вибраторы, длина которых должна быть меньше половины длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона частот, относительно просто реализуются при изготовлении логопериодических структур в виде печатной платы методом фотохимического травления на фольгированном диэлектрике.

В то же время при использовании в антенне двух отдельно изготовленных логопериодических структур сложно добиться повторяемости расположения вершин структур относительно друг друга и от проводников линии питания. Нарушения требуемого взаимного положения или использование каких-либо дополнительных элементов крепления в вершине антенны влияют на амплитудно-фазовое распределение токов в вибраторах активной зоны в вершине антенны и, как следствие, искажается форма диаграмм направленности и увеличивается уровень бокового излучения. Это ограничивает верхнечастотную границу рабочего диапазона частот антенны.

Выполнение обеих логопериодических структур в виде печатной платы на одной пластине гибкого фольгированного диэлектрика с последующим изгибанием пластины на требуемый угол обеспечивает точную фиксацию вершин логопериодических структур относительно друг друга и от проводников линии питания без дополнительных элементов крепления. Это при достаточно малой длине вибраторов в вершинах логопериодических структур позволяет получить удовлетворительную форму диаграммы направленности и приемлемый малый уровень бокового излучения в области верхних частот и тем самым сделать антенну максимально высокочастотной.

Печатное исполнение логопериодических структур упрощает конструкцию антенны, уменьшает ее металлоемкость и массу. Современная прогрессивная технология фотохимического травления обеспечивает хорошую повторяемость геометрических размеров логопериодических структур, высокую технологичность и стабильность радиотехнических характеристик антенны.

Таким образом, изготовление обеих логопериодических структур антенны в виде печатной платы на одной стороне пластины гибкого фольгированного диэлектрика решает поставленную задачу и обеспечивает достижение требуемого технического результата - расширение рабочего диапазона частот антенны в область верхних частот.

Сверхширокополосные ЛПА с двумя логопериодическими структурами, выполненными в виде печатной платы на одной стороне пластины гибкого фольгированного диэлектрика, изготовлены, проверены и используются в автоматизированной системе контроля (АСК) и в антенной системе станции радиотехнического контроля (СРТК).

Сверхширокополосная ЛПА работает в непрерывном диапазоне частот от 1 до 32 ГГц. Антенна имеет удовлетворительные осесимметричные диаграммы направленности с шириной, изменяющейся от 100° в нижней части рабочего диапазона частот до 35° в его верхней части. Отклонение диаграммы направленности от продольной оси антенны в основном не более 10°. Уровень бокового излучения (боковые и задние лепестки диаграммы направленности) не превышает 5%. В верхней части диапазона частот выше 26 ГГц диаграммы направленности имеют небольшие вполне допустимые искажения, глубина которых менее 1,9 дБ. В целом антенна работоспособна в УВЧ, СВЧ и КВЧ диапазонах частот с перекрытием 32:1.

Похожие патенты RU2663264C2

название год авторы номер документа
КОЛЬЦЕВАЯ АНТЕННА 2000
  • Фидельман В.Е.
RU2191451C2
Малогабаритная сверхширокополосная спиральная антенна 2022
  • Кохнюк Данил Данилович
  • Боровик Игорь Александрович
  • Селиванова Галина Николаевна
RU2790277C1
СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА 2018
  • Кохнюк Данил Данилович
  • Боровик Игорь Александрович
  • Федоров Ярослав Викторович
  • Павлов Иван Дмитриевич
  • Звягинцев Иван Николаевич
  • Волчонков Владимир Васильевич
RU2673319C1
ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА 2000
  • Коновалов А.Г.
  • Перетягин И.В.
  • Чесноков О.Н.
RU2193266C2
СТРЕЛОВИДНЫЙ ПЕРЕОТРАЖАТЕЛЬ СИГНАЛА 2017
  • Грибков Алексей Сергеевич
  • Грибков Виталий Сергеевич
  • Громов Андрей Николаевич
  • Ковалев Сергей Владимирович
  • Моряков Станислав Игоревич
  • Скоков Петр Николаевич
  • Трубаев Сергей Николаевич
RU2659812C1
ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН 2010
  • Зайцева Нина Васильевна
  • Коробейников Герман Васильевич
  • Кохнюк Данил Данилович
  • Иванова Любовь Николаевна
  • Славин Виталий Вадимович
  • Кузнецов Павел Алексеевич
  • Маренников Никита Владимирович
  • Семененко Владимир Николаевич
RU2414029C1
МНОГОРЕЗОНАНСНАЯ ОДНОНАПРАВЛЕННАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА 2012
  • Белянский Владимир Борисович
  • Прошин Александр Борисович
  • Рудаков Александр Владиславович
  • Сухачева Тамара Ивановна
  • Ткаченко Олег Евгеньевич
  • Ханин Леонид Борисович
RU2505892C2
КОНФОРМНАЯ СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА 2019
  • Кохнюк Данил Данилович
  • Боровик Игорь Александрович
  • Коробейников Никита Васильевич
  • Федоров Ярослав Викторович
  • Звягинцев Иван Николаевич
RU2713050C1
СВЕРХШИРОКОПОЛОСНАЯ МНОГОЛУЧЕВАЯ ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА 2013
  • Бобков Николай Иванович
  • Габриэльян Дмитрий Давидович
  • Пархоменко Николай Григорьевич
  • Семененко Владимир Николаевич
RU2541871C2
СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА 2019
  • Кохнюк Данил Данилович
  • Селиванова Галина Николаевна
  • Федоров Ярослав Викторович
  • Звягинцев Иван Николаевич
RU2737036C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 663 264 C2

Реферат патента 2018 года СВЕРХШИРОКОПОЛОСНАЯ ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА

Изобретение относится к антенной технике, а именно к сверхширокополосным антеннам, работающим в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ), сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот и предназначенным для использования в радиотехнических системах различного назначения. Антенна состоит из двух одинаковых плоских металлических логопериодических структур, установленных под углом друг к другу, обе логопериодические структуры выполнены в виде печатной платы на одной стороне пластины гибкого фольгированного диэлектрика, согнутой на требуемый угол в месте зазора между вершинами структур. Технический результат заключается в расширении рабочего диапазона частот антенны в область верхних частот. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 663 264 C2

Сверхширокополосная логопериодическая антенна, содержащая две одинаковые металлические логопериодические структуры, установленные под углом друг к другу, опорный корпус и линию питания, отличающаяся тем, что обе логопериодические структуры выполнены в виде печатной платы на одной стороне пластины гибкого фольгированного диэлектрика, согнутой в вершинах структур под требуемым углом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2663264C2

МИКРОПОЛОСКОВАЯ ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА 2014
  • Волхонская Елена Вячеславовна
  • Коротей Евгений Владимирович
  • Кужекин Дмитрий Владимирович
RU2571607C1
ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА 2008
  • Мирошниченко Анатолий Яковлевич
  • Крутько Анатолий Тимофеевич
RU2356140C1
ШИРОКОПОЛОСНАЯ МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА 1994
  • Тарасов Н.П.
  • Железин Е.М.
  • Казанцев С.Н.
RU2122263C1
Устройство для питания выносных датчиков 1961
  • Зауглов Н.М.
  • Стороженко Н.Л.
  • Терехов А.В.
SU151057A1

RU 2 663 264 C2

Авторы

Кохнюк Данил Данилович

Боровик Игорь Александрович

Коробейников Никита Васильевич

Лило Григорий Яковлевич

Федоров Ярослав Викторович

Павлов Иван Дмитриевич

Даты

2018-08-03Публикация

2017-01-17Подача