Способ развязки антенн Советский патент 1992 года по МПК H01Q9/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для увеличения электромагнитной развязки антенн с совпадающей поляризацией, в частности для антенн, расположенных на проводящей поверхности, например на самолете.

Известны способы увеличения развязки антенн с помощью экранов. Применяемые экраны позволяют увеличить развязку на 10-20 дБ, они просты в-изготовлени и эксплуатации. Разливают поперечные и продольные экраны.

Известно устройство, в котором развязка антенн достигается за счет того, что в качестве развязывающего устройства используют проводящий диск. Диск устанавливают на равном расстоянии от взаимовлияющих антенн. Радиус диска выбирают равным Я/4 (Я-длина волны). Данный способ имеет ряд недостатков:во- первых, ограничение на место установки экрана. Вблизи антенны такой экран сильно искажает диаграмму направленности антенны (ДН), так как расположен перпендикулярно направлению распространения волны, которая отражается от экрана в обратном направлении, поэтому место установки экрана ограничено областью, равноотстоящей от взаимовлияющих антенн; во-вторых, невысокая развязка, поскольку существэнна волна, переотраженная кромками экрана.

Продольные экраны вносят меньше искажений в ДН антенн, чем поперечные, и обеспечивают большую развязку.

Наиболее близким к предлагаемому способу по достигаемому эффекту является устройство для антенн, представляющее собой продольный экран. Развязка антенны достигается за счет того, что в качестве развязывающего устройства используют прямоугольную проводящую пластину, установленную вдоль общей оси симметрии антенн на равное расстоянии от них параллельно плоскости поляризации антенн. При этом высота h и длина L прямоугольной про(Л

С

х|

GJ

N Ј

00

водящей пластины выбраны из соотношеVs /-

ния h УЯ R ,L 0,42 л h, где R - расстояние между антеннами,5

Устройство работает следующим обра- аом

Электромагнитное поле в приемной антенне есть результат сложения двух волн: прямой,скользящей вдоль пластины и пере- 10 отраженной верхней кромкой. При выбран- н ых соотношениях h и L пластины, переотраженная волна имеет сдвиг по фазе 180° относительно прямой волны. Это приводит к компенсации этих волн и увеличе- 15 нию развязки.

Однако область использования указанного экрана ограничена, что является его недостатком. Ограничение области использования связано с тем, что экран устанавли- 20 вают на равном расстоянии от антенн. При использовании такого экрана для развязки -антенн, размещенных, например, на с-амо- лете или других подвижных объектах, нередка ситуация, когда технически 25 невозможно установить устройство на равном расстоянии от антенн.

Другим обстоятельством, ограничивающим область применения известного экрана, является его значительные размеры, 30 зависящие при одной и той же Я от расстояния между антеннами. Так, при R 10 вероятно при размещении антенн на самолете, экран имеет длину порядка 0,36 R, a высоту 0,27 R, т.е. занимает по длине более 35 рети расстояния между антеннами. Последнее неприемлемо для указанных антенн из соображений аэродинамики.

Кроме того, известно, что чем дальше от антенны экран, тем менее он эффективен и 40 с точки зрения развязки, и тем больше его габариты, поскольку с удалением от антенны уменьшается плотность энергии. Следовательно, место установки известного экрана не является оптимальным по развяз- 45 ке и по размерам экран а.

Цель - увеличение электромагнитной развязки.

Поставленная цель достигается тем, что способ развязки антенн включает в себя 50 установку проводящей пластины между антеннами вдоль их общей оси симметрии параллельно плоскости поляризации, причем роводящая пластина выполняется с кривоинейной кромкой с высотой, определяемой 55 из соотношения:

Кг)

rt-fttfcii.

Яср

где Яср - средняя длина волны;

R - расстояние между антеннами;

г - текущее расстояние от одной из антенн вдоль оси симметрии, и длиной L не менее 2 Яср.

В предлагаемом способе выполняют проводящую пластину с криволинейной кромкой, где высота пластины зависит от положения ее относительно антенн. При такой взаимосвязи форма проводящей пластины представляет собой часть эллипса высотой, соответствующей границе -й зоны Френеля.

Существенным отличием предлагаемого способа является зависимость h пластины от расстояния между одной из антенн и произвольной точкой пластины по линии связи, что позволяет, изменяя размеры пластины, изменять положение пластины по ли- нии связи и тем самым увеличивать развязку.

Чертеж иллюстрирует предлагаемый способ.

Предлагаемый способ увеличения развязки заключается в установке проводящей пластины 1 между антеннами 2 вдоль их общей оси симметрии параллельно плоскости поляризации. При этом проводящая пластина 1 выполняется с криволинейной кромкой, где высота определяется из соотношения

MR-O

R

icp

0)

а длина - не менее 2 Яср

Пластина 1, устанавливаемая вдоль общей оси симметрии параллельно плоскости поляризации, может быть установлена на любом расстояния от антенн 2. Минимальное расстояние между пластиной 1 и одной из антенн 2 определяется из учета влияния пластины на ДН этой антенны.

Высота пластины 1 выбирается из условия соответствия границе 1-й зоны Френеля, что обеспечивает противофазное сложение скользящей вдоль пластины и переотраженной верхней кромкой волн при любом расстоянии пластины 1 от антенн 2.

Если изменение высоты пластины нарушает фазовое соотношение волн и существенно влияет на развязку, то изменение длины пластины ответственно за амп литуд- ное соотношение волн, которое слабо меняется, и влияние на развязку не существенно. Длина L выбрана по результатам экспериментов как наименьшая, при которой достигается хорошая развязка 15-25 дБ.

Уменьшение длины нежелательно, так как при этом уменьшается развязка, а при

увеличении она оказывает влияние на ДН антенны и ухудшает аэродинамику самолета,

Проводящая пластина 1 может быть выполнена из металлического листового материала.

При излученнии из одной из антенн пластину огибает две волны. Одна скользит вдоль пластины и ослабляется благодаря эффекту отжатия, так как плоскость поляризации волны параллельна плоскости пластины. Вторая волна создается верхней кромкой путем переотражения, причем выбор высоты пластины по формуле (1) приводит к тому, что переотраженная волна в приемной антенне складывается в противо- фазе с прямой, скользящей вдоль пластины, поскольку переотраженная волна имеет большую длину пути (на А/2 ). Это приводит к компенсации волн и к увеличению развязки.

Проводящую пластину можно устанавливать на любом расстоянии от антенн, не только на равном, благодаря появившейся зависимости высоты пластины от расстояния от одной антенны до произвольной точки пластины на линии связи.

Поскольку равноудаленное от антенн место является местом наименьшего влияния на развязку, а при приближении к одной из антенн эффект влияния на развязку усиливается, установка пластины ближе к одной из антенн приводит к увеличению развязки, Таким образом, предлагаемый способ приводит к увеличению развязки.

При использовании предлагаемого способа для увеличения развязки антенн, размещенных на проводящей поверхности (например, обшивка самолета), криволинейной будет лишь верхняя кромка пластины.

0

5

0

5

0

По методу зеркальных изображений в отсутствии проводящей поверхности у пластины необходимо вместо мнимого изображения реальное, т.е. от линии связи пластина должна быть дополнена до нижней границы 1-й зоны Френеля, В этом случае криволинейной будет и верхняя и нижняя кромки,

Таким образом, в предлагаемом способе проводящая пластина может устанавливаться на любом расстоянии от антенн, увеличивается развязка антенн, проводящая пластина имеет меньшие размеры, чем известная, одновременно может быть установлено у каждой антенны по проводящей криволинейной пластине с размерами по формуле (1), это приводит к еще большему увеличению развязки (до 20-30 дБ), благодаря уменьшенным размером пластина может быть установлена под одним обтекателем с антенной.

Формула изобретения Способ развязки антенн, включающий установку проводящей пластины между антеннами вдоль их общей оси симметрии параллельно плоскости поляризации, отличающийся тем, что, с целью увеличения электромагнитной развязки, проводящую пластину выполняют с криволинейной кромкой, причем ее высоту определяют из соотношения

h frlR-LU

R

где ср средняя длина волны;

R - расстояние между антеннами; г - текущее расстояние от одной из антенн вдоль оси симметрии, а длина проводящей пластины составляет не менее 2 Дср.

(г;

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для развязки антенн линейной поляризации. Цель - увеличение электромагнитной развязки - достигается выполнением кромки проводящей пластины криволинейной, высота пластины изменяется вдоль направления от одной антенны до другой согласно соотношению г У г ( R - г ) , (г) -Acp , где г - текущее расстояние; R - расстояние между антеннами; Яср - средняя длина волны. 1 ил.