Вибраторная антенна Советский патент 1992 года по МПК H01Q9/16 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике.

Известна вибраторная антенна, содержащая два плеча, коаксиальную линию и две симметрирующие щели, расположенные во внешнем проводнике коаксиальной линии.

Однако такая вибраторная антенна не позволяет управлять фазой излучаемой волны.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является вибраторная антенна со встроенным фазовращателем на 180°, содержащая два плеча, коаксиальную линию, две симметрирующие щели, расположенные во внешнем проводнике коаксиальной линии и два диода, включенные между внутренним проводником коаксиальной линии и плечами вибратора.

Однако такая вибраторная антенна не позволяет управлять поляризацией и положением фазового центра излучаемой волны.

Цель изобретения - обеспечение управления положением фазового центра и плоскости поляризации, а также улучшение согласования.

Для этого в вибраторную антенну, содержащую два плеча, установленных на внешнем проводнике коаксиальной линии, две продольные щели во внешнем проводнике коаксиальной линии и два коммутационных диода, включенные между центральным проводником коаксиальной линии и плечами, дополнительно введены два по крайней мере плеча, симметрично установленные на внешнем проводнике коаксиальной линии, между соседними плечами во внешнем проводнике коаксиальной линии выполнены дополнительные продольные щели по числу введенных плеч, между введенными плечами и центральным проводником коаксиальной линии включены коммутационные диоды.

Поставленная цель достигается также тем, что в вибраторную антенну дополнительно введены отрезки проводников, соединяющие основание каждого плеча с продолжением центрального проводник коаксиальной линии.

(Л

С

vi сл со

vi

GO О

На чертеже изображена конструкция предлагаемой вибраторной антенны.

Вибраторная антенна содержит коаксиальную линию 1, состоящую из внешнего 10 и внутреннего 15 проводников, четыре плеча 2-5, четыре симметрирующие щели 6-9, четыре p-i-n диода 11-14, проволочную пирамиду 16, четыре подводящих провода 17- 20, четыре блокировочных конденсатора 21 -24. согласующее кольцо 25, низкочастотный разъем 26, четыре держателя 27-30 и четыре пружины 31-34.

Вибраторная антенна может работать в режимах, представленных в таблице, где через 1 обозначено открытое состояние p-i-n диода, а через О - закрытое.

Рассмотрим работу вибраторной антенны в режиме 1. Вибраторная антенна возбуждается при помощи коаксиальной линии 1. В режиме 1 диод 11 находится в открытом состоянии, а диоды 12-14 в закрытом. Так как диоды 12 и 14 закрыты, то плечи 3 и 5 находятся под одним потенциалом, равном потенциалу внешнего проводника коаксиальной линии 10 и не возбуждаются. Диод 11 находится в открытом состоянии, следовательно плечо 2 находится под потенциалом внутреннего проводника коаксиальной линии 15, а диод 13 находится в закрытом состоянии, следовательно плечо 4 находится под потенциалом внешнего проводника коаксиальной линии 10. В этом случае излучается волна основной поляризации с фазой равной нулю.

В режиме 2 диод 12 находится в открытом состоянии, а диоды 11, 13 и 14 в закрытом. Проведя аналогичные рассуждения заключаем, что в этом случае излучается волна, плоскость поляризации которой повернута относительно плоскости поляризации волны, излученной в режиме 1 на 90°, а фаза равна нулю,

В режиме 3 диод 13 находится в открытом состоянии, а диоды 11, 12 и 14 в закрытом. В этом случае излучается волна, плоскость поляризации которой совпадает с плоскостью поляризации которой совпадает с плоскостью поляризации волны в режиме 1. а фаза отличается на 190°, что может быть полезным в фазированных антенных решетках с бинарным фазовым управлением (0-180°).

В режиме 4 излучается волна, плоскость поляризации которой совпадает с плоскостью поляризации волны, излученной в режиме 2, а фаза отличается на 180°.

Вторая группа режимов (режимы 5-8) характерна тем, что в каждом из режимов этой группы в открытом состоянии находится доа соседних p-i-n диода. Это обстоятельство приводит к тому, что плоскость поляризации волны, излученной в каждом из этих режимов оказывается повернутой по отношению к соответствующим режимам первой

группы на 45° соответственно (диагональная поляризация).

Третья группа режимов (режимы 9-12) характерна тем, что в этих режимах возникает асимметрия возбуждения антенны, что

0 приводит к эффекту выноса фазового центра из геометрического центра вибратора. Этот эффект может быть полезен при использовании вибраторной антенны в качестве облучателя зеркальных антенн.

5Режимы 13 и 14 соответствуют случаю,

когда вибраторная антенна выключена, т.е. не излучает, так как все плечи ее имеют одинаковый потенциал.Эти режимы используются для выключения режима излучения

0 или приема, что может быть полезным при использовании вибраторной антенны в составе фазированных антенных решеток.

Симметрирующие щели 6-9, расположенные во внешнем проводнике коаксиаль5 ной линии 10, предназначены для обеспечения симметрии возбуждения плеч, их длина примерно равна четверти длины волны и точно подбирается при настройке по критерию минимума КСВ при помощи

0 согласующего кольца 25.

Проволочная пирамида 16 предназначена для замыкания цепей управления p-i-n диодов, а также для компенсации реактивной составляющей сопротивления p-l-n дио5 дов в закрытом состоянии. Полусумма длины ребра и высоты пирамиды примерно равна четверти длины волны, что обеспечивает развязку плеч вибраторной антенны по высокой частоте. Длина ребра пирамиды

0 точно подбирается при настройке по критерию минимума КСВ, что соответствует минимуму реактивной составляющей входного сопротивления вибраторной антенны. Диаметр проволоки, из которой изготавливает5 ся проволочная пирамида, влияет на диапазонные свойства антенны, причем с уменьшением диаметра проволоки рабочий диапазон частот увеличивается.

Управляющие сигналы на p-i-n диоды

0 подаются при помощи подводящих проводов 17-20, которые сведены в низкочастотный разъем 26 для подключения к блоку управления. Подводящие провода 17-20 присоединены к внешним концам держате5 лей 27-30 соответственно. Держатели крепятся во внешнем проводнике коаксиальной линии при помощи блокировочных конденсаторов 21-24. Ко внутренним концам держателей 28-31 присоединены p-i-n диоды 11-14 соответственно. Надежный прижим p-l-n диод ко внутреннему проводнику коаксиальной линии 15 осуществляется при помощи пружин 31-34 соответственно.

Как видно из таблицы вибраторная ан- тенна обеспечивает управление положением плоскости поляризации с дискретом 45° причем в каждом положении обеспечивается управление фазой с дискретом 180°, а также позволяет осуществлять режимы с выносом фазового центра.

В вибраторной антенне, снабженной проволочной пирамидой могут быть реализованы режимы с величиной КСВ близкой к 1,0 без специальных согласующих уст- ройств, т.к. реактивную часть p-i-n диодов можно скомпенсировать надлежащим подбором длин ребер проволочной пирамиды.

Для получения однонаправленной ДН вибраторная антенна может быть снабжена металлическим экраном.

Формула изобретения

1. Вибраторная антенна, содержащая два плеча, установленных на внешнем проводнике коаксиальной линии, две продоль-

ные щели во внешнем проводнике коакси альной линии и два коммутационных диода, включенных между центральным проводником коаксиальной линии и плечами, отличающаяся тем, что. с целью обеспечения управления положением фазового центра и плоскости поляризации, дополнительно введены по крайней мере, два плеча, симметрично установленных на внешнем проводнике коаксиальной линии, между соседними плечами во внешнем проводнике коаксиальной линии выполнены дополнительные продольные щели по числу введенных плеч, между введенными плечами и центральным проводником коаксиальной линии включены коммутационные диоды.

2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем. что, с целью улучшения согласования, введены отрезки проводников, соединяющие основание каждого плеча с продолжением центрального проводника коаксиальной линии.

4J

27 30

Использование: антенная техника, обеспечивается управление поляризацией и положением фазового центра вибраторной антенны. Сущность изобретения: антенна содержит не менее двух расположенных в одной плоскости и пересекающихся вибраторов, каждое плечо которых присоединяется к общей питающей линии через коммутационный диод. Требуемый эффект достигается включением нужного числа плеч вибраторов в различных сочетаниях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.