КОЛЬЦЕВАЯ ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА Российский патент 2020 года по МПК H01Q13/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве приемопередающих антенн различных радиотехнических систем, например, на подвижных объектах.

Известна антенна (патент SU №1806430 приоритет от 24.05.1990. «Антенна», авторы: Бычкова Л.В., Князев С.Т., Нечаев Ю.Б., Шабунин С.Н., МПК: H01Q 13/10, опубликовано 30.03.1993, бюл. №12), содержащая соосно расположенные металлический цилиндрический экран, первую кольцевую металлическую пластину, первый короткозамыкатель, соединяющий один край первой кольцевой металлической пластины с металлическим цилиндрическим экраном, коаксиальный соединитель, внутренний проводник которого подключен к первой кольцевой металлической пластине, а внешний - к металлическому цилиндрическому экрану, вторую кольцевую металлическую пластину, размещенную над первой соосно с ней, и второй короткозамыкатель, соединяющий край второй кольцевой металлической пластины, ближайший к свободному краю первой кольцевой металлической пластины, с металлическим экраном.

Недостатками известной антенны являются невозможность работы в режиме излучения поля с круговой поляризацией и сложность конструкции.

Известна кольцевая щелевая антенна (патент РФ №2593422 приоритет от 15.05.2015, «Кольцевая щелевая антенна» авторы: Вертей С.В., Мигачев М.И., МПК: H03Q 13/10, опубликовано 10.08.2016, бюл. №22), содержащая коаксиально расположенные полые металлические внешний и внутренний закрытый с одного конца цилиндры, проводящее кольцо, первый и второй коаксиальные соединители, первая и вторая точки питания, первый и второй проводящие штыри. Проводящее кольцо соединяет цилиндры и установлено со стороны открытого торца внутреннего цилиндра в полости, образованной между внешним и внутренним цилиндрами. Первая и вторая точки питания расположены на внутренней боковой поверхности внутреннего цилиндра. Вторая точка питания радиально смещена относительно первой точки питания на 90°. К первой точке питания подключен первый коаксиальный соединитель, центральный проводник которого удлинен в образованную полость и соединен с внешним цилиндром. Ко второй точке питания подключен второй коаксиальный соединитель, центральный проводник которого удлинен в образованную полость и соединен с внешним цилиндром. Первый и второй проводящие штыри установлены в образованную полость и соединяют внешний и внутренний цилиндры соответственно. Точки соединения первого и второго штырей с цилиндрами расположены диаметрально противоположно первой и второй точкам питания соответственно. Данная кольцевая щелевая антенна является наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению.

Недостатками данной антенны являются невозможность работы антенны в режиме осевого излучения с круговой поляризацией и большие продольные габариты.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание антенны, способной излучать поле круговой поляризации и уменьшение продольных габаритов антенны.

Достигаемыми техническими результатами являются излучение поля с круговой поляризацией и упрощение конструкции.

Данные технические результаты достигаются тем, что в кольцевой щелевой антенне, содержащей полый металлический внешний цилиндр, внутри которого соосно расположен металлический экран, выполненный в виде цилиндра с закрытым торцом, первое проводящее кольцо, первую и вторую точки питания, расположенные на внутренней боковой поверхности экрана или внешней боковой поверхности внешнего цилиндра и к которым подключены соответственно первый и второй коаксиальные соединители, центральные проводники которых удлинены и соединены соответственно с внешним цилиндром или экраном, при этом вторая точка питания радиально смещена относительно первой точки питания на 90°, новым является то, что дополнительно введены полый металлический внутренний цилиндр и второе проводящее кольцо, при этом внутренний цилиндр установлен внутри и соосно экрану, первое проводящее кольцо установлено со стороны открытого торца экрана и соединено с торцами внешнего цилиндра, экрана и внутреннего цилиндра, другой торец которого соединен с экраном посредством второго проводящего кольца, дополнительно введены третья и четвертая точки питания, к которым подключены соответственно третий и четвертый коаксиальные соединители, при этом третий и четвертый соединители расположены на внутренней боковой поверхности металлического экрана или внешней боковой поверхности внешнего металлического цилиндра, центральные проводники третьего и четвертого коаксиальных соединителей удлинены и соединены соответственно с внешним металлическим цилиндром или металлическим экраном, при этом третья и четвертая точки питания расположены диаметрально противоположно первой и второй точкам питания соответственно.

За счет введения третьей и четвертой точек питания и их расположения диаметрально противоположно первой и второй точкам питания, позволяет обеспечить работу антенны в режиме осевого излучения с круговой поляризацией. Введение полого металлического внутреннего цилиндра и второго проводящего кольца, при том что, внутренний цилиндр установлен внутри и соосно экрану, первое проводящее кольцо установлено со стороны открытого торца экрана и соединено с торцами внешнего цилиндра, экрана и внутреннего цилиндра, другой торец которого соединен с экраном посредством второго проводящего кольца, позволяет сократить резонансный размер антенны, тем самым уменьшив ее продольные габариты.

На фиг. 1 представлен вариант выполнения кольцевой щелевой антенны. На фиг. 2 представлено продольное сечение кольцевой щелевой антенны.

Кольцевая щелевая антенна (фиг. 1 и фиг. 2) содержит полый металлический внешний цилиндр 1, металлический экран 2, полый металлический внутренний цилиндр 3, первое 4 и второе 5 проводящие кольца, первую 6 (на фиг. 2 не показана), вторую 7, третью 8 и четвертую 9 точки питания.

Металлический экран 2 выполнен в виде цилиндра с закрытым торцом, при этом внешний цилиндр 1, экран 2 и внутренний цилиндр 3 расположены коаксиально.

Первое проводящее кольцо 4 установлено со стороны открытого торца экрана 2 и соединено с торцами внешнего цилиндра 1, экрана 2 и внутреннего цилиндра 3. Другой торец внутреннего цилиндра 3 посредством второго проводящего кольца 5 соединен с экраном 2.

Первая 6, вторая 7, третья 8 и четвертая 9 точки питания расположены на внутренней боковой поверхности экрана 2. Вторая точка питания 7 радиально смещена относительно первой точки питания 6 на 90°. Третья 8 и четвертая 9 точки питания расположены диаметрально противоположно первой 6 и второй 7 точкам питания соответственно. К первой 6, второй 7, третьей 8 и четвертой 9 точкам питания подключены соответственно первый, второй, третий и четвертый коаксиальные соединители. Центральный проводник каждого коаксиального соединителя 6 (7, 8, 9) удлинен и соединен с внешним цилиндром 1.

Кольцевая щелевая антенна работает следующим образом.

Сигналы по коаксиальным кабелям питания подаются на коаксиальные соединители 6, 7, 8 и 9 соответственно. Производят возбуждение точек питания 6, 7, 8, 9 равноамплитудными сигналами с фазами соответственно 0°, 90°, 180°, 270°. При длине резонатора, образованным внешним цилиндром 1, металлическим экраном 2, внутренним цилиндром 3, первым 4 и вторым 5 проводящим кольцами, выбрать равной λ_В/4, где λ_В - длина волны в резонаторе для волны типа Н₁, то напряжение в щели между внешним цилиндром 1 и экраном 2 (без учета высших типов волн) будет изменяться по закону бегущей волны. Кольцевая щелевая антенна с бегущей волной напряжения будет излучать вдоль своей оси электромагнитное поле круговой поляризации.

Таким образом, использование заявляемой кольцевой щелевой антенны позволяет уменьшить продольный размер антенны и обеспечить излучение поля с круговой поляризацией.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве приемопередающих антенн различных радиотехнических систем, например, на подвижных объектах. Технический результат заключается в излучении поля с круговой поляризацией и упрощении конструкции. Кольцевая щелевая антенна содержит соосно установленные полый металлический внешний цилиндр, металлический экран, выполненный в виде цилиндра с закрытым торцом, и полый металлический внутренний цилиндр, первое и второе проводящие кольца, первую, вторую, третью и четвертую точки питания. Первое проводящее кольцо соединяет торцы внешнего цилиндра, экрана и внутреннего цилиндра. Другой торец внутреннего цилиндра посредством второго проводящего кольца соединен с экраном. Первая, вторая, третья и четвертая точки питания расположены на внутренней боковой поверхности экрана. Вторая точка питания радиально смещена относительно первой точки питания на 90°. Третья и четвертая точки питания расположены диаметрально противоположно первой и второй точкам питания соответственно. К первой, второй, третьей и четвертой точкам питания подключены соответственно первый, второй, третий и четвертый коаксиальные соединители, центральные проводники которых удлинены и соединены с внешним цилиндром. 2 ил.

Кольцевая щелевая антенна, содержащая полый металлический внешний цилиндр, внутри которого соосно расположен металлический экран, выполненный в виде цилиндра с закрытым торцом, первое проводящее кольцо, первую и вторую точки питания, расположенные на внутренней боковой поверхности экрана или внешней боковой поверхности внешнего цилиндра и к которым подключены соответственно первый и второй коаксиальные соединители, центральные проводники которых удлинены и соединены соответственно с внешним цилиндром или экраном, при этом вторая точка питания радиально смещена относительно первой точки питания на 90°, отличающаяся тем, что дополнительно введены полый металлический внутренний цилиндр и второе проводящее кольцо, при этом внутренний цилиндр установлен внутри и соосно экрану, первое проводящее кольцо установлено со стороны открытого торца экрана и соединено с торцами внешнего цилиндра, экрана и внутреннего цилиндра, другой торец которого соединен с экраном посредством второго проводящего кольца, дополнительно введены третья и четвертая точки питания, к которым подключены соответственно третий и четвертый коаксиальные соединители, при этом третий и четвертый соединители расположены на внутренней боковой поверхности металлического экрана или внешней боковой поверхности внешнего металлического цилиндра, центральные проводники третьего и четвертого коаксиальных соединителей удлинены и соединены соответственно с внешним металлическим цилиндром или металлическим экраном, при этом третья и четвертая точки питания расположены диаметрально противоположно первой и второй точкам питания соответственно.