RU2236733C2 - Турникетная антенна - Google Patents
Турникетная антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2236733C2 RU2236733C2 RU2001135694/09A RU2001135694A RU2236733C2 RU 2236733 C2 RU2236733 C2 RU 2236733C2 RU 2001135694/09 A RU2001135694/09 A RU 2001135694/09A RU 2001135694 A RU2001135694 A RU 2001135694A RU 2236733 C2 RU2236733 C2 RU 2236733C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coaxial
- tubes
- central conductor
- tube
- tee
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в качестве антенны с круговой поляризацией излучения в метровом и дециметровом диапазонах длин волн. Технический результат заключается в уменьшении габаритов. Сущность изобретения заключается в наличии симметрирующих устройств, состоящих из трубок, которые закреплены на плоском экране и образуют двухпроводный короткозамкнутый шлейф, длина которого изменяется с помощью короткозамыкателя, выполненного в виде диска с отверстиями для трубок симметрирующего устройства. Верхняя часть коаксиальной линии первой трубки выполнена в виде односекционного четвертьволнового согласующего трансформатора, верхний конец центрального проводника которого соединен с центральным проводником, проложенным во второй трубке и образующим с ней разомкнутый коаксиальный шлейф. Коаксиальные соединители соединены с выходными плечами коаксиального тройника, расположенного с противоположной стороны плоского экрана. Определена разница длин выходных плеч коаксиального тройника. 3 ил.
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны с круговой поляризацией излучения в метровом и дециметровом диапазонах длин волн.
Известна турникетная антенна [1], состоящая из двух взаимно перпендикулярных полуволновых симметричных вибраторов, возбуждаемых токами равной амплитуды со сдвигом фазы на 90° , установленных над металлическим экраном и наклоненных к нему под углом 50° . Плечи полуволнового вибратора с помощью симметрирующего устройства и коаксиального кабеля подключены к входу антенны через фазирующее устройство в виде 3-децибельного гибридного устройства, обеспечивающего питание симметричных полуволновых вибраторов с 90-градусным сдвигом фаз. Высота точек питания симметричного полуволнового вибратора над экраном составляет 0,35-0,45 средней длины волны рабочего диапазона.
Такая турникетная антенна работает следующим образом. Высокочастотное напряжение от генератора поступает на вход 3-децибельного гибридного устройства, проходя через которое делится пополам со сдвигом фазы на 90° . Токи в двух взаимно перпендикулярных полуволновых симметричных вибраторах равны по величине и сдвинуты по фазе на 90° . При таком возбуждении антенна излучает электромагнитное поле с круговой поляризацией в осевом направлении.
Недостатком аналога являются большие продольные размеры и согласование в узкой полосе рабочих частот.
Хорошее согласование в широкой полосе частот имеет известная турникетная антенна [2, стр.129, рис. 4.28], содержащая два взаимно перпендикулярных симметричных вибратора, питаемых токами равной амплитуды со сдвигом фаз на 90° , установленных над плоским экраном на высоте h≈ λ 0/4, где λ 0 - средняя длина волны рабочего диапазона, и закрепленных соответственно на симметрирующих устройствах, состоящих из двух трубок, расположенных в экране. Полная электрическая длина короткой трубки составляет 185° на средней длине волны рабочего диапазона. Центральный проводник, проложенный в трубке, образует с ней коаксиальную линию, которая представляет собой двухступенчатый согласующий трансформатор. Электрическая длина второй трубки симметрирующего устройства второго симметричного вибратора длиннее короткой трубки на 90° и составляет 275° .
Турникетная антенна работает следующим образом. Высокочастотный ток от генератора поступает на вход антенны, делится пополам и по коаксиальным линиям симметрирующих устройств поступает на входы двух симметричных вибраторов со сдвигом фаз на 90° . Согласование входного сопротивления симметричных вибраторов с входом антенны осуществляется с помощью двухступенчатого трансформатора. При таком возбуждении антенна излучает электромагнитное поле с круговой поляризацией в осевом направлении.
Известная турникетная антенна является наиболее близкой по конструкции к предлагаемой антенне и принята заявителем в качестве прототипа.
Такая турникетная антенна имеет хорошее согласование в широкой полосе рабочих частот. Недостатком ее являются большие продольные габариты.
Техническим результатом заявляемого решения является турникетная антенна с уменьшенными продольными габаритами и хорошим согласованием в широкой полосе рабочих частот.
Этот технический результат достигается тем, что в турникетной антенне, содержащей два взаимно перпендикулярных полуволновых вибратора, возбуждаемых токами равной амплитуды со сдвигом фаз на 90°, установленных над плоским экраном с наклоном к нему и закрепленных соответственно на симметрирующих устройствах, состоящих из двух трубок, верхние концы которых соединены с плечами полуволновых вибраторов, при этом трубки расположены в экране, в одной трубке симметрирующего устройства проложен центральный проводник, образующий с ней коаксиальную линию, новым является то, что трубки симметрирующего устройства закреплены на плоском экране и образуют двухпроводный короткозамкнутый шлейф, длина которого изменяется с помощью короткозамыкателя, выполненного в виде диска с отверстиями для трубок симметрирующего устройства с возможностью перемещения вдоль них с помощью диэлектрического винта, закрепленного в центре диска, в боковых пазах которого расположены проводники круглого сечения для обеспечения электрического контакта между трубками и диском, верхняя часть коаксиальной линии одной трубки симметрирующего устройства выполнена в виде односекционного четвертьволнового согласующего трансформатора, нижний конец центрального проводника коаксиальной линии соединен с центральным проводником высокочастотного коаксиального соединителя, расположенного с противоположной стороны плоского экрана, верхний конец центрального проводника четвертьволнового согласующего трансформатора соединен с центральным проводником, проложенным во второй трубке симметрирующего устройства и образующим с ней разомкнутый коаксиальный шлейф, высокочастотные коаксиальные соединители соединены соответственно с выходными плечами коаксиального тройника, расположенного с противоположной стороны плоского экрана, а разница длин выходных плеч коаксиального проводника выбрана равной l1-l2=(2n-1)λ т/4, где n=1, 2, 3, λ т - средняя длина волны в плечах коаксиального тройника, l1 - длина выходного плеча коаксиального тройника, соединенного с первым высокочастотным коаксиальным соединителем, l2 - длина выходного плеча коаксиального тройника, соединенного со вторым высокочастотным коаксиальным соединителем.
Совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения позволяет создать турникетную антенну с уменьшенными более чем в 1,5 раза габаритами.
На фиг.1 приведен эскиз конструкции предлагаемой турникетной антенны (разрез в плоскости одного полуволнового вибратора). На фиг.2 приведен общий вид турникетной антенны, на фиг 3 приведен ее вид под экраном.
Турникетная антенна фиг.1 содержит два взаимно перпендикулярных симметричных вибратора 1, установленных над плоским экраном 2 с наклоном к нему и закрепленных соответственно на симметрирующих устройствах, состоящих из двух трубок 3 и 4, верхние концы которых соединены с плечами симметричных вибраторов. Трубки расположены в экране 5. В трубке 3 проложен центральный проводник 6, образующий с этой трубкой коаксиальную линию 7. Трубки 3 и 4 симметрирующего устройства закреплены на плоском экране и образуют двухпроводный короткозамкнутый шлейф, длина которого изменяется с помощью короткозамыкателя 9, выполненного в виде диска с отверстиями для трубок симметрирующего устройства с возможностью перемещения вдоль них с помощью диэлектрического винта 10, закрепленного в центре диска. В боковых пазах диска расположены проводники 11 круглого сечения для обеспечения электрического контакта между трубками и диском. Верхняя часть коаксиальной линии трубки 3 симметрирующего устройства выполнена в виде односекционного четвертьволнового согласующего трансформатора. Нижний конец центрального проводника коаксиальной линии 7 соединен с центральным проводником высокочастотного коаксиального соединителя 12 (коаксиального входа), расположенного с противоположной стороны плоского экрана 2. Верхний конец центрального проводника четвертьволнового согласующего трансформатора соединен с центральным проводником 8, проложенным в трубке 4 симметрирующего устройства и образующим с ней разомкнутый коаксиальный шлейф 14. Коаксиальные высокочастотные соединители 12 и 13 соединены соответственно с выходными плечами 15 и 16 коаксиального тройника 17, расположенного с противоположной стороны плоского экрана 2. Разница длин выходных плеч 15 и 16 коаксиального тройника выбрана равной l1-l2=(2n-1)λ т/4, где n=1, 2, 3,... , λ т - средняя длина волны в плечах коаксиального тройника, l1 - длина выходного плеча коаксиального тройника, соединенного с первым высокочастотным коаксиальным соединителем, l2 - длина выходного плеча коаксиального тройника, соединенного со вторым высокочастотным коаксиальным соединителем.
Турникетная антенна (фиг.1, 2, 3) работает следующим образом. Высокочастотный ток от генератора поступает на вход 18 тройника 17, делится пополам и разветвляется в двух направлениях к коаксиальным соединителям 12 и 13 и через симметрирующие устройства поступает на вход взаимно перпендикулярных вибраторов. Амплитуды токов в обоих излучателях равны, а вследствие того, что разница длин выходных плеч коаксиального тройника равна l1-l2=(2n-1)λ т/4, сдвиг фаз токов в излучателях составляет 90° . Векторы электромагнитного поля E1 и Е2 симметричных вибраторов расположены пространственно ортогонально и сдвинуты по фазе на 90° . При этом излученное поле будет представлять собой поле круговой поляризации в направлении оси турникетной антенны.
Согласование входного сопротивления турникетной антенны производится с помощью односекционного четвертьволнового согласующего трансформатора, разомкнутого коаксиального шлейфа и двухпроводного короткозамкнутого шлейфа.
Диаметр центрального проводника dтр четвертьволнового согласующего трансформатора выбирается так, чтобы его волновое сопротивление Zтр было равно:
где RA - активная составляющая входного сопротивления турникетной антенны; Z0Bx - волновое сопротивление коаксиального входа.
Из формулы 1.1 следует 
Рассогласование, создаваемое четвертьволновым согласующим трансформатором и короткозамкнутым шлейфом при работе на длинах волн, не равных λ 0, компенсируется разомкнутым коаксиальным шлейфом.
На центральной длине волны λ 0 входное сопротивление короткозамкнутого шлейфа Zвхшл1=∞ и не влияет на входное сопротивление симметричной нагрузки. При отклонении длины волны λ от центральной длины волны λ 0, входное сопротивление короткозамкнутого шлейфа реактивно и равно:
Zвхшл1=jZ0шл1tgβ 1шл1,
где Z0шл1 - волновое сопротивление короткозамкнутого шлейфа;
lшл1 - длина короткозамкнутого шлейфа;
β - фазовая постоянная распространения волны в короткозамкнутом шлейфе.
Изменение входного сопротивления короткозамкнутого шлейфа производится изменением длины lшл1 с помощью диэлектрического винта.
Входное сопротивление разомкнутого шлейфа также реактивно и равно:
Zвхшл2=-jZ0шл2ctgβ lшл2,
где Z0шл2 - волновое сопротивление разомкнутого шлейфа;
lшл2 - длина разомкнутого шлейфа;
β - фазовая постоянная распространения волны в разомкнутом шлейфе.
Сопротивления Zвхшл1 и Zвхшл2 подключены параллельно, их реактивности противоположны по знаку и компенсируют друг друга в широкой полосе частот. За счет этого суммарные реактивности, подключенные параллельно входу антенны, уменьшаются и происходит согласование в широкой полосе частот.
В целях подтверждения осуществимости заявляемого технического решения изготовлен макет турникетной антенны со следующими параметрами:
- рабочая частота f0=1 ГГц;
- центральная длина волны λ 0=30 см;
- длина плеч вибраторов L=65 мм;
- высота вибраторов над плоским экраном h=75 мм;
- волновое сопротивление коаксиальных входов 50 Ом;
- волновое сопротивление четвертьволнового трансформатора ZТР=60,5 Ом;
- волновое сопротивление разомкнутого шлейфа Z0шл2=60,5 Ом;
- КСВн в полосе частот f0± 100 МГц меньше 2, в полосе f0± 150 МГц меньше 4;
- КСВн прототипа в полосе частот f0± 250 МГц меньше 2,4.
Проведенный анализ показывает, что предлагаемая турникетная антенна отвечает критериям патентоспособности и может быть использована в качестве антенны с круговой поляризацией излучения в метровом и дециметровом диапазонах.
Источники информации
1. В.А. Ефимов, В.А. Кундышев и др. Турникетная антенна. А.с. №1467632, 04.05.87, класс H 01 Q 21/26, Бюл. №11, 1989 г.
2. Техника сверхвысоких частот, под редакцией Я.И.Фельда, М.: Сов. радио, 1952.
Claims (1)
- Турникетная антенна, содержащая два полуволновых симметричных вибратора, возбуждаемых токами равной величины со сдвигом фазы на 90°, закрепленных на соответствующих симметрирующих устройствах, каждое из которых состоит из двух трубок, верхние концы которых соединены с плечами полуволновых симметричных вибраторов, а трубки расположены в экране, в одной трубке симметрирующего устройства проложен центральный проводник, образующий с ней коаксиальную линию, отличающаяся тем, что трубки каждого симметрирующего устройства закреплены на плоском экране и образуют двухпроводный короткозамкнутый шлейф, длина которого изменяется с помощью короткозамыкателя, выполненного в виде диска с отверстиями для трубок симметрирующего устройства с возможностью перемещения вдоль них с помощью диэлектрического винта, закрепленного в центре диска, в боковых пазах которого расположены проводники круглого сечения для обеспечения электрического контакта между трубками и диском, верхняя часть коаксиальной линии одной трубки симметрирующего устройства выполнена в виде односекционного четвертьволнового согласующего трансформатора, нижний конец центрального проводника коаксиальной линии соединен с центральным проводником высокочастотного коаксиального соединителя, расположенного с противоположной стороны плоского экрана, верхний конец центрального проводника четвертьволнового согласующего трансформатора соединен с центральным проводником, проложенным во второй трубке симметрирующего устройства и образующим с ней разомкнутый коаксиальный шлейф, высокочастотные коаксиальные соединители соединены соответственно с выходными плечами коаксиального тройника, расположенного с противоположной стороны плоского экрана, а разница длин выходных плеч коаксиального проводника выбрана равной l1-l2=(2n-1)λт/4, где n=1, 2, 3, λт - средняя длина волны в плечах коаксиального тройника, l1 - длина выходного плеча коаксиального тройника, соединенного с первым высокочастотным коаксиальным соединителем, l2 - длина выходного плеча коаксиального тройника, соединенного со вторым высокочастотным коаксиальным соединителем.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135694/09A RU2236733C2 (ru) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Турникетная антенна |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135694/09A RU2236733C2 (ru) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Турникетная антенна |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001135694A RU2001135694A (ru) | 2003-07-10 |
| RU2236733C2 true RU2236733C2 (ru) | 2004-09-20 |
Family
ID=33432686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001135694/09A RU2236733C2 (ru) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Турникетная антенна |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2236733C2 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464681C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2012-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Симметричный вибратор |
| RU2472262C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Симметричный вибратор укв |
| RU2541174C1 (ru) * | 2011-05-09 | 2015-02-10 | Сони Корпорейшн | Кодер и способ кодирования, обеспечивающие последовательное приращение избыточности |
| RU2624596C1 (ru) * | 2016-09-21 | 2017-07-04 | Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" | Турникетная малогабаритная антенна на полусфере |
-
2001
- 2001-12-24 RU RU2001135694/09A patent/RU2236733C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| . * |
| Техника сверхвысоких частот. Ч.1 /Под редакцией Я.И.Фельда. – М.: Советское радио, 1952, с.129, рис. IV.28. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2541174C1 (ru) * | 2011-05-09 | 2015-02-10 | Сони Корпорейшн | Кодер и способ кодирования, обеспечивающие последовательное приращение избыточности |
| RU2464681C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2012-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Симметричный вибратор |
| RU2472262C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Симметричный вибратор укв |
| RU2624596C1 (ru) * | 2016-09-21 | 2017-07-04 | Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" | Турникетная малогабаритная антенна на полусфере |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Luo et al. | Oriental crown-shaped differentially fed dual-polarized multidipole antenna | |
| US5628057A (en) | Multi-port radio frequency signal transformation network | |
| US7724200B2 (en) | Antenna device, array antenna, multi-sector antenna, high-frequency wave transceiver | |
| TW200536183A (en) | Differential-fed stacked patch antenna | |
| CN107394367A (zh) | 毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元及阵列天线 | |
| Liu et al. | Polarization-reconfigurable cylindrical dielectric resonator antenna excited by dual probe with tunable feed network | |
| US6469674B1 (en) | Double-lemniscate antenna element | |
| RU2236733C2 (ru) | Турникетная антенна | |
| US6498540B2 (en) | Broadband millimeter wave microstrip balun | |
| JP5139919B2 (ja) | クロスダイポールアンテナ | |
| JP4053144B2 (ja) | 偏波共用アンテナ | |
| Alekseytsev et al. | An investigation of novel active phased array components | |
| Aghdam et al. | The sinuous antenna-A dual polarized feed for reflector-based searching systems | |
| CN113690612B (zh) | 具有宽带宽功率范围的全极化整流天线及能量传输系统 | |
| RU190823U1 (ru) | Антенна круговой поляризации квазишунтовой "клевер" с резонаторным питанием | |
| Wiesbeck et al. | Antennas for UWB-systems | |
| Islam | Study and implementation of wideband bow-tie antennas | |
| CN110380194A (zh) | 全向天线阵列 | |
| Aram et al. | An ultra-wideband miniaturized printed dipole antenna for EMC measurements | |
| RU2356140C1 (ru) | Логопериодическая вибраторная антенна | |
| Brar et al. | Rotated quadrilateral dipole UWB antenna for wireless communication | |
| US6885351B1 (en) | Antenna | |
| Olokede et al. | A multifunctional antenna with a small form factor: Designing a novel series-fed compact triangular microstrip ring resonator antenna array | |
| JP2020115619A (ja) | 導波管−伝送線路変換器、導波管スロットアンテナ、および導波管スロットアレーアンテナ | |
| CN110364812B (zh) | 一种用于产品测试的圆极化天线及测试系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051225 |