RU2371820C2 - Wideband omnidirectional antenna with varied polarisation - Google Patents

Wideband omnidirectional antenna with varied polarisation Download PDF

Info

Publication number
RU2371820C2
RU2371820C2 RU2007134605/09A RU2007134605A RU2371820C2 RU 2371820 C2 RU2371820 C2 RU 2371820C2 RU 2007134605/09 A RU2007134605/09 A RU 2007134605/09A RU 2007134605 A RU2007134605 A RU 2007134605A RU 2371820 C2 RU2371820 C2 RU 2371820C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cone
antenna
disk
dielectric
fairing
Prior art date
Application number
RU2007134605/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007134605A (en
Inventor
Вячеслав Иванович Лизуро (RU)
Вячеслав Иванович Лизуро
Николай Иванович Бобков (RU)
Николай Иванович Бобков
Ольга Николаевна Колесникова (RU)
Ольга Николаевна Колесникова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент"
Priority to RU2007134605/09A priority Critical patent/RU2371820C2/en
Publication of RU2007134605A publication Critical patent/RU2007134605A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2371820C2 publication Critical patent/RU2371820C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: antenna comprises the following components located in cylindrical fairing - exciter of TEM-wave, disk and cone that create a truncated conical opening. Fairing has a cavity, in which replaceable multi-layer polariser may be installed. Layers of polariser consist of inclined parallel conductors with period of inclination angle variation of 22.5 degrees in each subsequent layer. Position of cone relative to disk is aligned by dielectric ring installed in opening and dielectric thrust of fairing cover introduced in cone. On both sides of conical opening along perimetre of edges there are absorbing screens with height of 2λc and 3λc near disk and cone accordingly.
EFFECT: provision of antenna operation in wide frequency band at any polarisation without variation of antenna structure.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антеннам СВЧ, и может быть использовано в широкополосных системах связи.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to microwave antennas, and can be used in broadband communication systems.

Известны всенаправленные антенны СВЧ (Р.Кюн. Микроволновые антенны. Л., Судостроение, 1967, с.257-258).Known omnidirectional microwave antennas (R. Kuhn. Microwave antennas. L., Shipbuilding, 1967, p. 257-258).

К ним относятся биконические рупоры и дискоконусные антенны. Они возбуждаются ТЕМ или H01 волнами, и, соответственно, антенна работает на вертикальной или горизонтальной поляризации. При одновременном возбуждении антенны ТЕМ и H01 волнами при соответствующем сдвиге фаз возможно получение эллиптической поляризации.These include biconical horns and discus antennas. They are excited by TEM or H 01 waves, and, accordingly, the antenna operates on vertical or horizontal polarization. With simultaneous excitation of the TEM antenna and H 01 waves with an appropriate phase shift, it is possible to obtain an elliptical polarization.

В описанных антеннах для получения возможности работы на различных поляризациях необходимо изменять конструкцию антенны. Кроме того, в дискоконусной антенне, где диск меньше диаметра основания конуса, с повышением частоты максимум диаграммы направленности отклоняется к образующей конуса, а в биконическом рупоре направлен по горизонту, что может привести к деформации диаграммы направленности при наземном использовании. При повороте антенны конусом вверх фидер затеняет раскрыв из-за того, что питание антенны осуществляется со стороны конуса.In the described antennas, in order to be able to work at different polarizations, it is necessary to change the design of the antenna. In addition, in a disk-cone antenna, where the disk is smaller than the diameter of the base of the cone, with increasing frequency, the maximum radiation pattern deviates towards the generatrix of the cone, and in the biconical horn it is directed horizontally, which can lead to deformation of the radiation pattern during ground use. When the antenna turns the cone up, the feeder obscures the opening due to the fact that the antenna is supplied from the cone side.

Известны всенаправленные биконические рупорные антенны (М.С.Жук, Ю.Б.Молочков. Проектирование антенно-фидерных устройств. М., Л., Энергия, 1966, с.525-528). Они возбуждаются круглым волноводом с волной Н01 (вертикальная поляризация) или с волной H01 (горизонтальная поляризация). При использовании в качестве возбудителей круглых волноводов ограничивается рабочий диапазон частот антенны. Максимум диаграммы направленности антенны направлен также по горизонту. Кроме того, антенна нуждается в защите от воздействий окружающей среды.Omnidirectional biconical horn antennas are known (M.S. Zhuk, Yu.B. Molochkov. Design of antenna-feeder devices. M., L., Energia, 1966, p. 525-528). They are excited by a circular waveguide with a wave of H 01 (vertical polarization) or with a wave of H 01 (horizontal polarization). When using round waveguides as pathogens, the operating frequency range of the antenna is limited. The maximum antenna pattern is also directed horizontally. In addition, the antenna needs protection from environmental influences.

Известна биконическая рупорная антенна, возбуждаемая круглым волноводом с волной ТЕ11 (Uenakada Katsuaki, Yasunaga Keiichi. An omni - directional biconical horn antenna excited by the ТЕ11 mode in a circular waveguide. «HXK гидзюцу кэнкю, NHK Techn. J.», 1972, 24, №3, с.149-159 (япон.; рез. англ.). - РЖ Радиотехника, 24Б, 1972, №11, с.6, 11Б48), принятая за прототип, как наиболее близкая по технической сущности к заявляемому объекту.Known biconical horn antenna excited by a circular waveguide with the wave 11 of TE (Uenakada Katsuaki, Yasunaga Keiichi An omni -.. Directional biconical horn antenna excited by the TE 11 mode in a circular waveguide «HXK gidzyutsu Kenko, NHK Techn J..», 1972 , 24, No. 3, p.149-159 (Japanese; res. Eng.). - RJ Radiotehnika, 24B, 1972, No. 11, p.6, 11B48), adopted as a prototype, as the closest in technical essence to the claimed object.

Антенна может работать на вертикальной и горизонтальной поляризации в диапазоне СВЧ. Вертикальная поляризация обеспечивается выбором расстояния между параллельными проводящими пластинами

Figure 00000001
, a горизонтальная выбором расстояния
Figure 00000002
, а также благодаря размещению в радиальной линии проводящих штырей. Экспериментальное значение коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) в диапазоне частот не превышает 1,5, а при размещении на верхней пластине радиальной линии настроечного контура, состоящего из фторопластовой пластинки и металлического кольца, КСВН снижается до 1,2.The antenna can operate on vertical and horizontal polarization in the microwave range. Vertical polarization is provided by the choice of distance between parallel conductive plates
Figure 00000001
, a horizontal choice of distance
Figure 00000002
, and also due to the placement of conductive pins in the radial line. The experimental value of the standing wave coefficient by voltage (VSWR) in the frequency range does not exceed 1.5, and when placed on the upper plate of the radial line of the tuning circuit, consisting of a fluoroplastic plate and a metal ring, the VSWR decreases to 1.2.

Антенна не обеспечивает возможности работы в широкой полосе частот из-за наличия резонансных элементов, таких как штыри, а также волноводного возбудителя, и работает в диапазоне частот с перекрытием не более 1,1 (11,5÷12,5 ГГц). Кроме того, при смене поляризации изменяют конструкцию антенны.The antenna does not provide the ability to work in a wide frequency band due to the presence of resonant elements, such as pins, as well as a waveguide exciter, and works in the frequency range with an overlap of no more than 1.1 (11.5 ÷ 12.5 GHz). In addition, when changing polarization, the design of the antenna is changed.

Задача изобретения - обеспечение работы антенны в широкой полосе частот на любой поляризации без изменения конструкции.The objective of the invention is the operation of the antenna in a wide frequency band at any polarization without changing the design.

Решение этой задачи достигается тем, что во всенаправленной антенне, содержащей размещенные в цилиндрическом обтекателе возбудитель ТЕМ-волны, диск и конус, образующие усеченный конический раскрыв, возбудитель антенны расположен со стороны диска, диаметр которого равен (4÷5)λс, где λс - средняя длина волны диапазона, и превышает в 1,2÷1,25 раза диаметр основания конуса, угол при вершине которого равен 100÷110 градусов, а стенка обтекателя, изготовленного из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью материала ε≤1,4, имеет полость, в которой может быть размещен сменный многослойный поляризатор.The solution to this problem is achieved by the fact that in an omnidirectional antenna containing a TEM wave exciter located in a cylindrical cowl, a disk and a cone forming a truncated conical opening, the antenna exciter is located on the side of the disk whose diameter is (4 ÷ 5) λ s , where λ c is the average wavelength of the range, and exceeds 1.2–1.25 times the diameter of the base of the cone, the angle at the apex of which is 100–110 degrees, and the wall of a cowl made of a dielectric with a dielectric constant ε≤1,4 has cavity in which m Jet be positioned removable multilayered polarizer.

Слои поляризатора состоят из наклонных параллельных проводников с периодом изменения угла наклона 22,5 градуса в каждом последующем слое от первого со стороны возбудителя слоя, проводники которого перпендикулярны вектору Е. Слои расположены концентрически и зафиксированы на расстоянии 0,15λс друг от друга тем же диэлектрическим материалом, из которого выполнен обтекатель.The polarizer layers consist of inclined parallel conductors with a period of change of the inclination angle of 22.5 degrees in each subsequent layer from the first layer on the pathogen side, the conductors of which are perpendicular to the vector E. The layers are arranged concentrically and fixed at a distance of 0.15λ from each other by the same dielectric material from which the fairing is made.

Положение конуса относительно диска отцентрировано установленным в раскрыве кольцом из диэлектрика толщиной

Figure 00000003
и введенным в конус диэлектрическим упором крышки обтекателя.The position of the cone relative to the disk is centered by a thick dielectric ring installed in the aperture
Figure 00000003
and inserted into the cone dielectric focus of the cowl cover.

По обе стороны от конического раскрыва по периметру кромок введены поглощающие экраны высотой 2λс и 3λс у диска и основания конуса соответственно.On both sides of the conical aperture along the perimeter of the edges, absorbing screens with a height of 2λ s and 3λ s at the disk and base of the cone, respectively, are introduced.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг.1 показан общий вид антенны;figure 1 shows a General view of the antenna;

на фиг.2 показан общий вид пятислойного поляризатора;figure 2 shows a General view of a five-layer polarizer;

на фиг.3 показаны экспериментальные диаграммы направленности в горизонтальной плоскости в диапазоне частот fн÷2,25 fн (fн - нижняя частота диапазона);figure 3 shows the experimental radiation patterns in the horizontal plane in the frequency range f n ÷ 2.25 f n (f n - the lower frequency of the range);

на фиг.4 показаны экспериментальные диаграммы направленности в вертикальной плоскости в диапазоне частот fн÷2,25 fн.figure 4 shows the experimental radiation patterns in the vertical plane in the frequency range f n ÷ 2.25 f n

Широкополосная всенаправленная антенна с изменяемой поляризацией (фиг.1) содержит коаксиальный возбудитель 1, диск 2, конус 3, установленные в диэлектрическом обтекателе 4.Broadband omnidirectional antenna with variable polarization (figure 1) contains a coaxial pathogen 1, disk 2, cone 3 installed in the dielectric fairing 4.

Коаксиальный возбудитель 1 выполнен на коаксиальном кабеле РК 50-2-29 или РК 50-2-27 с разъемом 13, СР 50-726 ФВ (ВРО 364.049 ТУ). Внешняя оболочка кабеля установлена в отверстии диска 2 и припаяна к нему по периметру отверстия, а центральный проводник припаян к вершине конуса 3 таким образом, что зазор между диском и вершиной конуса не более 0,02λс.Coaxial pathogen 1 is made on a coaxial cable RK 50-2-29 or RK 50-2-27 with connector 13, SR 50-726 FV (VRO 364.049 TU). The outer sheath of the cable is installed in the hole of the disk 2 and soldered to it along the perimeter of the hole, and the central conductor is soldered to the top of the cone 3 so that the gap between the disk and the top of the cone is not more than 0.02λ s .

Диск 2 выполнен диаметром (4÷5)λс из металла или металлизированного диэлектрика и закреплен на основании 11. Перед диском 2 по его периметру установлен поглощающий экран 10 цилиндрической формы, который имеет коэффициент отражения не более 10%, например, из материала В2 (Ф3) ТУ 38-105.486-79.The disk 2 is made with a diameter (4 ÷ 5) λ s of metal or a metallized dielectric and is mounted on the base 11. In front of the disk 2, an absorbing screen 10 of a cylindrical shape that has a reflection coefficient of not more than 10%, for example, from material B2 ( F3) TU 38-105.486-79.

Конус 3 выполнен из того же листового металла, что и диск 2, и имеет угол при вершине 106 градусов, а диаметр основания конуса 3 в 1,2-1,25 раза меньше диаметра диска 2.The cone 3 is made of the same sheet metal as the disk 2, and has an angle at the apex of 106 degrees, and the diameter of the base of the cone 3 is 1.2-1.25 times smaller than the diameter of the disk 2.

Обтекатель 4 установлен на основании 11 и фиксируется фланцем 12 и винтами. Внешний диаметр обтекателя равен 6,0 λс. Стенка обтекателя состоит из двух слоев толщиной 0,2-0,25 λс, образуя полость (фиг.1), в которую может быть вставлен многослойный поляризатор 5. Ширина полости должна быть не менее толщины поляризатора 5. Выполнение стенки обтекателя двухслойной повышает жесткость конструкции при использовании антенны без поляризатора. Диэлектрический обтекатель 4 изготовлен из вспененного диэлектрика с ε≤1,4, например ПЭН-И-0,2 ТУ 6-05-88. Материал обтекателя и толщина слоев его стенки выбраны из условия необходимой прочности конструкции и минимальных отражений при минимальных потерях на поглощение энергии.Fairing 4 is installed on the base 11 and is fixed by flange 12 and screws. The outer diameter of the fairing is 6.0 λ s . The wall of the fairing consists of two layers with a thickness of 0.2-0.25 λ s , forming a cavity (Fig. 1) into which a multilayer polarizer can be inserted 5. The width of the cavity should be at least the thickness of the polarizer 5. The implementation of the wall of the fairing with a two-layer increases rigidity design when using an antenna without a polarizer. The dielectric fairing 4 is made of a foamed dielectric with ε≤1,4, for example PEN-I-0.2 TU 6-05-88. The material of the fairing and the thickness of the layers of its wall are selected from the conditions of the necessary structural strength and minimal reflections with minimal losses in energy absorption.

Экспериментально установлено на образцах стенок, что при коэффициенте отражения

Figure 00000004
существенного искажения диаграммы направленности слабонаправленной антенны не происходит. Расчетное значение коэффициента отражения определялось по формуле [1]It was experimentally established on wall samples that with a reflection coefficient
Figure 00000004
Significant distortion of the radiation pattern of a weakly directed antenna does not occur. The calculated value of the reflection coefficient was determined by the formula [1]

Figure 00000005
, где
Figure 00000005
where

Figure 00000006
;
Figure 00000007
Figure 00000008
, dc - толщина слоев стенки обтекателя, образующих полость.
Figure 00000006
;
Figure 00000007
Figure 00000008
, d c is the thickness of the layers of the wall of the fairing forming the cavity.

Верхняя часть обтекателя (крышка 8) может быть выполнена отдельно или как единое целое с радиопрозрачной стенкой. Крышка 8 может быть изготовлена с коническим упором 7, имеющим коническую и цилиндрическую части. На цилиндрической части закреплен поглощающий экран 9, аналогичный упомянутому выше экрану 10.The upper part of the fairing (cover 8) can be performed separately or as a unit with a radiolucent wall. The cover 8 can be made with a conical emphasis 7 having a conical and cylindrical part. An absorbing screen 9, similar to the screen 10 mentioned above, is fixed on the cylindrical part.

Диэлектрический упор 7 входит в конус 3 и вместе с кольцом 6 фиксирует концентрическое положение конуса 3 относительно диска 2. Кольцо 6 изготовлено из того же пенистого диэлектрика, что и обтекатель, и имеет толщину стенки

Figure 00000009
. Диаметр кольца 6 может быть подобран экспериментально для улучшения согласования антенны [2]. Кольцо может быть вклеено в рупорном коническом раскрыве антенны эпоксидным клеем для обеспечения жесткости конструкции.The dielectric stop 7 enters the cone 3 and together with the ring 6 fixes the concentric position of the cone 3 relative to the disk 2. The ring 6 is made of the same foamy dielectric as the cowl and has a wall thickness
Figure 00000009
. The diameter of the ring 6 can be experimentally selected to improve antenna matching [2]. The ring can be glued into the horn conical aperture of the antenna with epoxy glue to provide structural rigidity.

Внешняя поверхность обтекателя покрыта одним слоем ткани с ε≤3,5 и толщиной не более 0,01λс, защищающей обтекатель от впитывания влаги в пенистую структуру, например АзТС ТУ-17-21-315-79 или типа Ф4-Д-Э01-А ТУ301-05-422-89 (стеклоткань Э01 ГОСТ 8481-57, с внешней стороны покрытая фторопластом). Фиксируется ткань на внешней поверхности обтекателя при вспенивании способом, описанным в А.с. №1053691 (СССР), без использования клеевой прослойки.The outer surface of the fairing is covered with one layer of fabric with ε≤3.5 and a thickness of not more than 0.01λ s , which protects the fairing from moisture absorption in the foam structure, for example, AzTS TU-17-21-3-3-3-79 or type F4-D-E01- And TU301-05-422-89 (fiberglass E01 GOST 8481-57, coated with fluoroplastic from the outside). The fabric is fixed on the outer surface of the fairing during foaming by the method described in A.S. No. 1053691 (USSR), without the use of an adhesive layer.

Многослойный поляризатор 5 устанавливается в полость стенки обтекателя 4 при необходимости изменения поляризации антенны.The multilayer polarizer 5 is installed in the cavity of the wall of the fairing 4 if necessary, change the polarization of the antenna.

На фиг.2 показан примененный в антенне пятислойный поляризатор на горизонтальную поляризацию. Поляризатор состоит из пяти слоев концентрически расположенных проволочных структур 15, разделенных диэлектриком 16 того же типа, что и стенка обтекателя. Структуры также могут быть выполнены на фторопластовой армированной пленке Ф4 МБСФ-2, ТУ 6-05-041-649-83. Каждая структура выполняется травлением и представляет собой параллельные металлизированные полоски шириной (0,015-0,02) λс, расстояние между которыми 0,1 λс, а расстояние между концентрическими слоями 0,15 λс.Figure 2 shows the five-layer horizontal polarizer applied in the antenna. The polarizer consists of five layers of concentrically arranged wire structures 15, separated by a dielectric 16 of the same type as the fairing wall. The structures can also be made on a fluoroplastic reinforced film F4 MBSF-2, TU 6-05-041-649-83. Each structure is etched and represents parallel metallized strips with a width of (0.015-0.02) λ s , the distance between which is 0.1 λ s , and the distance between the concentric layers is 0.15 λ s .

Первая структура со стороны возбудителя 1 имеет полоски, параллельные диску 2, вторая - повернутые на 22,5 градуса, третья - на 45 градусов, четвертая - на 67,5 градусов, и пятая структура имеет полоски, перпендикулярные диску 2. Кольцевые структуры у оснований цилиндра могут быть дополнительно зафиксированы плоскими текстолитовыми кольцами с помощью эпоксидного клея, а по образующей после обработки склеены внахлест. В качестве полосок в поляризаторах, как уже упоминалось, могут использоваться проводники из проволоки, а концентрические структуры могут быть разделены не сплошным диэлектриком, а отдельными полосками по образующим цилиндров.The first structure from the side of the pathogen 1 has strips parallel to the disk 2, the second is rotated by 22.5 degrees, the third is 45 degrees, the fourth is 67.5 degrees, and the fifth structure has strips perpendicular to the disk 2. Ring structures at the bases the cylinders can be additionally fixed with flat textolite rings using epoxy glue, and lap glued over the forming after processing. As strips in the polarizers, as already mentioned, wire conductors can be used, and concentric structures can be separated not by a solid dielectric, but by separate strips along the generatrices of the cylinders.

Показанный на фиг.2 поляризатор служит для преобразования вертикальной поляризации в горизонтальную.Shown in figure 2, the polarizer is used to convert vertical polarization to horizontal.

Для получения наклонной поляризации антенны используют трехслойный поляризатор, заканчивающийся структурой из проводящих полосок, наклоненных под углом 45 градусов.To obtain an oblique polarization of the antenna, a three-layer polarizer is used, ending with a structure of conductive strips inclined at an angle of 45 degrees.

В обоих случаях внешние диаметры поляризаторов должны быть равны внутреннему диаметру внешнего слоя стенки обтекателя для однозначной его фиксации в полости стенки.In both cases, the outer diameters of the polarizers must be equal to the inner diameter of the outer layer of the wall of the fairing for its unambiguous fixation in the cavity of the wall.

Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.

Формирование диаграммы с вертикальной поляризацией реализуется без поляризатора.The formation of a diagram with vertical polarization is realized without a polarizer.

При подаче СВЧ энергии на возбудитель 1 конический рупорный раскрыв, образованный диском 2 и конусом 3, формирует в горизонтальной плоскости всенаправленную диаграмму, а в вертикальной - диаграмму направленности шириной, определяемой размером образующей усеченного конуса кольцевого раскрыва. На пути излучаемой возбудителем энергии установлено диэлектрическое кольцо 6, которое отражает часть энергии, примерно, 0,5%, а остальная энергия, проходя сквозь диэлектрическую стенку обтекателя, сформирована в виде круговой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и направленной диаграммы в вертикальной плоскости. Поскольку возбудитель 1 формирует ТЕМ-волну, то поляризация антенны вертикальная. Широкополосность обеспечивается коаксиальной запиткой антенны, не имеющей критической длины волны, и увеличенным углом при вершине конуса 3 до 100 и более градусов.When microwave energy is applied to the pathogen 1, the conical horn opening formed by the disk 2 and the cone 3 forms an omnidirectional pattern in the horizontal plane, and a directivity pattern in the vertical plane, which is determined by the size of the generatrix of the truncated cone of the annular aperture. A dielectric ring 6 is installed in the path of the energy emitted by the pathogen, which reflects part of the energy, approximately 0.5%, and the rest of the energy, passing through the dielectric wall of the fairing, is formed in the form of a circular radiation pattern in the horizontal plane and a directional diagram in the vertical plane. Since the pathogen 1 forms a TEM wave, the polarization of the antenna is vertical. Broadband is provided by coaxial washing of the antenna, which does not have a critical wavelength, and an increased angle at the apex of the cone 3 to 100 or more degrees.

При формировании антенной диаграммы направленности в вертикальной плоскости, особенно при малых раскрывах, происходит искажение диаграммы направленности за счет кольцевого и конического раскрыва [3]. Эти искажения устраняет поглощающий экран 9, который уменьшает взаимное влияние диаметральных диаграмм направленности по углу места, а экран 10 поглощает отраженную энергию от стенки обтекателя и элементов конструкции.When forming the antenna radiation pattern in the vertical plane, especially with small openings, the radiation pattern is distorted due to the annular and conical aperture [3]. These distortions are eliminated by an absorbing screen 9, which reduces the mutual influence of diametric radiation patterns in elevation, and the screen 10 absorbs reflected energy from the wall of the fairing and structural elements.

За счет конического раскрыва максимум диаграммы направленности отклоняется, так как направлен, примерно, по нормали к образующей усеченного конического раскрыва.Due to the conical aperture, the maximum of the radiation pattern is rejected, since it is directed approximately normal to the generatrix of the truncated conical aperture.

При необходимости изменения поляризации антенны в полость обтекателя 4 устанавливается поляризатор 5.If necessary, change the polarization of the antenna in the cavity of the fairing 4 is installed polarizer 5.

Работу антенны на горизонтальной поляризации обеспечивает пятислойный поляризатор (фиг.2). Проводники первого слоя поляризатора нормальны к вектору Е, и поэтому происходит фильтрация кроссполяризационной составляющей. После прохождения второго слоя поляризатора нормальная составляющая вектора Е поворачивается на 22,5 градуса. После прохождения третьего слоя параллельных проводников нормальная составляющая вектора Е поворачивается еще на 22,5 градуса и вектор Е отклонен на 45 градусов относительно вертикальной поляризации. После прохождения энергией СВЧ четвертого слоя нормальная составляющая вектора Е к проводникам поворачивается на 67,5 градуса, и далее после прохождения вертикальных проводников пятого слоя вектор Е горизонтален, и антенна работает на горизонтальной поляризации.The operation of the antenna on horizontal polarization provides a five-layer polarizer (figure 2). The conductors of the first layer of the polarizer are normal to the vector E, and therefore cross-polarization component is filtered. After passing through the second polarizer layer, the normal component of the vector E rotates by 22.5 degrees. After passing through the third layer of parallel conductors, the normal component of the vector E rotates another 22.5 degrees and the vector E is deflected 45 degrees relative to the vertical polarization. After microwave energy passes through the fourth layer, the normal component of the vector E to the conductors rotates by 67.5 degrees, and then after the vertical conductors of the fifth layer pass, the vector E is horizontal, and the antenna operates on horizontal polarization.

При установке поляризатора с тремя слоями антенна работает на наклонной поляризации с углом наклона вектора Е 45 градусов.When installing a polarizer with three layers, the antenna operates on an inclined polarization with an angle of inclination of the vector E of 45 degrees.

На предприятии изготовлен макет антенны и разработана конструкторская документация. Экспериментально исследован макет антенны в полосе частот с перекрытием 2,25.An antenna layout was made at the enterprise and design documentation was developed. An experimental model of the antenna in the frequency band with an overlap of 2.25 was studied.

На фиг.3 приведены экспериментальные диаграммы направленности антенны, измеренные в горизонтальной плоскости на частотах fн, 1,5fн, 2fн, 2,25 fн - без поляризатора (пунктирная линия - вертикальная поляризация) и с пятислойным поляризатором (сплошная линия - горизонтальная поляризация). В результате измерений установлено, что максимальная неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости на отдельных частотах не более - 3,0 дБ.Figure 3 shows the experimental radiation patterns of the antenna, measured in the horizontal plane at frequencies f n , 1.5 f n , 2f n , 2.25 f n - without a polarizer (dashed line — vertical polarization) and with a five-layer polarizer (solid line - horizontal polarization). As a result of measurements, it was found that the maximum irregularity of the radiation pattern in the horizontal plane at individual frequencies is not more than 3.0 dB.

На фиг.4 приведены экспериментальные диаграммы направленности антенны в одном из сечений вертикальной плоскости на частотах fн, 1,5 fн, 2,25 fн без поляризатора (пунктирная линия - вертикальная поляризация) и с пятислойным поляризатором (сплошная линия - горизонтальная поляризация). Установлено, что максимум диаграммы направленности отклонен от горизонта, примерно, на 20-25 градусов.Figure 4 shows the experimental radiation patterns of the antenna in one of the sections of the vertical plane at frequencies f n , 1.5 f n , 2.25 f n without a polarizer (dashed line — vertical polarization) and with a five-layer polarizer (solid line — horizontal polarization) ) It was found that the maximum radiation pattern is deviated from the horizon by approximately 20-25 degrees.

Измеренный коэффициент усиления в максимуме азимутальной диаграммы направленности составил величину в пределах от 3 до 6,3 дБ при ширине диаграммы направленности в вертикальной плоскости от 30 до 57 градусов на уровне минус 3 дБ в диапазоне частот с перекрытием 2,25.The measured gain at the maximum of the azimuthal radiation pattern was in the range from 3 to 6.3 dB with the width of the radiation pattern in the vertical plane from 30 to 57 degrees at minus 3 dB in the frequency range with an overlap of 2.25.

Измеренный коэффициент стоячей волны не более 2,0 на отдельных частотах диапазона с перекрытием 2,25.The measured standing wave coefficient is not more than 2.0 at individual frequencies of the range with an overlap of 2.25.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает работу антенны в полосе частот с перекрытием более чем в 2 раза по сравнению с прототипом, позволяет менять поляризацию антенны без изменения ее конструкции, а также обеспечивает защиту антенны от воздействия климатических факторов на ее параметры.The proposed technical solution ensures the operation of the antenna in the frequency band with an overlap of more than 2 times compared with the prototype, allows you to change the polarization of the antenna without changing its design, and also protects the antenna from the effects of climatic factors on its parameters.

ЛитератураLiterature

1. Г.Т.Марков, А.Ф.Чаплин. Сканирующие антенные системы СВЧ. Т.1, М., Советское радио, 1966, с.494.1. G.T. Markov, A.F. Chaplin. Microwave Scanning Antenna Systems. T.1, M., Soviet Radio, 1966, p. 494.

2. В.А.Каплун. Обтекатели антенн СВЧ. М., Советское радио, 1974, с.62-69.2. V.A. Kaplun. Microwave Fairings M., Soviet Radio, 1974, p. 62-69.

3. Я.Д.Фельд, Л.С.Бененсон. Антенно-фидерные устройства. Ч.2, т.2, М., ВВИА им. Жуковского, 1959, с.154.3. J.D. Feld, L.S. Benenson. Antenna feeder devices. Part 2, t.2, M., VVIA them. Zhukovsky, 1959, p. 154.

Claims (4)

1. Широкополосная всенаправленная антенна с изменяемой поляризацией, характеризующаяся тем, что она имеет размещенные в защитном обтекателе возбудитель ТЕМ-волны, диск и конус, образующие усеченный конический раскрыв, при этом возбудитель ТЕМ-волны расположен со стороны диска, диаметр которого равен (4÷5)λс, где λс - средняя длина волны диапазона, и превышает в 1,2÷1,25 раза диаметр основания конуса, угол при вершине конуса равен 100-110°, а стенка обтекателя, изготовленного из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью материала ε≤1,4, имеет полость с возможностью размещения в ней сменного многослойного поляризатора.1. Broadband omnidirectional antenna with variable polarization, characterized in that it has a TEM wave exciter located in the protective cowl, a disk and a cone forming a truncated conical opening, while the TEM wave exciter is located on the side of the disk, the diameter of which is (4 ÷ 5) λ s , where λ s is the average wavelength of the range and exceeds 1.2–1.25 times the diameter of the base of the cone, the angle at the apex of the cone is 100–110 °, and the wall of a cowl made of a dielectric with a dielectric constant of the material ε≤1,4, has n a cavity with the possibility of placing a replaceable multilayer polarizer in it. 2. Антенна по п.1, характеризующаяся тем, что слои поляризатора выполнены из наклонных параллельных проводников с периодом изменения угла наклона 22,5° в каждом последующем слое от первого со стороны возбудителя слоя, проводники которого перпендикулярны вектору E, причем слои расположены концентрически и зафиксированы на расстоянии 0,15 λс друг от друга тем же диэлектрическим материалом, из которого выполнен обтекатель.2. The antenna according to claim 1, characterized in that the polarizer layers are made of inclined parallel conductors with a period of change of the inclination angle of 22.5 ° in each subsequent layer from the first layer on the pathogen side, the conductors of which are perpendicular to the vector E, the layers being arranged concentrically and fixed at a distance of 0.15 λ from each other by the same dielectric material from which the fairing is made. 3. Антенна по п.1, характеризующаяся тем, что положение конуса относительно диска отцентрировано установленным в раскрыве кольцом из диэлектрика толщиной
Figure 00000010
и введенным в конус диэлектрическим упором крышки обтекателя.
3. The antenna according to claim 1, characterized in that the position of the cone relative to the disk is centered by a thick dielectric ring installed in the aperture
Figure 00000010
and inserted into the cone dielectric focus of the cowl cover.
4. Антенна по п.1, характеризующаяся тем, что по обе стороны от конического раскрыва антенны по периметру кромок введены поглощающие экраны высотой 2λс и 3λс у диска и основания конуса соответственно. 4. The antenna according to claim 1, characterized in that on both sides of the conical aperture of the antenna along the perimeter of the edges, absorbing screens are introduced with a height of 2λ s and 3λ s at the disk and base of the cone, respectively.
RU2007134605/09A 2007-09-17 2007-09-17 Wideband omnidirectional antenna with varied polarisation RU2371820C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134605/09A RU2371820C2 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Wideband omnidirectional antenna with varied polarisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134605/09A RU2371820C2 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Wideband omnidirectional antenna with varied polarisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007134605A RU2007134605A (en) 2009-03-27
RU2371820C2 true RU2371820C2 (en) 2009-10-27

Family

ID=40542278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007134605/09A RU2371820C2 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Wideband omnidirectional antenna with varied polarisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2371820C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446521C2 (en) * 2010-01-28 2012-03-27 Дмитрий Давидович Габриэльян Method to compensate distortions of amplitude-phase distribution of field in aperture of adaptive antenna array specified by effect of climatic factors
RU2482579C1 (en) * 2012-01-18 2013-05-20 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Omnidirectional circular antenna
RU2500057C1 (en) * 2012-06-01 2013-11-27 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Weakly directional wavegude antenna
RU2501132C1 (en) * 2012-10-29 2013-12-10 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Omnidirectional radiating antenna
RU2559770C2 (en) * 2013-07-18 2015-08-10 Открытое акционерное общество " Научно-производственное предприятие " Калужский приборостроительный завод " Тайфун" Biconical radiator
RU2639563C1 (en) * 2016-07-28 2017-12-21 Акционерное общество "Вектор" Omnidirectional antenna system with special direction pattern
RU2702805C2 (en) * 2014-10-20 2019-10-11 Зе Боинг Компани Antenna electromagnetic radiation directing system
RU2716853C1 (en) * 2019-09-16 2020-03-17 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" Biconical antenna with polariser

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446521C2 (en) * 2010-01-28 2012-03-27 Дмитрий Давидович Габриэльян Method to compensate distortions of amplitude-phase distribution of field in aperture of adaptive antenna array specified by effect of climatic factors
RU2482579C1 (en) * 2012-01-18 2013-05-20 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Omnidirectional circular antenna
RU2500057C1 (en) * 2012-06-01 2013-11-27 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Weakly directional wavegude antenna
RU2501132C1 (en) * 2012-10-29 2013-12-10 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Omnidirectional radiating antenna
RU2559770C2 (en) * 2013-07-18 2015-08-10 Открытое акционерное общество " Научно-производственное предприятие " Калужский приборостроительный завод " Тайфун" Biconical radiator
RU2702805C2 (en) * 2014-10-20 2019-10-11 Зе Боинг Компани Antenna electromagnetic radiation directing system
RU2639563C1 (en) * 2016-07-28 2017-12-21 Акционерное общество "Вектор" Omnidirectional antenna system with special direction pattern
RU2716853C1 (en) * 2019-09-16 2020-03-17 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" Biconical antenna with polariser

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007134605A (en) 2009-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2371820C2 (en) Wideband omnidirectional antenna with varied polarisation
US10826183B2 (en) Circularly polarized antennas
US4843400A (en) Aperture coupled circular polarization antenna
US5255005A (en) Dual layer resonant quadrifilar helix antenna
US3906509A (en) Circularly polarized helix and spiral antennas
US5134420A (en) Bicone antenna with hemispherical beam
US7460083B2 (en) Antenna assembly and associated methods such as for receiving multiple signals
US20130284485A1 (en) Ultra-Wideband Miniaturized Omnidirectional Antennas Via Multi-Mode Three-Dimensional (3-D) Traveling-Wave (TW)
US4451830A (en) VHF Omni-range navigation system antenna
KR20150060893A (en) Dual polarization current loop radiator with integrated balun
CN110313104B (en) Helical antenna and communication device
US10886604B2 (en) Interleaved array of antennas operable at multiple frequencies
US7692603B1 (en) Spiral antenna
JP2006258762A (en) Radar device
Yu et al. Wideband conical-beam circularly polarized microstrip antenna for large ground plane
RU2755403C1 (en) Non-directional antenna of horizontal polarization
US4342037A (en) Decoupling means for monopole antennas and the like
US5486837A (en) Compact microwave antenna suitable for printed-circuit fabrication
US9337533B2 (en) Ground plane meandering in Z direction for spiral antenna
RU2720048C1 (en) Annular resonant small-size circularly polarized antenna
US6313806B1 (en) Slot antenna with susceptance reducing loops
US10903558B1 (en) Top fed wideband dual pitch quadrifilar antenna
Zhao et al. Design of a multi-layer structure of a bifilar helical antenna
RU2716853C1 (en) Biconical antenna with polariser
US11217881B1 (en) Spiral antenna with coiled walls

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120524

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170918