RU168095U1

RU168095U1 - BICONIC ANTENNA WITH FILLING MATERIAL WITH VARIABLE DIELECTRIC PERMEABILITY

Info

Publication number: RU168095U1
Application number: RU2016129402U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Бобрешов; Николай Александрович Лысенко; Екатерина Алексеевна Маркова; Григорий Константинович Усков
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2017-01-18

Abstract

Устройство относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, а также в системах измерения напряженности поля и потоков мощности. Антенна содержит питающий коаксиальный кабель, состоящий из оплетки и центральной жилы, соединенный с коническими металлическими излучающими поверхностями таким образом, что центральная жила имеет электрический контакт с первым коническим излучателем, а оплетка - со вторым коническим излучателем. При этом в пространство между коническими излучателями введена линза, разделенная на блоки из материала, имеющего значения диэлектрической проницаемости тем большее, чем ближе блок к направлению, перпендикулярному оси антенны. Причем в диэлектрической линзе выполнены два соосных конических углубления, сопряженных соответственно с коническими металлическими излучающими поверхностями. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот до увеличения полосы частот на октаву, улучшении коэффициента стоячей волны (КСВН) и улучшении направленных свойств. 2 ил.The device relates to antenna technology and can be used in radio communication systems, as well as in systems for measuring field strength and power flows. The antenna contains a supply coaxial cable, consisting of a braid and a central core, connected to conical metal radiating surfaces in such a way that the central core has electrical contact with the first conical radiator and the braid with the second conical radiator. In this case, a lens is introduced into the space between the conical emitters, divided into blocks of material having a dielectric constant the greater, the closer the block is to the direction perpendicular to the axis of the antenna. Moreover, two coaxial conical recesses are made in the dielectric lens, respectively conjugated with conical metal radiating surfaces. The technical result consists in expanding the range of operating frequencies to increase the frequency band by an octave, improving the standing wave coefficient (VSWR) and improving the directed properties. 2 ill.

Description

Предлагаемое устройство относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, а также в системах измерения напряженности поля и потоков мощности.The proposed device relates to antenna technology and can be used in radio communication systems, as well as in systems for measuring field strength and power flows.

Известна биконическая антенна (Volakis John L. Antenna engineering handbook / John L. Volakis. - 4-е изд., - New York; London; Toronto: McGraw-Hill Education, 2007. - гл. 48, с. 48-4, рис. 48.1), выбранная в качестве прототипа (фиг. 1), выполненная в виде двух объемных соосных металлических конусов 1 и 2, обращенных друг к другу вершинами, соединенных с питающим коаксиальным кабелем и имеющих с ним электрический контакт: излучатель 1 соединен с центральной жилой кабеля 3, излучатель 2 соединен с оплеткой 4.Known biconical antenna (Volakis John L. Antenna engineering handbook / John L. Volakis. - 4th ed., - New York; London; Toronto: McGraw-Hill Education, 2007 .-- chap. 48, pp. 48-4, Fig. 48.1), selected as a prototype (Fig. 1), made in the form of two volumetric coaxial metal cones 1 and 2, facing each other with vertices connected to a supply coaxial cable and having electrical contact with it: the emitter 1 is connected to the central residential cable 3, the emitter 2 is connected to the braid 4.

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

При подаче сигнала через коаксиальный кабель ВЧ сигнала, благодаря электромагнитной связи между питающим кабелем и коническими излучателями 1 и 2, происходит возбуждение антенны. Благодаря широкополосным свойствам биконической антенны происходит значительное расширение полосы рабочих частот. Антенна может работать как на передачу, так и на прием, аналогичным образом.When a signal is fed through the coaxial cable of the RF signal, due to electromagnetic coupling between the power cable and conical radiators 1 and 2, the antenna is excited. Due to the broadband properties of the biconical antenna, there is a significant expansion of the operating frequency band. An antenna can work both for transmission and reception, in a similar way.

Недостатками антенны-прототипа являются недостаточно широкая полоса рабочих частот (верхняя граничная частота принимает значение меньше желаемого), неудовлетворительная форма диаграммы направленности на высоких частотах.The disadvantages of the prototype antenna are not wide enough operating frequency band (the upper cutoff frequency takes a value less than desired), unsatisfactory radiation pattern at high frequencies.

Задачей предлагаемого устройства является расширение полосы рабочих частот, улучшение диаграммы направленности, а именно понижение уровня боковых лепестков диаграммы.The objective of the proposed device is to expand the operating frequency band, improve the radiation pattern, namely lowering the level of the side lobes of the diagram.

Техническим результатом настоящей полезной модели является более широкий диапазон рабочих частот до увеличения полосы частот на октаву, улучшенный коэффициент стоячей волны (КСВН) и улучшенные направленные свойства.The technical result of this utility model is a wider range of operating frequencies up to an increase in the frequency band per octave, an improved standing wave coefficient (VSWR) and improved directional properties.

Технический результат достигается тем, что в биконической антенне с заполнением материалом с переменной диэлектрической проницаемостью, содержащей питающий коаксиальный кабель, состоящий из оплетки и центральной жилы, соединенный с коническими металлическими излучающими поверхностями таким образом, что центральная жила имеет электрический контакт с первым коническим излучателем, а оплетка - со вторым коническим излучателем, согласно полезной модели, в пространство между коническими излучателями введена линза, разделенная на блоки из материала, имеющего значение диэлектрической проницаемости тем большее, чем ближе блок к направлению, перпендикулярному оси антенны; при этом в диэлектрической линзе выполнены два соосных конических углубления, сопряженных соответственно с коническими металлическими излучающими поверхностями.The technical result is achieved in that in a biconical antenna filled with a material with a variable dielectric constant, containing a supply coaxial cable, consisting of a braid and a central core, connected to conical metal radiating surfaces in such a way that the central core has electrical contact with the first conical radiator, and braid - with a second conical radiator, according to a utility model, a lens divided into blocks is introduced into the space between the conical radiators of material having the dielectric constant greater than the unit closer to the direction perpendicular to the axis of the antenna; in this case, two coaxial conical recesses are made in the dielectric lens, respectively conjugated with conical metal radiating surfaces.

На фиг. 1 приведена схема устройства-прототипа.In FIG. 1 shows a diagram of a prototype device.

На фиг. 2 представлена схема заявленного устройства.In FIG. 2 presents a diagram of the claimed device.

Предлагаемая биконическая антенна с заполнением материалом с переменной диэлектрической проницаемостью содержит два конических металлических излучателя 5 и 6, расположенных соосно, вершинами друг к другу, соединенных с питающим коаксиальным кабелем и имеющих с ним электрический контакт: излучатель 5 соединен с центральной жилой кабеля 7, излучатель 6 соединен с оплеткой 8, а также линзу из диэлектрика, расположенную в пространстве между коническими излучателями, имеющую различные значения диэлектрической проницаемости в зависимости от направления, причем значение диэлектрической проницаемости остается постоянным в рамках каждого из 1…N составляющих линзу блоков 9 и принимает значение тем большее, чем ближе блок к направлению, перпендикулярному оси антенны.The proposed biconical antenna filled with a material with a variable dielectric constant contains two conical metal emitters 5 and 6, located coaxially with their vertices to each other, connected to a supply coaxial cable and having electrical contact with it: the emitter 5 is connected to the central core cable 7, the emitter 6 connected to the braid 8, as well as a lens made of dielectric located in the space between the conical radiators, having different values of dielectric constant depending on directions, and the dielectric constant remains constant within each of the 1 ... N blocks making up the lens 9 and takes on a larger value, the closer the block is to the direction perpendicular to the axis of the antenna.

Предлагаемая антенна работает следующим образом.The proposed antenna operates as follows.

При подаче сигнала через коаксиальный кабель ВЧ сигнала, благодаря электромагнитной связи между питающим кабелем и коническими излучателями 5 и 6, происходит возбуждение антенны.When the signal is fed through the coaxial cable of the RF signal, due to the electromagnetic coupling between the power cable and the conical radiators 5 and 6, the antenna is excited.

Благодаря компенсации разности хода лучей в апертуре антенны введением в пространство между коническими излучателями линзы, состоящей из блоков с различной диэлектрической проницаемостью, увеличивается ширина полосы рабочих частот и улучшается диаграмма в полосе. Диэлектрическая проницаемость выбирается таким образом, чтобы время распространения луча в направлении, перпендикулярном оси конусов, было равно времени в любом из направлений распространения. Положительный эффект будет достигнут, если диэлектрическая проницаемость блоков, расположенных в направлении, перпендикулярном оси конусов, будет наибольшей. Значение диэлектрической проницаемости блока должно быть тем меньше, чем больше угол между перпендикуляром к оси конусов и блоком.By compensating for the difference in the path of the rays in the aperture of the antenna by introducing into the space between the conical radiators a lens consisting of blocks with different dielectric constants, the working frequency band increases and the diagram in the band improves. The dielectric constant is selected so that the time of propagation of the beam in the direction perpendicular to the axis of the cones is equal to the time in any of the directions of propagation. A positive effect will be achieved if the dielectric constant of the blocks located in the direction perpendicular to the axis of the cones is the greatest. The value of the dielectric constant of the block should be the smaller, the larger the angle between the perpendicular to the axis of the cones and the block.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая антенна имеет более широкий диапазон рабочих частот (до увеличения полосы частот на октаву), улучшенный коэффициент стоячей волны (КСВН) и улучшенные направленные свойства.Thus, in comparison with the prototype, the proposed antenna has a wider range of operating frequencies (before increasing the frequency band by an octave), an improved standing wave coefficient (VSWR) and improved directional properties.

Claims

A biconical antenna filled with a material with variable dielectric constant, containing a supply coaxial cable consisting of a braid and a central core connected to conical metal radiating surfaces in such a way that the central core has electrical contact with the first conical radiator and the braid with the second conical radiator, characterized in that a lens is inserted into the space between the conical emitters, divided into blocks of material having dielectric Ronicea the more, the closer the block to the direction perpendicular to the axis of the antenna; in this case, two coaxial conical recesses are made in the dielectric lens, respectively conjugated with conical metal radiating surfaces.