КОРОТКОВОЛНОВЫЙ СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР Советский патент 1999 года по МПК H01Q9/00 

Изобретение относится к антенной технике. Коротковолновый симметричный вибратор может использоваться в качестве передающей (приемной) слабонаправленной антенны зенитного излучения для связи ионосферными волнами на ближнее (до 1000 км) расстояние.

Известен коротковолновый симметричный вибратор [1], содержащий излучающее полотно, выполненное в виде проводников, расположенных параллельно друг другу по образующим цилиндра, часть которых подключена к линии питания в точках разрывов, выполненных в их средней части, и короткозамыкатели, расположенные перпендикулярно к оси коротковолнового симметричного вибратора.

Недостатком этой антенны является то, что при рабочих длинах волны λ, при которых электрическая длина l каждого из плеч коротковолнового симметричного вибратора l/λ > 0,7, независимо от высоты подвеса в направлении зенита появляется провал в диаграмме направленности (ДН). Последнее делает ее непригодной для работы в радиолинии небольшой (до 1000 км) протяженности ионосферными волнами.

Целью изобретения является расширение полосы рабочих частот при сохранении диаграммы направленности, равномерной в плоскости, перпендикулярной оси антенны.

Поставленная цель достигается тем, что проводники, расположенные на поверхности цилиндра в секторе ≤ 40^o, диаметрально противоположном месту размещения проводников, подключенных к линии питания, выполнены укороченными длиной, равной 0,25 - 0,35 общей длины коротковолнового симметричного вибратора, и отделены от короткозамыкателей введенными изоляторами, а все остальные проводники подключены к короткозамыкателям, причем расстояние между укороченными проводниками и ближайшими к ним проводниками длиной, равной длине коротковолнового симметричного вибратора, выбрано не более 0,01λ_мин, где λ_мин - минимальная длина волны рабочего диапазона волн.

На фиг. 1 показан предложенный вибратор, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - диаграммы, поясняющие его принцип действия.

Коротковолновый симметричный вибратор содержит излучающее полотно, выполненное в виде проводников 1, расположенных параллельно друг другу по образующим цилиндра, часть проводников 2 подключена к линии питания 3, и короткозамыкатели 4, расположенные перпендикулярно к оси предложенного вибратора. Проводники 5, расположенные на поверхности цилиндра в секторе ≤ 40^o, диаметрально противоположном месту размещения проводников 2, подключенных к линии питания 3, выполнены укороченными длиной, равной 0,25 - 0,35 общей длины предложенного вибратора, и отделены от короткозамыкателей 4 введенными изоляторами 6, а остальные проводники 1 и 2 подключены к короткозамыкателям 4, причем расстояние d (см. фиг. 2) между укороченными проводниками 5 и ближайшими к ним проводниками 1 длиной 2l, равной длине предложенного вибратора, выбрано не более 0,01λ_мин.
Предложенный вибратор работает следующим образом. Если в средней части коротковолнового симметричного вибратора параллельно ему поставить на минимально допустимом (с точки зрения электрического пробоя) расстоянии отрезок проводника 5 (см. фиг. 1), то в отрезке будет индуцироваться противофазный ток, амплитуда которого практически равна амплитуде тока на участке отрезка проводника 1 вибратора, прилегающем к отрезку проводника 5 (см. фиг. 3а). Благодаря этому фактически исключается действие отрезка проводника 1 предложенного вибратора с противофазным участком тока. Эффективная компенсация противофазного участка обеспечивается при удалении ближайшего отрезка проводника 1 от отрезка проводника 5 на расстояние d не более 0,01λ_мин (см. фиг. 2).

Суммарное поле излучения обуславливается двумя периферийными частями отрезка проводника 5, что эквивалентно излучению решетки из двух синфазно питаемых коллинеарных излучателей. В направлениях, примыкающих к нормали к оси вибратора, исключаются нулевые провалы ДН (см. фиг. 3б).

Исключаются провалы и под углами, примыкающими к зениту, при расположении такого вибратора над землей (см. фиг. 4).

В случае, когда электрические размеры вибратора малы (2l < λ), по всей длине вибратора устанавливается синфазное распределение тока. Однако и в этом случае максимум ДН ориентирован вдоль нормали к продольной оси вибратора, так как на концевых участках вибратора длиной l_к (см. фиг. 1) имеет место синфазное распределение тока.

Длина отрезков проводников 5 l_д выбирается из следующих соображений. С точки зрения достижения поставленной цели, т.е. расширения диапазона частот, в котором сохраняется максимум характеристики излучения в направлении нормали к оси вибратора, необходимо иметь возможно большие размеры отрезков. Однако с целью сохранения эффективности вибратора необходимо иметь минимально возможные размеры отрезков. Эти противоречивые требования компромиссно удовлетворяются, если l_д составляет 0,25 - 0,35 общей длины предложенного вибратора 2l. При этом диапазон рабочих частот, в котором сохраняется требуемая форма ДН, расширяется в 1,5 - 2 раза, а эффективность излучения под углами, близкими к зениту по мощности, снижается не более чем на 3 дБ. Учитывая, что предложенный вибратор относится к классу антенн для ближней связи ионосферными волнами (до 1000 км), такое снижение эффективности не оказывает заметного влияния на общую энергетику радиолинии.

Коротковолновый симметричный вибратор, содержащий излучающее полотно, выполненное в виде проводников, расположенных параллельно друг другу по образующим цилиндра, часть которых подключена к линии питания в точках разрывов, выполненных в их средней части, и короткозамыкатели, расположенные перпендикулярно к оси коротковолнового симметричного вибратора, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы рабочих частот при сохранении диаграммы направленности, равномерной в плоскости, перпендикулярной оси антенны, проводники, расположенные на поверхности цилиндра в секторе ≤ 40^o, диаметрально противоположном месту размещения проводников, подключенных к линии питания, выполнены укороченными длиной, равной 0,25-0,35 общей длины коротковолнового симметричного вибратора, и отделены от короткозамыкателей введенными изоляторами, а все остальные проводники подключены к короткозамыкателям, причем расстояние между укороченными проводниками и ближайшими к ним проводниками длиной, равной длине коротковолнового симметричного вибратора, равно не более 0,01λ_мин, где λ_мин- минимальная длина волны рабочего диапазона.

Коротковолновый симметричный вибратор, содержащий излучающее полотно, выполненное в виде проводников, расположенных параллельно друг другу по образующим цилиндра, часть которых подключена к линии питания в точках разрывов, выполненных в их средней части, и короткозамыкатели, расположенные перпендикулярно к оси коротковолнового симметричного вибратора, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы рабочих частот при сохранении диаграммы направленности, равномерной в плоскости, перпендикулярной оси антенны, проводники, расположенные на поверхности цилиндра в секторе ≤ 40^o, диаметрально противоположном месту размещения проводников, подключенных к линии питания, выполнены укороченными длиной, равной 0,25-0,35 общей длины коротковолнового симметричного вибратора, и отделены от короткозамыкателей введенными изоляторами, а все остальные проводники подключены к короткозамыкателям, причем расстояние между укороченными проводниками и ближайшими к ним проводниками длиной, равной длине коротковолнового симметричного вибратора, равно не более 0,01λ_мин, где λ_мин- минимальная длина волны рабочего диапазона.