Антенна бегущей волны Советский патент 1992 года по МПК H01Q11/02 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве широкодиапазонной антенны для приема радиоволн в системах радиосвязи декамет- рового диапазона волн.

Известна антенна бегущей волны в виде импедансной структуры, возбуждаемой рупорным излучателем. За счет выбора специального закона распределения поверхностного импеданса в антенне реализуется повышенная направленность в направлении, близком к осевому.

Однако указанная антенна является узкополосной.

Известна антенна бегущей волны, содержащая линейную решетку из одинаковых симметричных вибраторов, подключенных к линии передачи через конденсаторы.

Указанная антенна является широкодиапазонной, однако ее полоса частот недостаточна, чтобы обеспечить работу во всем декаметровом диапазоне радиоволн.

Наиболее близка к предлагаемой антенна бегущей волны, содержащая линейную

решетку из проволочных диполей, собирательную линию, выполненную в виде двухпроводного воздушного фидера, один конец которого нагружен на согласованную нагрузку, а другой является входом антенны, и резисторы связи, соединяющие вибраторы с собирательной линией. Указанная антенна получила наибольшее распространение для приема радиоволн в системах дальней связи декаметрового диапазона волн. Падающая на антенну электромагнитная волна наводит в вибраторах сигналы, которые поступают в собирательную линию и суммируются на входе антенны. За счет применения резисторов ослабляется шунтирующее действие вибраторов на собирательную линию, что позволяет сохранить в собирательной линии режим бегущей волны в широкой полосе частот В результате с помощью одной антенны бегущей волны удается перекрыть диапазон длин волн от 10 до 70 м.

Однако известная антенна бегущей волны имеет малый коэффициент направленного действия (КНД) в длинноволновой части

VI

,™а

Ю

диапазона, так как ее электрическая длина невелика (1 /Амакс 1), амплитудное распределение вдоль антенны является экспонен- циально спадающим, а фазовое распределение не является оптимальным. Малая величина КНД приводит к малой помехозащищенности известной антенны. Кроме того, максимум диаграммы направленности приподнят над земной поверхностью на слишком большой угол, что уменьшает дальность радиосвязи.

Цель изобретения -увеличение помехозащищенности и эффективности.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в повышении качества радиосвязи: увеличении отношения сигнал/шум и увеличении дальности радиосвязи.

Указанная цель достигается тем, что в антенну введены п фазовых корректоров, выполненных в виде фазовых контуров 2-го порядка и включенных между клеммами диполей и концами соответствующих пар резисторов связи, при этом значения номиналов катушек индуктивностей и конденсаторов фазовых корректоров выбраны из условия обеспечения следующего соотношения:

V n-Vn+l 5-10°, где 1/ь - фаза коэффициента передачи п-го фазового корректора в согласованном режиме на длинноволновом краю диапазона;

п - номер фазового корректора, отсчитываемый от входа антенны, при этом величина сопротивлений пар резисторов связи выбрана убывающей от входа антенны в сторону согласованной нагрузки.

На чертеже изображена схема антенны бегущей волны.

Антенна бегущей волны содержит линейную продольную эквидистантную решетку из п проволочных диполей 1, собирательную линию 2, выполненную в виде двухпроводного воздушного фидера, один конец которого нагружен на согласованную нагрузку 3, а другой является входом 4 антенны бегущей волны, и 2п резисторов связи 5, подключенных одними концами к собирательной линии 2. Между клеммами диполей 1 и другими концами соответствующих пар резисторов связи 5 включены п фазовых корректоров 6, выполненных в виде фазовых контуров 2-го порядка.

Антенна бегущей волны работает следующим образом.

Падающая на антенну электромагнитная волна возбуждает в каждом вибраторе 1 сигнал, который через фазовый корректор 6 и соответствующую пару резисторов 5 поступает в собирательную линию 2. Указанные сигналы суммируются на входе 4 антенны. Известно, что повышение КНД в антенне бегущей волны достигается при

равномерном амплитудном распределении и оптимальном замедлении волны вдоль антенны, при котором обеспечивается дополнительный фазовый сдвиг между крайними элементами антенны, близкий к 180°. Выравнивание амплитудного распределения в предлагаемой антенне достигается за счет использования неодинаковых пар резисторов 5, сопротивления которых убывают от входа 4 антенны в сторону согласованной

нагрузки 3. Оптимальное замедление волны создается с помощью фазовых корректоров 6 следующим образом. Каждый фазовый корректор б представляет собой фазовый контур 2-го порядка, т.е. мостовой четырехполюсник на LC-элементах, схема которого показана на чертеже. Коэффициент передачи такого четырехполюсника имеет модуль, равный единице, и фазу, монотонно убывающую с ростом частоты. Значения номиналов катушек индуктивности и конденсаторов, входящих в фазовые корректоры 6, выбраны из условия обеспечения следующего соотношения: трп - -И р, где трп - фаза коэффициента передачи п-го

фазового корректора 6 в согласованном режиме на длинноволновом краю диапазона; tf 5-10°. Тогда дополнительный фазовый сдвиг между токами крайних диполей 1 равен ipi - 1ры si(N - 1)у, где N 21 - количество диполей 1 в антенне.

В результате на длине волны 70 м реализуются повышение КНД в 1,5 раза и более прижатые к земле диаграммы направленности по сравнению с прототипом. С уменьшением длины волны до 10 м величина дополнительного фазового сдвига монотонно убывает, однако эффект повышения КНД и прижатия луча сохраняется, что обеспечивает повышение помехозащищенности и эффективности во всем рабочем диапазоне волн.

Формула изобретения Антенна бегущей волны, содержащая линейную продольную, эквидистантную рещетку из п проволочных диполей, собирательную линию, выполненную в виде двухпроводного воздушного фидера, один конец которого нагружен на согласованную нагрузку, и 2п резисторов связи, подклюценных одними концами к собирательной линии, отличающаяся тем, что, с целью увеличения помехозащищенности и эффективности, введены п фазовых корректоров, выполненных в виде фазовых контуров второго порядка и включенных между клеммами диполей и другими концами соответствующих пар резисторов связи, при этом значения номиналов катушек индуктивности и конденсаторов фазовых корректоров выбраны из условия обеспечения соотношения

Vh-Vh+i 5-10°,

где ь - фаза коэффициента передачи п-го фазового корректора в согласованном режиме на длинноволновом краю диапазона; п - номер фазового корректора, отсчитываемый от входа антенны, при этом величина сопротивлений пар резисторов связи выбрана убывающей от входа антенны в сторону согласованной нагрузки.

Использование: антенная техника, широкодиапазонные антенны для систем радиосвязи. Сущность изобретения: в линейную решетку из проволочных диполей, присоединенных посредством резисторов связи к собирательной линии, введены фазовые корректоры, Параметры фазовых корректоров и резисторов выбраны по определенному закону. Это обеспечивает оптимальное замедление волны вдоль антенны бегущей волны, т.е. повышение КПД и помехозащищенности в рабочем диапазоне. 1 ил.