RU1774413C - Способ уменьшени рассе нного пол приемной вибраторной антенны - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к антеннам и может быть использовано дл  самосто тельной приемной антенны или в антенных решетках. Цель изобретени  - увеличение глубины компенсации пепеиэлученного пол  при одновременном увеличении мощности сигнала, выдел емого в нагрузке. Способ уменьшени  рассе нного пол  приемной вибраторной антенны заключаетс  в том, что формируют компенсирующую волну из части прин того сигнала в отрезке линии передачи, св зывающем вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, путем установлени  его фазы и усилени  до амплитуды равной а (Ь + А)/(1 - Га), где b - амплитуда волны, прин той антенной, Га - коэффициент отражени  от входа антенны , Д(0.1-0,3)/Ьехр{-Я(85-95°)-агд(Ь0)} - амплитуда волны на входе антенны в режиме компенсации рассе нного пол , arg(bo) - фаза волны, прин той антенной на ее резонансной частоте. 4 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к антеннам и может быть использовано в качестве самосто тельной приемной антенны или в антенных решетках.

Известен способ уменьшени  рассе нного пол  приемной вибраторной антенны путем компенсации его переизлученным полем этой антенны, причем глубину компенсации рассе нного пол  ре гули- руют изменением величины нагрузки антенны.

Наиболее близок к предлагаемому способ уменьшени  рассе нного пол  вибраторной приемной антенны переизлученным полем этой антенны, которое формируют за счет обратного переизлучени  большей части энергии, прин той антенной и отраженной от входа усилител ,  вл ющегос  нагрузкой антенны.

Недостатки известного способа и приемной вибраторной антенны, реализующей известный способ, заключаютс  в том, что они не обеспечивают глубокой компенсации рассе нного пол , имеют невысокий КПД (коэффициент полезного действи ) входной цепи, что снижает полезную мощность сигнала в нагрузке (на входе приемника). Указанные недостатки объ сн ютс  двум  причинами. Во-первых, дл  компенсации используетс  отраженна  от нагрузки энерги , причем глубина компенсации св зана с величиной энергии, отраженной от нагрузки . Например, дл  максимальной компенса ции рассе нного пол  резонансного

4j

I

со

полуволнового вибратора необходимо, чтобы от нагрузки отражалась вс  энерги . Таким образом, в нагрузку энерги  не передаетс . Во-вторых, из-за различного распределени  токов в антенне в режиме приема излучени  и в режиме передачи, которые близки только на частоте первого резонанса , на частотах, отличных от частоты первого резонанса, дл  глубокой компенсации рассе нного пол  недостаточно даже энергии волны, полностью отраженной,от нагрузки.

Цель изобретени  - увеличение глубины компенсации переизлученного пол  при одновременном увеличении мощности сигнала , выдел емого в нагрузке.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе уменьшени  рассе нного пол  приемной вибраторной антенны, заключающемс  в формировании компенсирующей волны из части прин того сигнала в отрезке линии передачи, св зывающей вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, компенсирующа  волна формируетс  путем установлени  фазы и усилейи  части прин того сигнала до амплитуды

а b +A

1 -Га

где b - амплитуда волны, прин той приемной вибраторной антенной;

Га - коэффициент отражени  от входа приемной вибраторной антенны;

A(0,1-0,3)/b/e-J(85-95 ar9(b)-амплитуда волны на входе приемной вибраторной антенны в режиме компенсации рассе нного пол ;

arq(bo) фаза волны, прин той приемной вибраторной антенной на резонансной частоте вибратора.

Осуществление предлагаемого способа возможно с помощью устройства, содержащего приемную вибраторную антенну, выход которой через согласующее устройство подключен к первому входу циркул тора с передачей энергии в направлении увеличени  номеров входов, между вторым и последним входом циркул тора включены последовательно соединенные усилитель, устройство выделени  части прин той волны с двум  выходами и фазовращатель, а первый выход устройства выделени  части прин той волны соединен с нагрузкой (приемником ). При этом коэффициент передачи по замкнутому кольцу, образованному цир- кул тором, устройством выделени  части прин той волны, усилителем и фазовращателем , определен соотношением

у - Ь b + ЛТ7

Предлагаемый способ осуществлен в приемной вибраторной антенне. Вибратор возбуждали волной из внешнего пространства и компенсирующей волной, полученной из части прин той, усиленной и сдвинутой по фазе волны. Контролировали распределение тока в проводниках вибра- 0 тора и результирующий ток на входе. Установлено , что на частоте первого резонанса вибратора необходима  дл  максимальной компенсации рассе нного пол  амплитуда компенсирующего тока на входе вибратора 5 должна быть равна амплитуде тока, возбуждаемого принимаемой волной, а фаза тока должна отличатьс  на -170°. При этом глубина компенсации рассе нного пол  не менее -26 дБ. В этом случае результирующий, ток 0 на входе вибратора составл ет 0,175-0,18 от тока на входе антенны при отсутствии компенсирующего тока, а модуль коэффициента передачи К по замкнутому кольцу, образованному циркул тором, устройством 5 выделени  части прин той волны, уси- лигелем и фазовращателем, равен 1. Установлено, что при изменении фазы компенсирующего тока на ± 4° и при изменении амплитуды результирующего тока на 0 входе вибратора в режиме компенсации от 0,1 до 0,3 тока на входе антенны в приемном режиме глубина компенсации рассе нного пол  не менее -20 дБ. Установлено, что при параметрах а, А, определенных предлагае- 5 мыми соотношени ми, в диапазоне ±30% от резонансной частоты вибратора глубина компенсации не менее -16 дБ. Снижение глубины с изменением частоты объ сн етс  тем, что на частотах, отличных от частоты 0 первого резонанса вибратора, амплитудное распределение тока в плечах вибратора в приемном и передающем режимах различны . На всех частотах различны также фазовые распределени  тока в плечах 5 вибратора.

Реализаци  предлагаемого способа по сн етс  с помощью устройств, представленных на фиг,1-4.

Устройство на фиг. 1 содержит антенну 0 1, подключенную через согласующее устройство 2 к первому входу 3 циркул тора 4, К второму входу 5 циркул тора 4 через устройство 6 выделени  части прин той волны с двум  выходами 7 и 8 к выходу 7 подклю- 5 чена нагрузка 9. Между выходом 8 устройства 6 выделени  части прин той волны и последним входом 10 циркул тора 4 включены последовательно соединенные усилитель 11 и фазовращатель 12. В случае

использовани  четырехвходового циркул - тора к третьему входу 13 подключена согласованна  нагрузка 14. В рассматриваемом примере в качестве устройства выделени  части прин той волны может быть использован направленный ответвитель, третий выход 15 которого соединен с поглощающей нагрузкой 16.

При работе устройства волна с выхода антенны 1 поступает на первый вход 3 цир- кул тора 4 через согласующее устройство 2. С первого входа 3 циркул тора 4 волна проходит на его второй вход 5, делитс  на неравные части в устройстве 6 выделени  части прин той волны, причем основна  часть прин той волны поступает в нагрузку 9 (приемник), подключенную к первому выходу 7 устройства выделени  части прин той волны 6. С второго выхода 8 устройства б выделени  части прин той волны через усилитель 11 и фазовращатель 12 ответвленна  и усиленна  волна с измененной фазой поступает на последний вход 10 циркул тора 4, проходит через циркул тор на его первый вход 5 и через согласующее устройство 2 возбуждает антенну 1 с амплитудно-фазовыми соотношени ми, обеспечивающими компенсацию рассе нного пол .

П р и м е р 2, Устройство дл  уменьшени  рассе нного пол  приемных вибраторных антенн (фиг.2) содержит антенну 17, подключенную через согласующее устройство 18 к первому входу 19 циркул тора 20, к второму входу 21 которого через усилитель 22 и устройство 23 выделени  части прин той волны с двум  выходами 24 и 25 (направленный ответвитель) подключена нагрузка 26 (приемник). Между вторым выходом 25 направленного ответвител  23 и последним входом 27 циркул тора 20 включен фазовращатель 28. К предпоследнему входу 29 циркул тора 20 подключена согласованна  нагрузка 30. Свободный выход 31 направленного ответвител  23 соединен с поглощающей нагрузкой 32.

Устройство работает следующим образом . Падающее на антенну 17 электромагнитное поле возбуждает ток в проводниках вибратора, с выхода которого волна через согласующее устройство 18 поступает на первый вход циркул тора 20. С второго входа 21 циркул тора 20 волна через усилитель 22 и первый выход 24 направленного ответвител  23 поступает в приемник 26, а часть энергии прин той и усиленной волны ответвл етс  на второй выход 25 направленного ответвител  23, с которого через фазовращатель 28 подаетс  на последний вход 27 циркул тора 20. Прошедша  через циркул тор 20 волна подаетс  на согласующее уст ройство 18, а с согласующего устройства 1Р - на вход антенны 17 и излучаетс  в про странство.

5Пример 3. Устройство дн  уменьшени  рассе нного пол  приемной вибраторной антенны (фиг.З) содержит антенну 33. подключенную через согласующее устройство 34 к первому входу 35 циркул тора 36, 10 к второму входу 37 которого подключена нагрузка 38 (приемник) с калибоованным отражателем на входе 39 (например, скачок волнового сопротивлени  линии с нагрузкой ), В представленном примере в качестве 15 устройства выделени  части прин той волны применены отражатель 39 (несогласованна  нагрузка) и часть циркул тора 36 между вторым 37 и третьим 40 входами. Между третьим 40 и четвертым 41 входами 0 циркул тора 36 включены последовательно соединенныеусилитель42 и фазовращатель 43.

Устройство работает следующим образом . Падающее на антенну 33 электромаг- 5 китное поле возбуждает ток в проводниках вибратора, с выхода которого волна через согласующее устройство 34 поступает на первый вход 35 циркул тора 36. С второго входа 37 циркул тора 36 волна подаетс  в 0 нагрузку 38 через калиброванный отражатель 39, Отраженна  часть волны проходит через циркул тор 36 с второго входа 37 на третий вход 40, через усилитель 42 и фазовращатель 43 подаетс  на четвертый вход 41 5 циркул тора 36. Волна, прошедша  с четвертого входа 41 циркул тора 36 на его первый вход 35, через согласующее устройство 34 возбуждает антенну 33 и излучаетс  в пространство. В приведенном примере мо- 0 дуль произведени  коэффициента усилени  усилител  на коэффициент отражени  калиброванного отражател  и на коэффициент затухани  в элементах схемы должен быть близок к 1 или равен ей. 5П р и м е р 4. Устройство дл  уменьшени  рассе нного пол  приемных вибраторных антенн (фиг.4) содержит антенну 44, подключенную через согласующее устройство 45 к первому входу 46 циркул тора 47. 0 к второму входу 42 которого подключена нагрузка 49 (приемник) с калиброванным отражателем на входе 50. В представленном примере в качестве устройства выделени  части прин той волны г мменены 5 отражатель 50 и часть циркулчтора Л1 между вторым AQ и третьим fji п одами. К третьему входу 51 циркул  i -17 подключен отражательный уги шч .;;, Г-2, а к четвертому входу 53 - F .ииифа зовращатель 54.

Устройство работает следующим образом .

Падающее на антенну 44 электромагнитное поле возбуждает ток в проводниках вибратора, с выхода которого волна через согласующее устройство 45 поступает на первый вход 46 циркул тора 47. С второго входа 48 циркул тора 47 волна подаетс  в нагрузку 49 через калиброванный отражатель 50. Отраженна  часть волны проходит через циркул тор 47 с второго входа 48 на третий вход 51, усиливаетс  отражательным усилителем 52. Усиленна  волна поступает с третьего входа 51 на четвертый вход 53 циркул тора 47, сдвигаетс  по фазе отражательным фазовращателем 54, подаетс  с четвертого 53 на первый 46 вход циркул тора 47 и через согласующее устройство 45 возбуждает антенну 44 и излучаетс  в пространство .

Во всех приведенных примерах основное свойство - глубина компенсации - одинаково . Однако каждый из трех примеров устройства имеет дополнительные свойства . Устройство, изображенное на фиг.1 (первый пример), наиболее устойчиво за счет минимального вли ни  входных параметров приемника. Устройство, изображенное на фиг.2 (второй пример), имеет максимальную чувствительность и максимальное отношение сигнал/шум за счёт того, что потери сигнала между выходом антенны и приемником минимальны. Последние устройства (фиг.3,4) наиболее просты конструктивно.

Исследовани  предлагаемого способа уменьшени  рассе нного пол  приемной

0

5

0

вибраторной антенны показали, что по сравнению с существующим способом можно увеличить глубину компенсации рассе нного пол  до -(20-30) дБ при одновременном увеличении КПД входной цепи приемных антенн с 0-5 до 60-90%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ уменьшени  рассе нного пол  приемной вибраторной антенны, заключающийс  в формировании компенсирующей волны из части прин того сигнала в отрезке линии передачи, св зывающем вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  глубины компенсации при увеличении мощности сигнала, поступающего в нагрузку, формирование компенсирующей волны осуществл ют путем установлени  фазы и усилени  части прин того сигнала до амплитуды , равной

   1 -Га

   где b - амплитуда волны, прин той приемной вибраторной антенной;

   Га - коэффициент отражени  от входа приемной вибраторной антенны;

   А - (0,1-0,3)/b/exp{-J(85-95°) - агд(Ь0)} - амплитуда волны на входе приемной вибраторной антенны в режиме компенсации рассе нного пол ;

   arg(bo) - фаза волны прин той приемной вибраторной антенной на резонансной частоте вибратора.

   Фиг /

   (7

   фиг 2

   Фиг. 5

   44