RU115569U1

RU115569U1 - ULTRA-BAND RADIATING ELEMENT WITH COAXIAL INPUT AND ANTENNA ARRAY CONTAINING SUCH RADIATING ELEMENT

Info

Publication number: RU115569U1
Application number: RU2011142690/07U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Владимирович Плишкин; Евгений Анатольевич Руднев; Евгений Алексеевич Хромых; Владимир Степанович Чалых; Сергей Вячеславович Шебашов; Сергей Николаевич Шульженко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2012-04-27

Abstract

1. Сверхширокополосный излучающий элемент с коаксиальным входом, содержащий прямоугольную пластину, на которой расположен планарный симметричный вибратор, а также генератор, отличающийся тем, что генератор имеет коаксиальный выход, между генератором и симметричным вибратором включено симметрирующее устройство, на продольной оси вибратора установлены элементы настройки в плоскостях, перпендикулярных плоскости прямоугольной пластины и симметрично относительно входа вибратора, причем каждый элемент настройки представляет собой по форме половину эллипса размером А=0,075λH и В=0,06λH, расстояние между элементами согласования равно ΔL=0,045λH, в местах размещения элементов настройки в прямоугольной пластине проделаны два отверстия для их механического закрепления и установки гальванической связи с плечами симметричного вибратора. ! 2. Антенная решетка, содержащая n(n≥2) одинаковых излучающих элементов, закрепленных на трубе, выполненной из электропроводящего материала, обладающей экранирующими свойствами и выполняющей функцию отражателя, отличающая тем, что фазовые центры излучающих элементов с коаксиальным входом расположены по окружностям, через центр которых проходит труба. ! 3. Антенная решетка по п.2, отличающаяся тем, что излучающие элементы размещены на нескольких этажах. 1. An ultra-wideband emitting element with a coaxial input, containing a rectangular plate on which a planar symmetrical vibrator is located, as well as a generator, characterized in that the generator has a coaxial output, a balancing device is included between the generator and the symmetrical vibrator, adjustment elements are installed on the longitudinal axis of the vibrator planes perpendicular to the plane of the rectangular plate and symmetrically relative to the vibrator input, and each adjustment element is in shape a half of an ellipse of size A = 0.075λH and B = 0.06λH, the distance between the matching elements is ΔL = 0.045λH, at the locations of the adjustment elements in two holes were made to the rectangular plate for their mechanical fixation and installation of a galvanic connection with the arms of the symmetrical vibrator. ! 2. Antenna array containing n (n≥2) identical radiating elements, fixed on a pipe made of electrically conductive material, which has shielding properties and performs the function of a reflector, characterized in that the phase centers of radiating elements with a coaxial input are located in circles, through the center which the pipe passes through. ! 3. Antenna array according to claim 2, characterized in that the radiating elements are located on several floors.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может использоваться в системах радиолокации, связи и других антенных системах, размещенных на подвижных носителях.The proposed utility model relates to the field of radio engineering, in particular to antenna technology, and can be used in radar systems, communications, and other antenna systems placed on mobile carriers.

Известны антенны (Ротхаммель К., Кришке А. «Антенны», т.1, пер. с немецкого. М. - «Лайт ЛТД», 2000 г. - 460с. ил.), обладающие круговой диаграммой направленности (ДН) в азимутальной плоскости, и с максимальным усилением в горизонтальном направлении. Как правило, такими ДН обладают симметричные вертикальные вибраторы.Antennas are known (Rothammel K., Krishke A. “Antennas”, vol. 1, transl. From German. M. - “Light LTD”, 2000 - 460 pp. Ill.), Possessing a circular radiation pattern (DN) in azimuth plane, and with maximum gain in the horizontal direction. As a rule, symmetrical vertical vibrators possess such DNs.

Их недостатком является узкая полоса частот, в которой параметры антенны сохраняют свои значения (коэффициент стоячей волны (КСВ), формы ДН).Their disadvantage is a narrow frequency band in which the antenna parameters retain their values (standing wave coefficient (SWR), shape of the beam).

Для излучения и приема широкополосных сигналов с минимальными искажениями антенна должна иметь полосу пропускания, сравнимую с полосой частот, занимаемой спектром сигнала. При наличии одной антенны в широкополосных системах необходимо обеспечить сохранение требуемой формы ДН при изменении входного импеданса в допустимых пределах.To emit and receive broadband signals with minimal distortion, the antenna must have a passband comparable to the frequency band occupied by the signal spectrum. If there is one antenna in broadband systems, it is necessary to maintain the required shape of the beam when the input impedance changes within acceptable limits.

Известна сверхширокополосная антенна с малым входным коэффициентом стоячей волны (заявка FR №2659441, H01Q 09/44), содержащая три штыревых антенны с электрической длиной λ/4, питаемых от общего фидера, причем они отклонены под углом относительно вертикали с симметричным разносом в горизонтальной плоскости. Данная антенна обладает недостаточно широкой полосой согласования.Known ultra-wideband antenna with a small input coefficient of the standing wave (application FR No. 2659441, H01Q 09/44), containing three whip antennas with an electric length of λ / 4, fed from a common feeder, and they are deviated at an angle relative to the vertical with a symmetrical spacing in the horizontal plane . This antenna does not have a wide matching band.

Известна также сверхширокополосная приемопередающая антенна, (патент РФ №2335834, H01Q 5/01), содержащая несимметричный вибратор и коаксиальный вход и формирующая воронкообразную диаграмму направленности в вертикальной плоскости и круговую диаграмму направленности - в азимутальной плоскости. Максимум излучения антенны осуществляется под углом к горизонту, что является ее недостатком.Also known is an ultra-wideband transceiver antenna, (RF patent No. 23535834, H01Q 5/01) containing an asymmetric vibrator and a coaxial input and forming a funnel-shaped radiation pattern in the vertical plane and a circular radiation pattern in the azimuthal plane. The maximum radiation of the antenna is carried out at an angle to the horizon, which is its drawback.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является широкополосная симметричная планарная антенна (И.Schantz, «Apparatus for establishing signal coupling between a signal line and an antenna structure», US Patent №6512488), принятая за прототип.Closest to the technical nature of the proposed is a broadband symmetric planar antenna (I. Schantz, "Apparatus for establishing signal coupling between a signal line and an antenna structure", US Patent No. 6512488), adopted as a prototype.

Схема устройства прототипа приведена на фиг.1 а, где обозначено:The prototype device diagram is shown in figure 1 a, where indicated:

1 - генератор высокочастотных (ВЧ) колебаний;1 - generator of high-frequency (HF) oscillations;

2 - двухпроводная линия;2 - two-wire line;

3 - вход симметричного вибратора;3 - input symmetric vibrator;

4 - планарный симметричный вибратор;4 - planar symmetric vibrator;

5 - симметричный выход генератора;5 - balanced output of the generator;

9 - прямоугольная пластина.9 - a rectangular plate.

Антенна-прототип содержит прямоугольную пластину 9, на которой расположен симметричный вибратор 4, входы 3 которого двухпроводными линиями 2 соединены с симметричными выходами 5 генератора ВЧ колебаний 1. Излучатель электромагнитной энергии выполнен в виде симметричного планарного вибратора 4 с круглой формой плеча. Радиус кругов определяет нижнюю границу частотного диапазона и равен 0,1 λ_H The prototype antenna contains a rectangular plate 9 on which a symmetric vibrator 4 is located, the inputs 3 of which are connected by two-wire lines 2 to the symmetric outputs 5 of the RF oscillation generator 1. The electromagnetic energy emitter is made in the form of a symmetrical planar vibrator 4 with a round shoulder shape. The radius of the circles defines the lower boundary of the frequency range and is equal to 0.1 λ _H

Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.

При подаче от генератора 1 по двухпроводной линии 2 ВЧ колебания на вход 3 антенны происходит возбуждение симметричного вибратора 4, в результате чего, в дальней зоне происходит формирование электромагнитного поля с требуемой ДН (фиг.1б).When applying from the generator 1 through a two-wire line 2 RF oscillations to the input 3 of the antenna, a symmetric vibrator 4 is excited, resulting in the formation of an electromagnetic field in the far zone with the required beam (Fig. 1b).

В сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне форма ДН и входное сопротивление излучателя сохраняют свои значения в допустимых пределах в широкой (до трех октав) полосе рабочих частот.In the microwave range (UHF), the shape of the beam and the input impedance of the emitter retain their values within acceptable limits in a wide (up to three octaves) band of operating frequencies.

Использование генераторов с симметричным выходом не отвечает требованиям удобства монтажа, что является существенным недостаткам излучателя-прототипа. Поэтому необходимо использовать генератор с коаксиальным выходом, а для его согласования с излучателем подключается симметрирующее устройство, однако, это приводит к сужению полосы рабочих частот и искажению формы ДН.The use of generators with a balanced output does not meet the requirements of ease of installation, which is a significant disadvantage of the prototype emitter. Therefore, it is necessary to use a generator with a coaxial output, and to match it with a radiator, a balancing device is connected, however, this leads to a narrowing of the working frequency band and distortion of the shape of the beam.

Задача - создание сверхширокополосного излучающего элемент с коаксиальным входом (СИК), обладающего расширенной до 3,3 октав полосой пропускания.The task is to create an ultra-wideband radiating element with a coaxial input (LMS), which has an expanded bandwidth to 3.3 octaves.

Для решения поставленной задачи в широкополосной симметричной планарной антенне, содержащей прямоугольную пластину, на которой расположен симметричный вибратор, а также генератор, согласно полезной модели, генератор имеет коаксиальный выход, между генератором и симметричным вибратором включено симметрирующее устройство, на продольной оси вибратора установлены элементы настройки в плоскостях, перпендикулярных плоскости прямоугольной пластины и симметрично относительно входа вибратора, причем каждый элемент настройки представляет собой по форме половину эллипса размером А=0,075 λ_H и В=0,06 λ_H, расстояние между элементами согласования равно ΔL=0,04 5λ_H, в местах размещения элементов настройки в прямоугольной пластине проделаны два отверстия для их механического закрепления и установки гальванической связи с плечами симметричного вибратора.To solve this problem, in a broadband symmetric planar antenna containing a rectangular plate on which a symmetric vibrator is located, as well as a generator, according to a utility model, the generator has a coaxial output, a balancing device is connected between the generator and the symmetric vibrator, and tuning elements are installed on the longitudinal axis of the vibrator planes perpendicular to the plane of the rectangular plate and symmetrically relative to the input of the vibrator, and each setting item represents the shape of half an ellipse of size A = 0.075 λ _H and B = 0.06 λ _H , the distance between the matching elements is ΔL = 0.04 5λ _H , two holes were made in the locations of the tuning elements in the rectangular plate for their mechanical fastening and installation galvanic connection with the shoulders of a symmetrical vibrator.

Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2а и фиг 2б, где обозначено:The scheme of the proposed device is presented in figa and fig 2b, where it is indicated:

1 - генератор ВЧ колебаний с коаксиальным выходом;1 - RF oscillator with coaxial output;

2 - двухпроводная линия;2 - two-wire line;

5 - коаксиальный выход генератора;5 - coaxial output of the generator;

6 - коаксиальный вход симметрирующего устройства;6 - coaxial input of the balancing device;

7 - симметрирующее устройство;7 - a balancing device;

8 - элементы настройки;8 - settings items;

9 - прямоугольная пластина;9 - a rectangular plate;

10 - стойка.10 - stand.

Предлагаемый СИК (фиг.2а) содержит прямоугольную пластину 9, на которой расположен планарный симметричный вибратор 4. На продольной оси вибратора 4 установлены элементы настройки 8 в плоскостях, перпендикулярных плоскости прямоугольной пластины 9 и симметрично относительно входа 3 вибратора 4. Вход 3 симметричного вибратора 4 по двухпроводным линиям 2 соединен с симметрирующим устройством 7, которое включено между симметричным вибратором 4 и генератором 1, и его коаксиальный вход 6 соединен с коаксиальным выходом 5 генератора 1. Элементы настройки 8 выполнены в виде двух полуэллипсов, каждый из которых гальванически связан со своим плечом, причем ширину полосы согласования обеспечивает оптимальный выбор размеров полуэллипсов (А - половина длины, В - ширина) и расстояния между ними ΔL (фиг.2б).The proposed SIC (figa) contains a rectangular plate 9 on which a planar symmetric vibrator 4 is located. On the longitudinal axis of the vibrator 4, tuning elements 8 are installed in planes perpendicular to the plane of the rectangular plate 9 and symmetrically with respect to the input 3 of the vibrator 4. The input 3 of the symmetric vibrator 4 through two-wire lines 2 it is connected to a balancing device 7, which is connected between the symmetric vibrator 4 and the generator 1, and its coaxial input 6 is connected to the coaxial output 5 of the generator 1. Elements are configured The eggs 8 are made in the form of two half-ellipses, each of which is galvanically connected to its shoulder, and the matching bandwidth provides an optimal choice of the sizes of half-ellipses (A is half the length, B is the width) and the distance ΔL between them (Fig.2b).

Примером конкретного исполнения (фиг.2в - внешний вид предлагаемого излучателя) может служить СИК с симметричным вибратором 4, выполненный печатным способом на прямоугольной пластине 9 из алюминия толщиной 2 мм и размером 0,2λ_Hx0,3λ_H. Радиусы кругов-плеч R одинаковы и равны 0,08 λ_H. Элементы настройки 8, выполненные из медного листа, толщиной 0,5 мм расположены на продольной оси симметричного вибратора 4 в плоскостях, перпендикулярных плоскости прямоугольной пластины 9 и симметрично относительно входа 3 вибратора 4. Элементы настройки 8 гальванически связаны с плечами вибратора 4, причем каждый элемент представляет собой по форме половину эллипса размером А=0,075 λ_H и В=0,06 λ_H. Расстояние между элементами согласования (плечами) вибратора 4 равно ΔL=0,04 5λ_H. В местах размещения элементов настройки 8 в прямоугольной пластине 9 проделаны два отверстия для их механического закрепления и установки гальванической связи с плечами симметричного вибратора 4. Для механического крепления СИК к носителю используют четыре стойки 10 из диэлектрического материал, применяемого для изоляции.An example of a specific implementation (figv - the appearance of the proposed emitter) can serve as SIK with a symmetric vibrator 4, made by printing on a rectangular plate 9 of aluminum with a thickness of 2 mm and a size of 0.2λ _H x0,3λ _H. The radii of the shoulder circles R are the same and equal to 0.08 λ _H. Setting elements 8 made of copper sheet with a thickness of 0.5 mm are located on the longitudinal axis of the symmetric vibrator 4 in planes perpendicular to the plane of the rectangular plate 9 and symmetrically with respect to the input 3 of the vibrator 4. Setting elements 8 are galvanically connected to the shoulders of the vibrator 4, each element represents the shape of half an ellipse of size A = 0.075 λ _H and B = 0.06 λ _H. The distance between the matching elements (shoulders) of the vibrator 4 is ΔL = 0.04 5λ _H. At the locations of the tuning elements 8, two holes were made in the rectangular plate 9 for mechanically securing them and establishing galvanic communication with the shoulders of the symmetrical vibrator 4. For the mechanical fastening of the SIK to the carrier, four posts 10 made of dielectric material used for insulation are used.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. ВЧ колебание с коаксиального выхода 5 генератора 1 подается на вход симметрирующего устройства 7, далее ВЧ сигнал поступает на симметричный вибратор 4 с подключенными к нему элементами настройки 8. Элементы настройки 8 в виде объемного разомкнутого шлейфа, благодаря своей форме и размеру, трансформируют в рабочем диапазоне частот входной импеданс из области высоких сопротивлений в область более низких сопротивлений, тем самым выравнивая КСВ в расширенном рабочем диапазоне частот. При этом осуществляется формирование в дальней зоне стабильных ДН. За счет оптимального выбора параметров элементов настройки 8 происходит увеличение относительной полосы рабочих частот f_B/f_H до 3,3 (f_B, f_H - соответственно верхняя и нижняя рабочая частота). На фиг.3а и 3б представлена расчетная зависимость КСВ и коэффициента усиления (КУ) от частоты СИК, полученная в результате моделирования антенны (средствами систем автоматизированного проектирования) при приведенных выше параметрах. Как следует из фиг.3 значения КСВ в пределах диапазона рабочих частот не превышает 2,7, а КУ лежит в пределах от 0 до 5 дБ.The proposed device operates as follows. The high-frequency oscillation from the coaxial output 5 of the generator 1 is fed to the input of the balancing device 7, then the high-frequency signal is fed to the symmetric vibrator 4 with the tuning elements connected to it 8. The tuning elements 8 in the form of a volume open loop, due to their shape and size, are transformed in the operating range frequency input impedance from the region of high resistances to the region of lower resistances, thereby aligning the SWR in the extended operating frequency range. In this case, formation of stable MDs in the far zone is carried out. Due to the optimal choice of the parameters of the tuning elements 8, the relative bandwidth of the operating frequencies f _B / f _H increases to 3.3 (f _B , f _H are the upper and lower operating frequencies, respectively). On figa and 3b presents the calculated dependence of the SWR and gain (KU) on the frequency of the LMS, obtained as a result of antenna modeling (by means of computer-aided design systems) with the above parameters. As follows from figure 3, the values of the SWR within the range of operating frequencies does not exceed 2.7, and KU lies in the range from 0 to 5 dB.

На фиг.4а приведена расчетная диаграмма направленности СИК в азимутальной плоскости в диапазоне частот 750-2500 МГц, а на фиг.4б приведена расчетная диаграмма направленности СИК в угломестной плоскости в том же диапазоне частот. Из приведенных данных следует: форма ДН сохраняется в заданных пределах ±3 дБ. СИК формирует при вертикальной поляризации изотропную диаграмму направленности в азимутальной плоскости и ∞-образную - в угломестной плоскости, что подтверждают диаграммы направленности в азимутальной и угломестной плоскостях, приведенные на фиг.4а и 4б.On figa shows the calculated radiation pattern of the LMS in the azimuthal plane in the frequency range 750-2500 MHz, and Fig.4b shows the calculated radiation pattern of the LMS in the elevation plane in the same frequency range. From the above data it follows: the shape of the pattern is kept within the specified limits of ± 3 dB. With vertical polarization, the SIR forms an isotropic radiation pattern in the azimuthal plane and ∞-shaped in the elevation plane, which is confirmed by the radiation patterns in the azimuthal and elevation planes shown in Figures 4a and 4b.

Таким образом, предлагаемый СИК обеспечивает расширенную полосу пропускания (до 3,3 октав) и формирует при вертикальной поляризации изотропную диаграмму направленности в азимутальной плоскости и ∞-образную - в угломестной плоскости.Thus, the proposed SIC provides an expanded bandwidth (up to 3.3 octaves) and forms an isotropic radiation pattern in the azimuthal plane and ∞-shaped in the elevation plane with vertical polarization.

Известен планарный излучающий элемент с дуальной поляризацией и антенная решетка, содержащая такой излучающий элемент (патент РФ №2009134902 H01Q 01/40). Его недостатком является неширокая полоса рабочих частот.Known planar radiating element with dual polarization and an antenna array containing such a radiating element (RF patent No. 2009134902 H01Q 01/40). Its disadvantage is the narrow operating frequency band.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является «карусельная» антенна кругового излучения вертикальной поляризации (патент РФ №2356137 H01Q 9/00), принятая за прототип.Closest to the technical nature of the proposed is a "carousel" circular circular antenna of vertical polarization (RF patent No. 2356137 H01Q 9/00), adopted as a prototype.

Антенна-прототип содержит четыре пары ромбообразных секций. По периметру пар ромбообразных секций расположены проводники. Длина проводников составляет λ_ср/4, где λ_ср - средняя длина волны. Проводники в каждой паре ромбообразных секций соединены между собой с образованием зазора. Зазор предназначен для подключения двухпроводного фидера. Пары ромбообразных секций соединены между собой с перекрещиванием их проводников и с образованием в местах перекрещивания точек нулевого потенциала. Пары ромбообразных секций образуют единое замкнутое по окружности полотно, имеющее радиус R и по внешнему виду напоминающее карусель. Зазоры, расположенные в полотне напротив друг друга, соединены между собой двухпроводными фидерами, каждый из которых имеет сопротивление 300 Ом, в точках перекрещивания этих двухпроводных фидеров последние соединены друг с другом с образованием точек питания антенны сопротивлением 75 Ом, то есть происходит уменьшение результирующего сопротивления антенны приблизительно в 4 раза, что хорошо согласуется с фидером в 75 Ом. Внутри полотна вертикально расположен рефлектор, который представляет собой цилиндр с радиусом окружности r, боковая поверхность которого составлена из вертикально и параллельно расположенных проводников. Проводники расположены друг от друга на расстоянии, меньшем 0,1 λ_мин/2, где λ_мин - минимальная длина волны. Высота Н цилиндра 8 больше λ_макс/2, где λ_макс - максимальная длина волны. Радиус r цилиндра меньше радиуса R полотна 6 на (0,15-0,27) λ_ср, где λ_ср - средняя длина волны.The prototype antenna contains four pairs of rhomboid sections. Conductors are located around the perimeter of pairs of rhomboid sections. The length of the conductors is λ _cf / 4, where λ _cf is the average wavelength. The conductors in each pair of rhomboid sections are interconnected to form a gap. The gap is for connecting a two-wire feeder. Pairs of rhomboid sections are interconnected with the intersection of their conductors and with the formation of points of zero potential at the intersection points. Pairs of rhomboid sections form a single, circumferentially closed web having a radius R and resembling a carousel in appearance. The gaps located in the canvas opposite each other are interconnected by two-wire feeders, each of which has a resistance of 300 Ohms, at the intersection points of these two-wire feeders, the latter are connected to each other with the formation of antenna power points with a resistance of 75 Ohms, that is, the resulting antenna resistance decreases approximately 4 times, which is in good agreement with the 75 Ohm feeder. Inside the web, a reflector is vertically located, which is a cylinder with a circle radius r, the side surface of which is made up of vertically and parallel conductors. The conductors are located from each other at a distance less than 0.1 λ _min / 2, where λ _min is the minimum wavelength. The height H of cylinder 8 is greater than λ _max / 2, where λ _max is the maximum wavelength. The radius r of the cylinder is less than the radius R of the web 6 by (0.15-0.27) λ _cf , where λ _cf is the average wavelength.

Под воздействием электродвижущей силы (ЭДС), приложенной к зазорам, в проводниках возникают токи. Благодаря длине проводников, равной λ_ср/4, и наличию точек нулевого потенциала все проводники сфазированы с ориентацией вектора электрического поля Е параллельно оси Y. Антенна при этом функционирует как своеобразная фазированная антенная решетка, но имеющая четырехстороннюю направленность. Выполнение рефлектора в форме цилиндра, боковая поверхность которого составлена из проводников, расположенных вертикально и параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга, меньшем 0,1 λ_мин/2, не только устраняет излучение от полотна за его пределы в сторону рефлектора, но и обеспечивает равномерное излучение вертикально поляризованных волн во всех направлениях в горизонтальной плоскости. Кроме того, выполнение полотна из ромбообразных секций в виде единого замкнутого по окружности и расположение рефлектора внутри полотна также обеспечивают равномерное излучение вертикально поляризованных волн во всех направлениях в горизонтальной плоскости, т.е. круговую диаграмму направленности.Under the influence of an electromotive force (EMF) applied to the gaps, currents occur in the conductors. Due to the length of the conductors, equal to λ _sr / 4, and the presence of points of zero potential, all the conductors are phased with the orientation of the electric field vector E parallel to the Y axis. In this case, the antenna functions as a kind of phased antenna array, but having a four-sided orientation. The implementation of the reflector in the form of a cylinder, the side surface of which is made up of conductors located vertically and parallel to each other and at a distance from each other less than 0.1 λ _min / 2, not only eliminates radiation from the web beyond its limits towards the reflector, but also provides uniform emission of vertically polarized waves in all directions in the horizontal plane. In addition, the execution of the canvas from rhomboid sections in the form of a single closed around the circumference and the location of the reflector inside the canvas also provide uniform emission of vertically polarized waves in all directions in the horizontal plane, i.e. circular pattern.

Недостатком устройства-прототипа является небольшая полоса рабочих частот и требование симметричности питания от ВЧ генератора.The disadvantage of the prototype device is a small band of operating frequencies and the requirement of symmetry of power from the RF generator.

Задача - увеличение мощности антенной решетки с ростом числа ее излучающих элементов, возможность управления ДН, расширение полосы пропускания (до 3,3 октав), формирование при вертикальной поляризации изотропной диаграммы направленности в азимутальной плоскости и ∞-образную - в угломестной плоскости.The task is to increase the power of the antenna array with an increase in the number of its radiating elements, the possibility of controlling the radiation pattern, expanding the passband (up to 3.3 octaves), forming an isotropic radiation pattern in the azimuthal plane and ∞-shaped in the elevation plane with vertical polarization.

Для решения поставленной задачи в антенной решетке, содержащей n (n≥2) одинаковых излучающих элементов, закрепленных на трубе, выполненной из электропроводящего материала, обладающей экранирующими свойствам и выполняющей функцию отражателя, согласно полезной модели, фазовые центры излучающих элементов с коаксиальным входом расположены по окружностям, через центр которых проходит труба.To solve the problem in an antenna array containing n (n≥2) of the same radiating elements mounted on a pipe made of an electrically conductive material having shielding properties and acting as a reflector, according to a utility model, the phase centers of the radiating elements with a coaxial input are located in circles through the center of which the pipe passes.

Схема предлагаемого устройства приведена на фиг.5а, где обозначено:A diagram of the proposed device is shown in figa, where indicated:

11 - металлическая труба;11 - a metal pipe;

12 - сверхширокополосный излучатель с коаксиальным входом.12 - ultra-wideband emitter with coaxial input.

Предлагаемая антенная решетка состоит из n (n≥2) одинаковых СИК 12, закрепленных на трубе 11 и размещенных в несколько этажей. Фазовые центры СИК 12 расположены по окружности, через центр которых проходит металлическая труба 11, к которой крепятся СИК 12.The proposed antenna array consists of n (n≥2) identical SIK 12, mounted on the pipe 11 and placed in several floors. The phase centers of the SIC 12 are located around the circumference, through the center of which a metal pipe 11 passes to which the SEC 12 are attached.

Примером конкретного исполнения (фиг.5а) может служить макет антенной решетки, состоящий из шести отдельных СИК 12. Они размещены в 2 этажа по три СИК 12 на каждом этаже. Фазовые центры СИК расположены на окружностях через 120°, причем фазовые центры верхнего этажа сдвинуты относительно фазовых центров нижнего этажа на 60°. Через центр окружностей проходит металлическая труба 11, к которой крепятся СИК 12. Один излучающий элемент 12 с учетом экранирующих свойств трубы 11 в азимутальной плоскости формирует секторную ДН с шириной угла ~ 60°. Совместная синфазная работа шести СИК 12 обеспечивает высокую эффективность антенной решетки в азимутальной плоскости. На фиг.5б приведена ДН антенной решетки в азимутальной плоскости в диапазоне 0,8-2,5 ГГц.An example of a specific implementation (figa) can serve as a model antenna array, consisting of six separate SIK 12. They are placed in 2 floors of three SIK 12 on each floor. The SIC phase centers are located on circles through 120 °, and the phase centers of the upper floor are shifted relative to the phase centers of the lower floor by 60 °. A metal pipe 11 passes through the center of the circles to which the SIC 12 is attached. One emitting element 12, taking into account the shielding properties of the pipe 11, forms a sector pattern with an angle width of ~ 60 ° in the azimuthal plane. Joint in-phase operation of six SIK 12 provides high efficiency antenna array in the azimuthal plane. On figb shows the bottom of the antenna array in the azimuthal plane in the range of 0.8-2.5 GHz.

Предлагаемая антенная решетка работает аналогично сверхширокополосному излучающему элементу с коаксиальным входом. Однако в зависимости от изменения числа излучающих элементов 12 появляется возможность управления ДН. С ростом числа излучающих элементов 12 увеличивается мощность антенной решетки.The proposed antenna array operates similarly to an ultra-wideband radiating element with a coaxial input. However, depending on the change in the number of radiating elements 12, it becomes possible to control the DN. With an increase in the number of radiating elements 12, the power of the antenna array increases.

Таким образом, предлагаемая антенная решетка обеспечивает увеличение мощности с ростом числа ее излучающих элементов, возможность управления ДН, расширение полосы пропускания (до 3,3 октав), формирование при вертикальной поляризации изотропной диаграммы направленности в азимутальной плоскости и ∞-образную - в угломестной плоскости.Thus, the proposed antenna array provides an increase in power with an increase in the number of its radiating elements, the possibility of controlling the radiation pattern, expanding the passband (up to 3.3 octaves), the formation of an isotropic radiation pattern in the azimuthal plane and ∞-shaped in the elevation plane with vertical polarization.

Claims

1. An ultra-wide-band radiating element with a coaxial input, containing a rectangular plate on which a planar symmetric vibrator is located, as well as a generator, characterized in that the generator has a coaxial output, a balancing device is connected between the generator and the symmetric vibrator, tuning elements are installed on the longitudinal axis of the vibrator planes perpendicular to the plane of the rectangular plate and symmetrically with respect to the input of the vibrator, and each setting item represents I mean half an ellipse of size A = 0.075λ _H and B = 0.06λ _H , the distance between the matching elements is ΔL = 0.045λ _H , two holes were made in the locations of the tuning elements in a rectangular plate to mechanically fix them and establish a galvanic connection with symmetrical shoulders vibrator.

2. An antenna array containing n (n≥2) of identical radiating elements mounted on a pipe made of an electrically conductive material, having shielding properties and performing the function of a reflector, characterized in that the phase centers of the radiating elements with a coaxial input are located in circles, through the center which the pipe goes through.

3. The antenna array according to claim 2, characterized in that the radiating elements are located on several floors.