ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА Советский патент 1996 года по МПК G01V3/12 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антеннам высоких частот, и предназначено для излучения и приема электромагнитных волн при работе вблизи поверхности раздела атмосфера материальная среда, например, в геофизических радиолокаторах, устройствах медицинской диагностики и т.п.

Цель изобретения улучшение согласования антенны с фидерным трактом на частотах, лежащих вблизи нижней границы рабочего диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что концы полупроводящего экрана загнуты в сторону антенного вибратора и расположены вблизи его концов.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 и 2 показана конструкция вибраторной антенны, соответственно вид спереди и поперечный разрез; на фиг. 3 частотные характеристики вибраторной антенны.

Антенный вибратор 1 плоскостной конструкции расположен вблизи поверхности раздела 2 атмосфера материальная среда и изолирован от материальной среды слоем диэлектрика 3.

В области 4 вблизи концов вибратора 1 концы полупроводящего экрана 5 загнуты в сторону антенного вибратора 1. Экран 5 установлен на опорном элементе 6. Аппаратура подключается к вибратору 1 через возбуждающее устройство 7. При этом концы экрана 5 могут находиться в гальваническом контакте с концами вибратора 1 или быть электрически изолированным от них. В частности, концы экрана могут располагаться с противоположной от вибратора стороны слоя диэлектрика 3.

Протяженность участка связи (I_св) между концами экрана 5 и антенного вибратора определяется экспериментально.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитные колебания, поступающие к антенне по фидерному тракту, проходят через возбуждающее устройство 7 к антенному вибратору 1 и возбуждают в плечах вибратора токи высокой частоты. Последние создают поле излучения антенны, а также возбуждают вторичные токи в полупроводящем экране 5, обусловливающие его экранирующее действие. Благодаря тому, что концы полупроводящего экрана 5 расположены вблизи концов антенного вибратора 1, часть токов, протекающих в антенном вибраторе 1, ответвляется в полупроводящий экран 5 за счет токов смещения, протекающих через электрическую емкость на участках связи (I_св). В результате этого емкостная составляющая входного сопротивления антенного вибратора 1, имеющая место на низших частотах рабочего диапазона и возрастающая по мере понижения частоты, компенсируется в некоторой области частот индуктивной составляющей сопротивления полупроводящего экрана 5, играющего роль шунта. В том случае, когда имеет место гальванический контакт между концами антенного вибратора и полупроводящего экрана, эффект улучшения согласования наблюдается вплоть до постоянного тока за счет резистивной нагрузки антенного вибратора полупроводящим экраном.

Была измерена зависимость коэффициента связи К_св антенны от частоты (фиг. 2). Кривая 8 соответствует Кс_в прототипа, кривая 9 коэффициент связи предлагаемой антенны.

Как следует из фиг.3, использование предложенного технического решения позволяет в данном случае понизить граничную частоту по критерию К_св ≅2 в 3,5 раза.

При практической реализации антенный вибратор 1 был образован двумя эллиптическими сегментами длиной 480 и шириной 400 мм, расположенными на основании 3 из текстолита толщиной 3 мм и обращенными вершинами друг к другу. Расстояние между вершинами сегментов составляло 10 мм. Полупроводящий экран 5 был выполнен из ткани КЛШ с удельным поверхностным сопротивлением 30 Ом и расположен на опорном элементе 6 из пенополистирола ПСБ толщиной 100 мм. Концы полупроводящего экрана 5, отогнутые в сторону антенного вибратора, располагались под основанием 3 (приклеены к нему) при длине участка связи I_св ≈ 50 мм. При измерении антенна располагалась на поверхности грунта, на снегу, а также увлажненном песке.

Предложенная антенна имеет малые электрические размеры. Так, на частоте 31 МГц длина волны составляет 9,6 м, тогда как длина обоих плеч антенного вибратора равна всего 0,96 м, то есть относительная длина антенного вибратора составляет на данной частоте 0,1 λ. Влияние диэлектрической проницаемости грунта увеличивает электрическую длину антенны. Однако она по-прежнему остается достаточно малой. Известны трудности, с которыми приходится сталкиваться разработчику при согласовании антенны столь малых электрических размеров. Использование изобретения позволяет существенно расширить область частот вблизи нижней граничной частоты рабочего диапазона, в которой сохраняется удовлетворительное согласование. В приведенном примере нижнюю границу удается понизить до 10 МГц, тогда как в устройстве по основному изобретению она составляла 35 МГц, что позволяет улучшить качество импульсов на наносекундной длительности, формируемых передатчиком при работе совместно с такой антенной.

Использование: в радиотехнике, в том числе для излучения и приема электромагнитных волн в геофизических радиолокаторах. Сущность изобретения: антенна содержит вибратор, слой диэлектрика, экран, опорный элемент и возбуждающее устройство. Экран имеет размеры, превышающие размеры антенного вибратора. Улучшение согласования антенны с фидерным трактом обеспечивается за счет того, что концы экрана загнуты в сторону антенного вибратора и расположены у его концов. 3 ил.

ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА, отличающаяся тем, что, с целью улучшения согласования антенны с фидерным трактом на частотах, лежащих вблизи нижней границы рабочего диапазона, концы полупроводящего экрана загнуты в сторону антенного вибратора и расположены у его концов.