Логопериодическая антенна Советский патент 1991 года по МПК H01Q11/10 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве передающей или приемной антенн п широ- копочосных системах радиосвязи метрово- i j и дециметрового дпзпазонон волн.

Цель изобретения - улучшение уровня согласования при работе логопериодиче- антенны в режиме поперечн ;го одно- сюроннсго излучения при возбуждении излучателей несимметричной пинией передачи.

На фиг.1 изображена структурная схема ли периодической антенны; на фиг.2 - виб- р. 5 горно-щелевая антенна.

Логопериодическая антенна содержит чпумчгели (ииОраторно-щелевые антенны) 1, щели 2, металлический экран 3, резонаторы 4, несимметричные вибраторы 5, входы несимметричных вибраторов G. линию передачи 7, изоляторы 8, согласованную нагрузку 9, в, од логопериодическои антенны 10, коаксиальные шлейфы 11, конденсаторы 12, металлические шайбы 13, диэлектрические шайбы 14.

Вибраторно-щслееые антенны, располагающиеся над металлическим экраном 3, соединены каскадно несимметричной линией передачи 7, волновое сопротивление которой, выбираемое из условия взаимной обратное™ входных сопротивлений вибратора 5 и шели 2, равно 60Tt Ом. Излучатели 1 образуют линейную антенную решетку, в которой размеры излучателей 1, расстояния между ними и длины отрезков линии перетаи-л.%

О 00 00 OJ

СА)

дачи 7, соединяющих излучатели, подчиняются закону геометрической прогрессии, причем к входу наибольшего излучателя 1 подключена согласованная нагрузка 9, а вход наименьшего излучателя 1 является входом лоюпериодической антенны. Несимметричный вибратор 5 о каждой пибра- торио-щелевой антенне выполнен в виде полого металлического цилиндра, внутри которого расположен коаксиальный шлейф 11 в виде соосного с металлическим цилиндром и изолированного от него прямолинейного проводника, нижний конец которого является входом несимметричного вибратора 5 и коаксиального шлейфа 11 од- повременно. В нижней части коаксиального шлейфа 11 расположен конденсатор 12, выполненный в виде металлической шайбы 13 и диэлектрической шайбы 14.

Все размеры излучателей 1, расстояния между ними и длины отрезков линии передачи 7, соединяющих излучатели 1, подчиняются закону геометрической прогрессии, а размеры несимметричного вибратора 5, щели 2 и конденсатора 12 в каждом излуча- теле 1 выбираются из условия взаимной об- ротности входных сопротивлений несимметричного вибратора 5 и щели 2.

Таким образом, длина IN наибольшего несимметричного вибратора определяется выражением

IN-(0,258 ±0,01)Амакс, гдеД«акс наибольшая длина волны рабочего диапазона.

Диаметр наибольшего несимметрично- го вибратора может иметь любую приемлемую из конструктивных соображений величину. Длина и диаметр каждого из остальных несимметричных вибраторов определяются путем умножения длины и диаметра соседнего с ним большего несимметричного вибратора на коэффициент г, где г- - 0.75...0,95. Расстояние d между наибольшим и соседним с ним несимметричными вибраторами определяется выражением ,6 ± 0,1)м, а все остальные расстояния между соседними несимметричными вибраторами вычисляются путем последовательного умножения этой величины на коэффициент г на основе закона геометрической прогрессии. Отрезок линии передачи между соседними несимметричными вибраторами удлинен в 1,1..,1,2 раза по сравнению с расстоянием между соответствующими несим- метричными вибраторами. Число излучателей выбирается исходя из выражения

. где ,5...0,7;

fnakc и fMnn - максимальная и минимальная частоты рабочего диапазона.

Длина каждой щели выбирается равной удвоенной длине несимметричного вибратора, а ширина щели равна удвоенному диаметру вибратора. Глубина h резонатора 4, длина И коаксиального шлейфа 11 и емкость С конденсатора 12 пропорциональны длине I несимметричного вибратора в этом излучателе, и, следовательно, подчиняются такому же закону геометрической прогрессии, как и длины несимметричных вибраторов. Для определения параметров резонатора и коаксиального шлейфа используются соотношения, справедливо при /Я 0,44; ,2; h/l-0,781,

W,Ufl/60w 0,915. С б,42 . (1) где Л/шл волнооое сопротивление коаксиального шлейфа.

Диаметр di проводника шлейфа определяется по формуле

Л/Шл 60 ln(D/di),

где D - внутренний диаметр несимметричного вибратора в данном излучателе.

Величина емкости С конденсатора 12 в каждом излучателе, определяемая согласно (1), позволяет определить размеры металлической шайбы 13 и диэлектрической шайбы 14с помощью известной формулы для емкости цилиндрического конденсатора

С 55,6 Б l2/ln(D/dz)no, где Ј - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрической шайбы 1;

12 - высота металлической шайбы 13 и диэлектрической шайбы 14;

da - диаметр металлической шайбы 13.

Величина отношения D/d2 выбирается одинаковой для всех излучателей. Диэлектрические шайбы выполняются из любого диэлектрика с малыми потерями.

К входу наибольшего излучателя 1 подключается согласованная нагрузка, а вход наименьшего излучателя 1 является входом логопериодической антенны 10.

Логопериодическая антенна работает следующим образом.

Электромагнитная энергия, подводимая к входу логопериодической ангенны 10, распространяется по линии передачи 7 и возбуждает излучатели 1, размеры и расстояния между которыми выбраны таким образом, чтобы обеспечить близкое к синфазному возбуждение излучателей (вибратор- но-щелевых антенн) 1 в активной области логопериодической антенны. В результате в логопериодической антенне реализуется режим поперечного излучения. При этом конструкция каждого излучателя 1, выбираемая согласно соотношениям (1), обеспечивает режим однонаправленного излучения с частотно независимым входным сопротивлением, близким по величине к 60 л. Ом с уровнем КСВ на входе отдельного излучателя 1 не более 1,1 и с уровнем КСВ на входе логопериодической антенны не более 1,8.

Таким образом, обеспечивается улучшение уровня согласования при работе лого- периодической антенны в режиме поперечного излучения. Формула изобретения Логопериодическая антенна, содержащая линейную решетку излучателей, соединенных линией передачи, причем размеры излучателей, расстояния между ними и дли- ны отрезков линии передачи, соединяющих излучатели, выбраны по закону геометрической прогрессии, к входу наибольшего излучателя подключена согласованная нагрузка, а вход наименьшего излучателя является входом логопериодической антенны, отличающаяся тем, что, с целью улучшения уровня согласования при работе логопериодической антенны в режиме поперечного одностороннего излучения при возбужде- нии излучателей несимметричной линией передачи каждый излучатель выполнен в виде вибраторно-щелевой антенны, состоящей из щели в металлическом экране, закрытой с одной стороны резонатором, и несимметричного вибратора, расположенного перпендикулярно металлическому экрану таким образом, что ось несимметричного вибратора проходит через центр щели, а вход несимметричного вибратора подключен к линии передачи, выпопненной несимметричной в виде проводника, расположенного параллельно металлическому экрану и проходящего над каждой щелью через ее середину, причем каждый несимметричный вибратор выполнен в виде полого металлического цилиндра, внутри которого расположен коаксиальный шлейф в виде со- осного с металлическим цилиндром и изолированного от него прямолинейного проводника, нижний конец которого является входом несимметричного вибратора и коаксиального шлейфа одновременно, а в нижней части коаксиального шлейфа расположен конденсатор, подключенный параллельно входу коаксиального шлейфа, причем размеры несимметричного вибратора, щели, резонатора коаксиального шлейфа и величина емкости конденсатора в каждом излучателе, а также значение волнового сопротивления коаксиального шлейфа выбираются из условия

Za 2Щ(60 л)1,

где ZB - входное сопротивление несимметричного вибратора;

Ещ - входное сопротивление щели.

Изобретение относится к оитоннси гох- с;. Цель изобретения улучшение уоопнм cmласопвния при работе ло(оипр.ц1дмчо- CKQH тнтонны (ЛА) в ре.киме поп%е1 Н -чо o;.i OCTOpoiiiie.ro излучения при ими изпучателеи несимметричной линией передачи ЛА содержит линейную решетку i луч-ттг-леи 1, выполненных в виде чибра- торно-щелевых антенн, возбуждаем ix общей о;1но11,ч1со;,-1пй (тси.мметричнои ли- нпоп 7 . и fvfпол ж ниом ntpm- лелььо . | icrc-ому JKpanv 3 Размеры излччлелси 1, расстояния между мини и длины отрезков линии 7 подчиняются ну геом три еской прогрессии. Каждый излучатель 1 состоит из щели 2 п экране 3, закрытой с одной стороны резонатором Л, и несимметричного вибратора 5, Р-ЧСПРЮЖРН- ного перпендикулярно экрану 3 т и что его ось г..т через центр щели ). За вссленмя п рибрдтпр5коаксмол мого щ-ей- фа с ю,|;к.;нсотором дос ига-п - уроаонь c b ntOD;iiii ; виГ рат. pf I r r:i i;,ici 7 в рыбоч° -1 дтпазопе частот, оОлг1 15 ощпи односторонним изпучг-нием с л пгрячмс направленности, максимум когорпй п-тгпо латается в нчправлемии, поперечном по отношению к оси ЛА. 2 ил. (Л

9

Ю

Фиг.

7s

/

.4

/ V- i-/

rUL- - i

Фиг 2