Малогабаритная спиральная широкополосная антенна Российский патент 2025 года по МПК H01Q9/27 

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным антеннам, работающим в диапазоне частот от 4 до 18 ГГц в составе антенных систем различного назначения, в частности в системах обнаружения, пеленгации и сопровождения.

В современных радиотехнических системах существуют повышенные требования к широкополосности и к миниатюрности антенных систем.

Известна «Сверхширокополосная спиральная антенна» (патент RU 2422954 C2, опубликован 27.06.2011). Антенна выполнена в виде комбинированной двухзаходной спирали, размещенной на диэлектрической пластине. Антенна содержит согласующий симметрирующий трансформатор и металлический рефлектор. При реализации известного изобретения расширяются рабочие диапазоны антенны в область более низких частот без увеличения габаритных размеров. Однако указанное решение не может обеспечить формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкцией для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне 4-18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, длины волн которых несоизмеримы с размерами антенны.

За прототип принята полосковая спиральная антенна, опубликованная в источнике «The Sinuous Antenna in Dual Polarized Configuration» («Синусная антенна с двухполяризационным режимом работы». Mohammad Vahdani. Low-profile, Ultra-Wideband and Dual Polarized Antennas and Feeding Systems. [Электронный ресурс], https://pastel.archives-ouvertes.fr), опубликовано 18.06.2010. Антенна содержит металлический корпус, в котором расположен трансформатор сопротивлений с разъемом, состоящий из экрана с фланцем, и центральной жилы, на которой расположена коаксиально-волноводная линия, вставленные в экран с фланцем. Недостатком прототипа является то, что полосковая спиральная антенна не обеспечивает формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкцией для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне, включая работу на нижних частотах, не является малогабаритными и широкополосными.

Техническая проблема в заявленном устройстве состоит в том, что известные антенны не обеспечивают качество приемного сигнала по стабильности амплитудно-фазовых параметров для последующей обработки в рабочем диапазоне частот 4-18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, длин волн, несоизмеримых с размерами антенны.

Технический результат в заявляемом изобретении состоит в повышении качества приемного сигнала по стабильности амплитудно-фазовых параметров в рабочем диапазоне частот 4-18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, длин волн несоизмеримых с размерами антенны.

Для достижения технического результата малогабаритная спиральная широкополосная антенна содержит металлический корпус, в котором расположен трансформатор сопротивлений с разъемом, состоящий из экрана с фланцем, закрепленного к металлическому корпусу с помощи крепежных винтов, из центральной жилы, на которой расположена коаксиально-волноводная линия, вставленные в экран с фланцем, при этом один конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен с приемо-передающим трактом, а другой конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен со спиралью антенны через внутренний диаметр. Причем спираль антенны выполнена в виде равномерной Архимедовой спирали, расположенной на диэлектрической подложке, установленной в металлическом корпусе и зафиксированной с помощью заклепок, а внутри металлического корпуса расположен поглотитель, при этом равномерная Архимедова спираль на внешнем диаметре через заклепки соединена с внешней проводящей периферией металлического корпуса.

Кроме того, металлический корпус и диэлектрическая подложка имеют технологические отверстия для возможности установки антенны на объекте-носителе.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена малогабаритная широкополосная спиральная антенна с габаритными размерами.

На фиг. 2 изображена малогабаритная широкополосная спиральная антенна в разрезе.

На фиг. 1-2 введены обозначения:

1. Спираль антенны в виде равномерной Архимедовой спирали;

2. Диэлектрическая подложка;

3. Металлический корпус;

4. Заклепки;

5. Технологические отверстия;

6. Поглотитель;

7. Экран с фланцем трансформатора сопротивлений с разъемом;

8. Коаксиально-волноводная линия трансформатора сопротивлений с разъемом;

9. Центральная жила трансформатора сопротивлений с разъемом;

10. Крепежные винты;

11. Внешняя проводящая периферия металлического корпуса 3;

12. Приемо-передающий тракт.

Сущность заявленной антенны

В спиральной антенне может быть несколько ветвей (заходов) спирали. В зависимости от отношения диаметра спирали к длине волны диаграмма направленности может быть осевой или конической. Равномерная Архимедова спираль характеризуется постоянным диаметром провода спирали. Если заходы намотаны в разные стороны (правые и левые спирали), появляется возможность управления поляризацией излучения путем изменения амплитуд и фаз токов, возбуждающих отдельные заходы.

Для достижения технического результата в конструкцию малогабаритной широкополосной спиральной антенны включили спираль антенны в виде равномерной Архимедовой спирали 1, расположенную на диэлектрической подложке 2, которая установлена в металлическом корпусе 3 и зафиксирована с помощью заклепок 4.

К спирали антенны в виде равномерной Архимедовой спирали 1 через внутренний диаметр, присоединен один конец трансформатора сопротивлений с разъемом, другой конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен с приемо-передающим трактом 12.

Трансформатор сопротивлений с разъемом состоит из экрана с фланцем 7, закрепленным с металлическим корпусом 3 при помощи крепежных винтов 10, из центральной жилы 9, на которой расположена коаксиально-волноводная лини 8, вставленные в экран с фланцем 7.

Равномерная Архимедова спираль на внешнем диаметре через заклепки 4 соединена с внешней проводящей периферией 11 металлического корпуса 3, а также во внутренней части металлического корпуса 3 расположен поглотитель 6, при этом в металлическом корпусе 3 и в диэлектрической подложке 2 имеются технологические отверстия 5 для возможности установки антенны на объект-носитель.

В трансформаторе сопротивлений с разъемом: экран с фланцем, обеспечивает заземление, центральная жила, обеспечивает проход основного сигнала, коаксиально-волноводная линия обеспечивает изоляцию центральной жилы от экрана с фланцем.

Приемо-передаюший тракт предназначен для приема (передачи) в (из) него основного сигнала, а спираль антенны, запитанная трансформатором сопротивлений с разъемом, предназначена для приема (передачи) в (из) нее основного сигнала из окружающего пространства (или в окружающее пространство).

Слои поглотителя со строго определенным значением диэлектрической проницаемости ε предназначены для выравнивания электродинамических характеристик и параметров антенны во всем диапазоне частот от 4 ГГц до 18 ГГц, где нижняя частота 4 ГГц ограничивается диаметром спирали антенны.

За счет соединения равномерной Архимедовой спирали внешним диаметром через заклепки с внешней проводящей периферией металлического корпуса происходит заземление антенны.

Тем самым обеспечивается формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкцией для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне частот от 4 ГГц до 18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах длин волн, несоизмеримых с размерами антенны, обеспечивая широкополосность (перекрытие диапазона частот составляет 18:4=4,5) и малогабаритность.

Малогабаритная широкополосная спиральная антенна обеспечивает формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкции для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне частот от 4 до 18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, несоизмеримыми с размерами антенны, широкополосность и малогабаритность.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным широкополосным антеннам. Технический результат - повышение качества приемного сигнала по стабильности амплитудно-фазовых параметров в рабочем диапазоне частот 4-18 ГГц. Результат достигается тем, что предложена спиральная широкополосная антенна, содержащая металлический корпус, в котором расположен трансформатор сопротивлений с разъемом, состоящий из экрана с фланцем, закрепленного к металлическому корпусу с помощью крепежных винтов, из центральной жилы, на которой расположена коаксиально-волноводная линия, вставленные в экран с фланцем, при этом один конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен с приемо-передающим трактом, а другой его конец соединен со спиралью антенны через внутренний диаметр, отличающаяся тем, что спираль антенны выполнена в виде равномерной Архимедовой спирали, расположенной на диэлектрической подложке, установленной в металлическом корпусе и зафиксированной с помощью заклепок, а внутри металлического корпуса расположен поглотитель, при этом равномерная Архимедова спираль на внешнем диаметре через заклепки соединена с внешней проводящей периферией металлического корпуса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Малогабаритная спиральная широкополосная антенна, содержащая металлический корпус, в котором расположен трансформатор сопротивлений с разъемом, состоящий из экрана с фланцем, закрепленного к металлическому корпусу с помощью крепежных винтов, из центральной жилы, на которой расположена коаксиально-волноводная линия, вставленные в экран с фланцем, при этом один конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен с приемо-передающим трактом, а другой конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен со спиралью антенны через внутренний диаметр, отличающаяся тем, что спираль антенны выполнена в виде равномерной Архимедовой спирали, расположенной на диэлектрической подложке, установленной в металлическом корпусе и зафиксированной с помощью заклепок, а внутри металлического корпуса расположен поглотитель, при этом равномерная Архимедова спираль на внешнем диаметре через заклепки соединена с внешней проводящей периферией металлического корпуса.

2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что металлический корпус и диэлектрическая подложка имеют технологические отверстия для возможности установки антенны на объекте-носителе.