RU2310954C1 - Method and antennas for generating electromagnetic radio waves - Google Patents
Method and antennas for generating electromagnetic radio waves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310954C1 RU2310954C1 RU2006121697/09A RU2006121697A RU2310954C1 RU 2310954 C1 RU2310954 C1 RU 2310954C1 RU 2006121697/09 A RU2006121697/09 A RU 2006121697/09A RU 2006121697 A RU2006121697 A RU 2006121697A RU 2310954 C1 RU2310954 C1 RU 2310954C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- pathogen
- longitudinal axis
- antenna according
- conductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах в качестве направленной антенны для осуществления радиосвязи, передачи информации, воздействия электромагнитной энергией на различные технические объекты, биологические объекты и других целей в зависимости от выбора частоты несущей и частоты модуляции несущей.The invention relates to radio engineering and can be used in antenna-feeder devices as a directional antenna for radio communications, information transfer, exposure to electromagnetic energy to various technical objects, biological objects and other purposes, depending on the choice of carrier frequency and carrier modulation frequency.
Известно большое количество конических (или конусообразных) рупорных антенн, которые решают различные частные задачи (SU 1762356), (RU 2138908), (US 2001029368), (US 2003210197), (JP 2005312049), (WO 9807212), (WO 0229927), (WO 0250941). Во всех этих антеннах рефлектором является конический рупор, который, как известно (А.З.Фрадин. Антенны сверхвысоких частот. «Советское радио», Москва, 1957 г., с.221), излучает поперечные электромагнитные волны, при этом вектор плотности потока мощности - вектор Пойнтинга направлен по оси конусообразного рупора ортогонально раскрыву, в плоскости которого расположены вектора Е и Н напряженностей электрического и магнитного полей соответственно.A large number of conical (or cone-shaped) horn antennas are known that solve various particular problems (SU 1762356), (RU 2138908), (US 2001029368), (US 2003210197), (JP 2005312049), (WO 9807212), (WO 0229927) , (WO 0250941). In all of these antennas, the reflector is a conical horn, which, as is known (A.Z. Fradin. Microwaves. Sovetskoe Radio, Moscow, 1957, p. 211), emits transverse electromagnetic waves, and the flux density vector power - the Poynting vector is directed along the axis of the cone-shaped horn orthogonally to the opening, in the plane of which the vectors E and H of the electric and magnetic field intensities are located, respectively.
Известно существование продольных электромагнитных волн в токопроводящих средах, например в соленой воде, во влажной почве, в теле человека (животных), но не радиоволн в вакууме и диэлектриках (С.А.Абдулкемеров, Ю.М.Еромолаев, Б.Н.Родионов. Продольные электромагнитные волны, Москва, 2003 г.).It is known that longitudinal electromagnetic waves exist in conductive media, for example, in salt water, in moist soil, in the human body (animals), but not radio waves in vacuum and dielectrics (S.A. Abdulkemerov, Yu.M. Yeromolaev, B.N. Rodionov Longitudinal electromagnetic waves, Moscow, 2003).
Аналогов заявленного технического решения для формирования продольных электромагнитных радиоволн в процессе проведенного патентного поиска не обнаружено.Analogues of the claimed technical solution for the formation of longitudinal electromagnetic radio waves in the process of a patent search were not found.
Решаемая изобретением задача - обеспечение возможности излучения и приема нового вида радиоволн, повышение технико-эксплуатационных характеристик, расширение арсенала технических средств для передачи и приема электромагнитной энергии.The problem solved by the invention is the provision of the possibility of radiation and reception of a new type of radio waves, increasing technical and operational characteristics, expanding the arsenal of technical means for transmitting and receiving electromagnetic energy.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - повышение эффективности излучения и дальности передачи за счет меньшего затухания энергии.The technical result that can be obtained by implementing the method is to increase the radiation efficiency and transmission distance due to less energy attenuation.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении устройств, - расширение функциональных возможностей и дальности передачи электромагнитной энергии за счет повышения коэффициента усиления (КУ).The technical result that can be obtained with the implementation of the devices is the expansion of the functionality and range of transmission of electromagnetic energy by increasing the gain (KU).
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата заявленный способ излучения продольных электромагнитных радиоволн заключается в том, что возбуждают на двух проводящих поверхностях от генератора ЭДС токи, приводящие к созданию электромагнитной волны, причем в качестве одной токопроводящей поверхности используют проводник-возбудитель, а в качестве другой токопроводящей поверхности - конусообразный рефлектор, при этом проводник-возбудитель размещают внутри конусообразного рефлектора между его вершиной и основанием, один из выводов генератора ЭДС подключают к проводнику-возбудителю, а другой из выводов генератора ЭДС подключают к вершине конусообразного рефлектора, или подключают к контррефлектору, расположенному в основании конусообразного рефлектора, причем между выводами генератора обеспечивают продольный зазор относительно продольной оси проводника-возбудителя для ввода ЭДС возбуждения, расположенный соответственно между вершиной конусообразного рефлектора и проводником-возбудителем, или между проводником-возбудителем и контррефлектором, обеспечивая таким подключением формирование поперечной электромагнитной волны внутри конусообразного рефлектора, посредством электромагнитного поля, инициируемого поперечной электромагнитной волной на внутренней поверхности конусообразного рефлектора, формируют продольную электромагнитную радиоволну, которую излучают в направлении раскрыва конусообразного рефлектора.To solve the problem with the achievement of the specified technical result, the claimed method of emission of longitudinal electromagnetic radio waves is that they excite currents on two conductive surfaces from the EMF generator, leading to the creation of an electromagnetic wave, and a conductor exciter is used as one conductive surface, and as another conductive surface is a cone-shaped reflector, while the pathogen conductor is placed inside the cone-shaped reflector between its tops Oh and the bottom, one of the terminals of the EMF generator is connected to the exciter conductor, and the other of the terminals of the EMF generator is connected to the top of the cone-shaped reflector, or connected to the counterreflector located at the base of the cone-shaped reflector, and a longitudinal clearance is provided between the generator terminals relative to the longitudinal axis of the conductor of a pathogen for inputting an emf of excitation located respectively between the apex of a cone-shaped reflector and a pathogen-pathogen, or between a pathogen-pathogen kontrreflektorom, thereby providing connection forming a transverse electromagnetic wave within the conical reflector, by an electromagnetic field transverse electromagnetic wave triggered on the inner surface of the cone-shaped reflector, form longitudinal electromagnetic radio waves that radiate towards the tapered aperture of the reflector.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата заявленная антенна содержит:To solve the problem with the achievement of the specified technical result, the claimed antenna contains:
- рефлектор, выполненный в форме конусообразной поверхности,- a reflector made in the form of a conical surface,
- отрезок коаксиальной линии, выполненный из наружного проводника и внутреннего проводника,- a piece of coaxial line made of an outer conductor and an inner conductor,
- возбудитель, выполненный цилиндрическим и установленный внутри рефлектора,- a pathogen made cylindrical and installed inside the reflector,
- причем наружный проводник отрезка коаксиальной линии подсоединен к рефлектору, а внутренний - к возбудителю с образованием продольного зазора вдоль продольной оси рефлектора между торцом наружного проводника отрезка коаксиальной линии и торцом возбудителя, обращенного к нему,- moreover, the outer conductor of the coaxial line segment is connected to the reflector, and the inner conductor to the pathogen with the formation of a longitudinal gap along the longitudinal axis of the reflector between the end of the outer conductor of the coaxial line segment and the end of the pathogen facing it,
- по меньшей мере, один элемент для компенсации реактивностей, установленный на возбудителе.- at least one reactivity compensation element mounted on the pathogen.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that:
- возбудитель был выполнен в виде стержня.- the pathogen was made in the form of a rod.
Для этого варианта целесообразно, чтобы наружный проводник отрезка коаксиальной линии был подсоединен к рефлектору в области основания с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, а внутренний проводник отрезка коаксиальной линии был подсоединен к возбудителю в области торца возбудителя, обращенного к основанию с наименьшим диаметром конусообразной поверхности.For this option, it is advisable that the outer conductor of the coaxial line segment be connected to the reflector in the base region with the smallest diameter of the conical surface, and the inner conductor of the coaxial line segment should be connected to the pathogen in the region of the end face of the pathogen facing the base with the smallest diameter of the conical surface.
Возможен дополнительный вариант выполнения устройства, в котором целесообразно, чтобы возбудитель был выполнен в виде трубки.An additional embodiment of the device is possible, in which it is advisable that the pathogen be made in the form of a tube.
Для этого варианта может быть целесообразно, чтобы:For this option, it may be appropriate that:
- наружный проводник отрезка коаксиальной линии был подсоединен к рефлектору в области основания с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, а внутренний проводник отрезка коаксиальной линии был подсоединен к возбудителю в области торца трубки, обращенного к основанию с наименьшим диаметром конусообразной поверхности;- the outer conductor of the segment of the coaxial line was connected to the reflector in the base region with the smallest diameter of the conical surface, and the inner conductor of the segment of the coaxial line was connected to the pathogen in the region of the end of the tube facing the base with the smallest diameter of the conical surface;
- наружный проводник отрезка коаксиальной линии был подсоединен к рефлектору в области его основания с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, а внутренний проводник отрезка коаксиальной линии был пропущен внутри трубки и подсоединен к возбудителю в области между торцом возбудителя, обращенном к основанию рефлектора с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, и торцом возбудителя, обращенным к основанию рефлектора с наибольшим диаметром конусообразной поверхности;- the outer conductor of the segment of the coaxial line was connected to the reflector in the region of its base with the smallest diameter of the conical surface, and the inner conductor of the segment of the coaxial line was passed inside the tube and connected to the pathogen in the region between the end of the pathogen facing the base of the reflector with the smallest diameter of the conical surface, and the end face of the pathogen, facing the base of the reflector with the largest diameter of the conical surface;
- наружный проводник отрезка коаксиальной линии был подсоединен к рефлектору в области его основания с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, а внутренний проводник отрезка коаксиальной линии был пропущен внутри трубки и подсоединен к возбудителю в области торца возбудителя, обращенного к основанию рефлектора с наибольшим диаметром конусообразной поверхности.- the outer conductor of the segment of the coaxial line was connected to the reflector in the region of its base with the smallest cone-shaped surface diameter, and the inner conductor of the segment of the coaxial line was passed inside the tube and connected to the pathogen at the end of the pathogen facing the base of the reflector with the largest diameter of the conical surface.
Кроме того, рефлектор может быть выполнен коническим.In addition, the reflector can be made conical.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that:
- элемент для компенсации реактивностей был выполнен в форме усеченного конуса, установленного на наружной поверхности возбудителя, причем продольная ось усеченного конуса расположена на продольной оси возбудителя;- an element for reactivity compensation was made in the form of a truncated cone mounted on the outer surface of the pathogen, and the longitudinal axis of the truncated cone is located on the longitudinal axis of the pathogen;
- элемент для компенсации реактивностей был выполнен в форме цилиндра, установленного на наружной поверхности возбудителя, причем продольная ось цилиндра расположена на продольной оси возбудителя;- an element for reactivity compensation was made in the form of a cylinder mounted on the outer surface of the pathogen, and the longitudinal axis of the cylinder is located on the longitudinal axis of the pathogen;
- элемент для компенсации реактивностей был выполнен в форме диска,- an element for reactivity compensation was made in the form of a disk,
- элемент для компенсации реактивностей был выполнен в форме сферы, установленной на наружной поверхности возбудителя, причем ось сферы расположена на продольной оси возбудителя;- an element for reactivity compensation was made in the form of a sphere mounted on the outer surface of the pathogen, and the axis of the sphere is located on the longitudinal axis of the pathogen;
- были использованы, по меньшей мере, два элемента для компенсации реактивностей.- At least two elements were used to compensate for reactivity.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that:
- была введена бленда, выполненная цилиндрической и установленная со стороны наибольшего диаметра конусообразной поверхности рефлектора;- a hood was introduced, made cylindrical and installed on the side of the largest diameter of the conical surface of the reflector;
- при этом бленда может быть выполнена с диаметром, равным диаметру наибольшего диаметра конусообразной поверхности рефлектора, или бленда может быть выполнена с диаметром, большим наибольшего диаметра конусообразной поверхности рефлектора;- while the hood can be made with a diameter equal to the diameter of the largest diameter of the conical surface of the reflector, or the hood can be made with a diameter larger than the largest diameter of the conical surface of the reflector;
- продольная ось возбудителя была расположена на продольной оси рефлектора;- the longitudinal axis of the pathogen was located on the longitudinal axis of the reflector;
- продольная ось возбудителя была расположена под углом к продольной оси рефлектора;- the longitudinal axis of the pathogen was located at an angle to the longitudinal axis of the reflector;
- было введено средство для вращения возбудителя относительно продольной оси рефлектора или было введено средство для перемещения рефлектора относительно продольной оси возбудителя;- means were introduced to rotate the pathogen relative to the longitudinal axis of the reflector, or means were introduced to move the reflector relative to the longitudinal axis of the pathogen;
- был введен, по меньшей мере, один дисковый директор, установленный со стороны наибольшего диаметра конусообразной поверхности рефлектора и продольная ось которого расположена на продольной оси рефлектора.- at least one disk director was introduced, installed on the side of the largest diameter of the conical surface of the reflector and the longitudinal axis of which is located on the longitudinal axis of the reflector.
Кроме того, конусообразная поверхность рефлектора может быть выполнена сплошной или конусообразная поверхность рефлектора может быть выполнена в виде сетки.In addition, the cone-shaped surface of the reflector can be made continuous or the cone-shaped surface of the reflector can be made in the form of a grid.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата возможен еще один вариант выполнения устройства, в котором антенна содержит:To solve the problem with the achievement of the specified technical result, another embodiment of the device is possible, in which the antenna contains:
- рефлектор, выполненный в форме конусообразной поверхности,- a reflector made in the form of a conical surface,
- отрезок коаксиальной линии, выполненный из наружного проводника и внутреннего проводника,- a piece of coaxial line made of an outer conductor and an inner conductor,
- возбудитель, выполненный цилиндрическим и установленный внутри рефлектора,- a pathogen made cylindrical and installed inside the reflector,
- контррефлектор, расположенный в основании конусообразной поверхности рефлектора с наибольшим диаметром,- a counterreflector located at the base of the conical surface of the reflector with the largest diameter,
- причем наружный проводник отрезка коаксиальной линии подсоединен к контррефлектору, а внутренний - к возбудителю с образованием продольного зазора вдоль продольной оси рефлектора между торцом контррефлектора и торцом возбудителя, обращенного к нему,- moreover, the outer conductor of the segment of the coaxial line is connected to the counterreflector, and the inner conductor to the pathogen with the formation of a longitudinal gap along the longitudinal axis of the reflector between the end of the counterreflector and the end of the pathogen facing him,
- по меньшей мере, один элемент для компенсации реактивностей, установленный на возбудителе.- at least one reactivity compensation element mounted on the pathogen.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by the best options for its implementation with reference to the accompanying drawings.
Фиг.1 упрощенно изображает продольное сечение заявленной антенны при выполнении возбудителя в виде стержня.Figure 1 simplified depicts a longitudinal section of the claimed antenna when executing the pathogen in the form of a rod.
Фиг.2. - то же, что фиг.1, при выполнении возбудителя в виде трубки.Figure 2. - the same as figure 1, when performing the pathogen in the form of a tube.
Фиг.3 - то же, что фиг.2, с вариантом подсоединения внутреннего проводника отрезка коаксиальной линии внутри между торцами трубки.Figure 3 is the same as figure 2, with the option of connecting the inner conductor of the segment of the coaxial line inside between the ends of the tube.
Фиг.4 - то же, что фиг.2, с вариантом подсоединения внутреннего проводника отрезка коаксиальной линии в области торца трубки, обращенного к основанию рефлектора с наибольшим диаметром конусообразной поверхности.Figure 4 - the same as figure 2, with the option of connecting the inner conductor of the segment of the coaxial line in the region of the end of the tube facing the base of the reflector with the largest diameter of the conical surface.
Фиг.5 - возбудитель с элементами компенсации, выполненными в форме сферы.Figure 5 - pathogen with compensation elements made in the form of a sphere.
Фиг.6 - упрощенно продольное сечение заявленной антенны, в которой продольная ось возбудителя расположена под углом к продольной оси рефлектора.6 is a simplified longitudinal section of the claimed antenna, in which the longitudinal axis of the pathogen is located at an angle to the longitudinal axis of the reflector.
Фиг.7 - вид слева на фиг.6.Fig.7 is a left view of Fig.6.
Фиг.8 - вариант выполнения антенны с контррефлектором.Fig. 8 shows an embodiment of an antenna with a counter-reflector.
Фиг.9 - схему, поясняющую работу антенн.Fig.9 is a diagram explaining the operation of the antennas.
Поскольку заявленный способ реализуется при функционировании антенн, то его подробное объяснение приведено в разделе описания работы антенн.Since the claimed method is implemented when the antennas are functioning, its detailed explanation is given in the antenna operation description section.
Антенна (фиг.1) содержит рефлектор 1, выполненный в форме конусообразной поверхности. Под конусообразной поверхностью в настоящем изобретении понимается любая поверхность, имеющая вид купола, сужающаяся с одной стороны и расширяющаяся с другой. Вид конкретной выбранной разработчиком поверхности рефлектора 1 влияет на форму диаграммы направленности (ДН) антенны, что не характеризует основную техническую сущность изобретения. В самом простом случае рефлектор 1 выполнен коническим (фиг.1-4, 6, 7).The antenna (figure 1) contains a
К рефлектору 1 со стороны сужающейся поверхности рефлектора 1 подведен отрезок 2 коаксиальной линии, выполненный из наружного проводника 3 и внутреннего проводника 4. Возбудитель 5 установлен внутри рефлектора 1, имеет осесимметричную конфигурацию, в оптимальном варианте выполнен цилиндрическим. Наружный проводник 3 отрезка 2 коаксиальной линии подсоединен к рефлектору 1, а внутренний проводник 4 подсоединен к возбудителю 5 с образованием продольного зазора А вдоль продольной оси рефлектора 1 между торцом наружного проводника 3 отрезка 2 коаксиальной линии и торцом возбудителя, обращенного к нему. На возбудителе 5 установлен, по меньшей мере, один элемент 6 для компенсации реактивностей.A segment of a
Возбудитель 5 может быть выполнен в виде стержня (фиг.1).The
Наружный проводник 3 отрезка 2 в этом случае может быть подсоединен к рефлектору 1 в области основания с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, а внутренний проводник 4 отрезка 2 коаксиальной линии подсоединен к возбудителю 5 в области торца стержня, обращенного к основанию с наименьшим диаметром конусообразной поверхности рефлектора 1.In this case, the
Возбудитель 5 может быть выполнен в виде трубки (фиг.2-4, 6, 7).The
Для этого варианта наружный проводник 3 отрезка 2 коаксиальной линии подсоединен к рефлектору 1 в области основания с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, а внутренний проводник 4 может быть подсоединен к возбудителю 5 в области торца трубки, обращенного к основанию с наименьшим диаметром конусообразной поверхности рефлектора 1 (фиг.2), или внутренний проводник 4 (фиг.3) может быть пропущен внутри трубки и подсоединен к возбудителю 5 в области между торцом возбудителя, обращенным к основанию рефлектора 1 с наименьшим диаметром конусообразной поверхности, и торцом возбудителя 5, обращенным к основанию рефлектора 1 с наибольшим диаметром конусообразной поверхности, или внутренний проводник 4 (фиг.4) может быть проложен внутри трубки и подсоединен к возбудителю 5 в области его торца, обращенного к основанию рефлектора 1 с наибольшим диаметром конусообразной поверхности.For this option, the
Элемент 6 для компенсации реактивностей может быть выполнен в форме усеченного конуса (фиг.1, 2), установленного на наружной поверхности возбудителя 5, причем продольная ось усеченного конуса расположена на продольной оси возбудителя 5 для сохранения его осесимметричной конфигурации.The
Элемент 6 для компенсации реактивностей может быть выполнен в форме цилиндра (фиг.3), установленного на наружной поверхности возбудителя 5, причем продольная ось цилиндра расположена на продольной оси возбудителя 5.The
Элемент 6 для компенсации реактивностей может быть выполнен в форме (фиг.4, 6, 7) диска, установленного на наружной поверхности возбудителя 5, причем продольная ось диска расположена на продольной оси возбудителя 5.The
Элемент 6 для компенсации реактивностей также может быть выполнен в форме сферы (фиг.5), установленной на наружной поверхности возбудителя 5, причем ось сферы расположена на продольной оси возбудителя 5.The
Для улучшения согласования могут быть использованы, по меньшей мере, два элемента 6 для компенсации реактивностей (фиг.2-7).To improve coordination, at least two
В устройство может быть введена бленда 7, выполненная цилиндрической и установленная со стороны наибольшего диаметра конусообразной поверхности рефлектора 1 (фиг.1-4).A
Бленда 7 может быть выполнена с диаметром, равным диаметру D наибольшего диаметра конусообразной поверхности рефлектора 1 (фиг.1, 3, 4).The
Бленда 7 может быть выполнена с диаметром D1, большим наибольшего диаметра D конусообразной поверхности рефлектора 1 (фиг.2).The
Для получения осесимметричной ДН антенны продольная ось возбудителя 5 расположена на продольной оси рефлектора 1 (фиг.1-4).To obtain an axisymmetric antenna beam, the longitudinal axis of the
Продольная ось возбудителя 5 может быть расположена под углом к продольной оси рефлектора 1 (фиг.6, 7).The longitudinal axis of the
Для этого случая, а также для обеспечения сканирования ДН может быть введено средство 8 для вращения возбудителя 5 относительно продольной оси рефлектора 1 вдоль по радиусу rв (фиг.6, 7). В качестве такого средства может быть использован любой двигатель, обеспечивающий непрерывное вращение возбудителя 5, или его шаговое вращение, а также могут быть использованы любые средства ручной наводки. Для сохранения контакта внутреннего проводника 4 с торцом возбудителя 5 может быть использовано шарнирное соединение 9 центральной жилы отрезка 2 коаксиального кабеля. Позиции 8 и 9 на фиг.7 показаны условно, т.к. для обеспечения смещения продольной оси возбудителя 5 относительно продольной оси рефлектора 1 могут быть использованы любые известные из уровня техники средства. Кроме того, эквивалентно вращению возбудителя 5 для сканирования антенны может быть введено средство для перемещения самого рефлектора 1 относительно продольной оси возбудителя 5 (не показано).For this case, as well as to ensure the scanning of DNs, a
В устройство может быть введен, по меньшей мере, один дисковый директор 10, установленный со стороны наибольшего диаметра конусообразной поверхности рефлектора 1 и продольная ось которого расположена на продольной оси рефлектора 1 (фиг.1-4).At least one
Конусообразная поверхность рефлектора 1 может быть выполнена сплошной (фиг.1-3, 6, 7) или конусообразная поверхность рефлектора 1 может быть выполнена в виде сетки (фиг.4), или из стержней, из металлических полос и т.п.The cone-shaped surface of the
Возможен еще один основной вариант выполнения антенны (фиг.8).Another basic embodiment of the antenna is possible (Fig. 8).
Антенна (фиг.8) содержит рефлектор 1, выполненный в форме конусообразной поверхности, отрезок 2 коаксиальной линии, выполненный из наружного проводника 3 и внутреннего проводника 4, возбудитель 5, выполненный цилиндрическим и установленный внутри рефлектора 1, по меньшей мере, один элемент 6 для компенсации реактивностей, установленный на возбудителе 5, контррефлектор 11, расположенный в основании конусообразной поверхности рефлектора 1 с наибольшим диаметром. Наружный проводник отрезка коаксиальной линии подсоединен к контррефлектору 11, а внутренний - к возбудителю 5 с образованием продольного зазора Δ вдоль продольной оси рефлектора 1 между торцом контррефлектора 11 и торцом возбудителя 5, обращенного к нему. В данном варианте возбудитель 5 и контррефлектор 11 образуют облучатель.The antenna (Fig. 8) contains a
Антенна по второму варианту (фиг.8) может также содержать все те дополнительные элементы, которая содержит вышеописанная антенна по первому варианту (фиг.1-7).The antenna according to the second embodiment (Fig. 8) may also contain all those additional elements that contains the above-described antenna according to the first embodiment (Figs. 1-7).
Работает антенна (фиг.1-4, 6-8) следующим образом.The antenna works (Figs. 1-4, 6-8) as follows.
Как показали экспериментальные исследования, заявленная «энергическая» антенна за счет используемой формы ее выполнения, а также в основном за счет ее возбуждения ЭДС, описанным выше образом при помощи продольного зазора Δ, отличается от известных антенн тем, что создает энергию излучения принципиально иного свойства. В плоскости раскрыва рефлектора 1 расположен кольцами только один вектор Н, а вектор Е расположен по продольной оси рефлектора 1 ортогонально его раскрыву. В технической литературе такой вид излучения получил название «Продольные электромагнитные волны» (С.А.Абдулкемеров, Ю.М.Еромолаев, Б.Н.Родионов. Продольные электромагнитные волны, Москва, 2003 г.). Однако, по мнению авторов этого источника информации, продольные электромагнитные волны могут существовать только в токопроводящих средах, а потому не могут быть радиоволнами, которые имеют основное оригинальное свойство распространяться в «пустоте» (в вакууме, в воздушном пространстве и т.п.).As shown by experimental studies, the claimed “energy” antenna due to the used form of its implementation, and also mainly due to its excitation of the EMF, described above using the longitudinal gap Δ, differs from the known antennas in that it generates radiation energy of a fundamentally different property. In the aperture plane of the
В предложенном способе поставленная задача решается следующим образом. Используется (фиг.2) проводник-возбудитель 5 (линейный) длиной L и рефлектор 1 с конусообразной токопроводящей поверхностью, длиной L0≥L с углом α при вершине конуса. Проводник-возбудитель 5 в общем случае устанавливается вдоль продольной оси конуса между его вершиной и основанием. К проводнику-возбудителю 5 при помощи коаксиального фидера в зазор Δ подводится ЭДС возбуждения от любого источника энергии первичных токов высокой частоты (передатчика, генератора сигналов и т.п.). За счет этого проводник-возбудитель 5 становится возбудителем первичной (по отношению к продольной оси рефлектора 1) электромагнитной волны, которая, падая на конусообразную поверхность рефлектора 1, возбуждает в ней вторичные токи проводимости (наклонные по отношению к продольной оси рефлектора 1). Эти вторичные токи генерируют вторичную электромагнитную волну, которая в плоскости основания рефлектора 1 (в плоскости апертуры антенны) преобразуется в продольную электромагнитную волну.In the proposed method, the task is solved as follows. Used (figure 2) a conductor-exciter 5 (linear) of length L and a
Таким образом, достигая токопроводящих образующих конусной поверхности, первичная волна, отражаясь от нее, превращается во вторичную, претерпевая изменение в направлении движения своей энергии, которое из ортогонального становится параллельным продольной оси рефлектора 1. При этом, что важно в принципе, в ориентации вектора поля Еп первичной волны изменения не происходит. Поясним это с помощью схемы (фиг, 9). На фиг.9 контуром OAA1 показано произвольное продольное сечение рефлектора 1 плоскостью, проходящей через ось OO1 OO1 конуса. На оси OO1 конуса между его вершиной и основанием показан отрезок возбудителя 5. Литерой Р на возбудителе 5 показано сечение его проводника с «первичными» токами Iп проводимости, созданными ЭДС возбуждения, например, от передатчика. Токи Iп порождают первичный вектор поля Еп, ориентация которого параллельна оси OO1, а направление движения переносимой энергии - ортогонально оси OO1. Тем самым волна, которую отображает вектор поля Еп, является хорошо известной электромагнитной волной, называемой поперечной.Thus, reaching the conductive generators of the conical surface, the primary wave, reflected from it, turns into the secondary, undergoing a change in the direction of movement of its energy, which from the orthogonal becomes parallel to the longitudinal axis of the
Достигая точек MM1 на токопроводящей образующей конуса рефлектора 1, поле Еп возбуждает вторичный ток Iв проводимости, который, в свою очередь, порождает вторичный вектор поля Ев. На фиг.9 этот вторичный вектор отображен двумя своими составляющими полей Е// и E⊥. Первая из них - параллельна оси OO1, а вторая - ортогональна ей.Reaching the points MM 1 on the conductive generatrix of the cone of the
Как видно из фиг.9, в точках - антиподах М и M1 составляющие поля Е// ориентированы одинаково, а составляющие поля E⊥ - встречно. В силу осевой симметрии всего антенного устройства указанная закономерность соблюдается во всех точках внутренней поверхности рефлектора 1, достигаемых первичной электромагнитной волной.As can be seen from Fig. 9, at the antipode points M and M 1, the components of the field E // are oriented identically, and the components of the field E ⊥ are opposite. Due to the axial symmetry of the entire antenna device, this pattern is observed at all points on the inner surface of the
В итоге суммарного взаимодействия всех составляющих на апертуре рефлектора 1 останется (преимущественно) только вторичное поле Ев=f(Еп), ориентированное параллельно оси OO1 с направлением движения энергии в том же направлении.As a result, the total interaction of components at the aperture of the
Другими словами, заявленный способ излучения продольных радиоволн реализуется в результате трансформации энергии первичной поперечной электромагнитной волны в энергию «новой» вторичной продольной радиоволны путем поворота на 90° направления движения энергии излучения первичной поперечной электромагнитной волны без изменения ориентации ее поля Еп.In other words, the claimed method of radiating longitudinal radio waves is realized as a result of the transformation of the energy of the primary transverse electromagnetic wave into the energy of the “new” secondary longitudinal radio wave by turning the direction of the radiation energy of the primary transverse electromagnetic wave 90 ° without changing the orientation of its field E p .
Угол α при вершине конуса теоретически равен 90°. Практически он корректируется в зависимости от соотношения L/λ0, где λ0 - длина рабочей волны антенны, а также от способа возбуждения ЭДС самого возбудителя. Коррекция производится по критерию увеличения доли PΣ - мощности излучения на продольной волне по отношению к Р0 - мощности передатчика (генератора).The angle α at the top of the cone is theoretically equal to 90 °. In practice, it is adjusted depending on the ratio L / λ 0 , where λ 0 is the length of the working wave of the antenna, as well as on the method of exciting the emf of the pathogen itself. Correction is made according to the criterion of increasing the proportion P Σ - the radiation power on the longitudinal wave with respect to P 0 - the power of the transmitter (generator).
Рефлектор 1, формирующий ДН антенны, имеет осесимметричную конфигурацию, в простейшем варианте поверхность конуса с углом α (30°<α<110°) при его вершине. Длиной (высотой) L0 и диаметром D раскрыва (фиг.2). Ось конуса ориентирована вдоль координаты Z. Возбудитель 5 также имеет осесимметричную конфигурацию, в оптимальном варианте поверхность цилиндра. Для получения симметричной ДН он расположен вдоль продольной оси рефлектора 1 (фиг.1-4). Длина возбудителя 5-L≤L0, диаметр d (фиг.2).The
В конкретных конструкциях антенн могут быть использованы различной формы элементы 6 для компенсации реактивностей, применяемые для согласования «энергической» антенны с ее фидером и коррекции энергии излучения по раскрыву рефлектора 1 (фиг.1-8). Объединяет все вариации элементов 6 условие их осесимметричности относительно возбудителя 5. В различных вариантах для согласования антенны применяют один или несколько элементов 6, которые в общем случае имеют различные продольные и поперечные размеры по отношению к λmin, где λmin - минимальная длина волны рабочего диапазона. Элементы 6 могут иметь различные габаритные размеры, но для каждого из них выполняется условие 2 ri<λmin/2, где 2ri - максимальный габаритный размер элемента 6 в поперечном направлении относительно продольной оси возбудителя 5, i - порядковый номер.In specific antenna designs,
Для дополнительного сужения ДН и уменьшения ее боковых лепестков на раскрыв рефлектора 1 устанавливают бленду 7. Диаметр D1 бленды 7 может быть выбран равным диаметру D раскрыва рефлектора 1 (фиг.1, 3, 4) или больше него D1>D (фиг.2).To further narrow the DN and reduce its side lobes, a
Для усиления эффекта коллимации энергии около осевого направления рефлектора 1 устанавливают один или несколько дисковых директоров 10 (пластинчатых), которые располагают внутри бленды 7 (фиг.1-4).To enhance the effect of collimation of energy near the axial direction of the
Кроме того, чтобы изменить направление максимального излучения «энергической» антенны относительно осевого, ее возбудитель 5 отклоняют относительно продольной оси рефлектора 1 (фиг.6, 7). Для управления направлением максимального излучения антенны ее возбудитель 5 поворачивают вокруг продольной оси рефлектора 1 вдоль по радиусу rв (фиг.7), например, с помощью диэлектрического диска - «водилы». При этом конец возбудителя 5 у вершины рефлектора 1 закрепляют на шарнирном соединении (устройстве) 9 или через карданную втулку.In addition, in order to change the direction of the maximum radiation of the "energy" antenna relative to the axial, its
Для борьбы с ветровыми нагрузками и собственным весом конструкции рефлектор 1 и бленду 7 выполняют из сетки (фиг.4). Кроме того, конусообразная поверхность рефлектора 1, а также цилиндрическая - бленды 7, может быть выполнена из отдельных полос, стержней или прокатного профиля, располагая, например, стержни по образующей поверхности равномерно вокруг продольной оси (в количестве 18-36 штук), и скрепляя стержни кольцами (в количестве 6-10 штук). Таким образом, из стержней и колец образуется сетка поверхности рефлектора 1. Количество стержней и колец выбирают исходя из рабочей длины волны λ0, чем меньше длина волны λ0, тем используют большее количество стержней и колец.To combat wind loads and dead weight of the structure, the
Второй вариант выполнения антенны (фиг.8) отличается от первого введением контррефлектора 11. В этом случае отрезок 2 коаксиальной линии подводится со стороны раскрыва рефлектора 1. Контррефлектор 11 может быть выполнен, например, в виде двух проводящих дисков 12 и 13 с диаметром λ0/2, с зазором между ними и коротким замыканием в центре через полую втулку 14 для ввода отрезка 2 коаксиальной линии с возможностью подключения ЭДС от передатчика между возбудителем 5 и обращенным к нему проводящим диском 12. При этом токи возбуждения, обусловленные ЭДС, будут иметься только на поверхности возбудителя 5 и на поверхности проводящего диска 12 контррефлектора 11, обращенного к возбудителю 5, и не будут проникать на другой проводящий диск 13 за счет четвертьволновой ловушки, получающейся в результате короткого замыкания двух пластин проводящих дисков 12, 13 в центре.The second embodiment of the antenna (Fig. 8) differs from the first one by the introduction of the
Как показали экспериментальные исследования, по сравнению с известными коническим рупорными антеннами удается увеличить дальность передачи и приема электромагнитной энергии только за счет увеличения КУ (+6 дБ). Также возможно дополнительное увеличение дальности передачи за счет свойств, проявляемых продольной электромагнитной радиоволной.As shown by experimental studies, in comparison with the known conical horn antennas, it is possible to increase the range of transmission and reception of electromagnetic energy only by increasing the gain (+6 dB). An additional increase in transmission distance is also possible due to the properties exhibited by the longitudinal electromagnetic radio wave.
Заявленные способ излучения продольных электромагнитных радиоволн и варианты «энергических» антенн промышленно применимы в различных областях радиотехники для осуществления радиосвязи, передачи информации, воздействия электромагнитной энергией на различные объекты.The claimed method of emission of longitudinal electromagnetic radio waves and variants of "energy" antennas are industrially applicable in various fields of radio engineering for the implementation of radio communications, information transfer, exposure to electromagnetic energy on various objects.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121697/09A RU2310954C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Method and antennas for generating electromagnetic radio waves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121697/09A RU2310954C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Method and antennas for generating electromagnetic radio waves |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2310954C1 true RU2310954C1 (en) | 2007-11-20 |
Family
ID=38959561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006121697/09A RU2310954C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Method and antennas for generating electromagnetic radio waves |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2310954C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2759447C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-11-12 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Магратеп" | Device for amplification and generation of microwave signals in an aqueous environment |
| RU2785970C1 (en) * | 2022-03-01 | 2022-12-15 | Федеральное казенное предприятие "Научно-производственный центр "Дельта", ФКП "НПЦ "Дельта" | Antenna |
-
2006
- 2006-06-20 RU RU2006121697/09A patent/RU2310954C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АБДУЛКЕМЕРОВ С.А. и др. Продольные электромагнитные волны. - М.: 2003, с.3-80. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2759447C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-11-12 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Магратеп" | Device for amplification and generation of microwave signals in an aqueous environment |
| RU2785970C1 (en) * | 2022-03-01 | 2022-12-15 | Федеральное казенное предприятие "Научно-производственный центр "Дельта", ФКП "НПЦ "Дельта" | Antenna |
| RU2806708C1 (en) * | 2023-03-22 | 2023-11-03 | Федеральное казенное предприятие "Научно-производственный центр "Дельта", ФКП "НПЦ "Дельта" | Antenna |
| RU2803872C1 (en) * | 2023-05-25 | 2023-09-21 | Федеральное казенное предприятие "Научно-производственный центр "Дельта", ФКП "НПЦ "Дельта" | Antenna |
| RU2804475C1 (en) * | 2023-05-25 | 2023-10-02 | Федеральное казенное предприятие "Научно-производственный центр "Дельта", ФКП "НПЦ "Дельта" | Antenna |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chlavin | A new antenna feed having equal E-and H-plane patterns | |
| Nepa et al. | Technologies for near-field focused microwave antennas | |
| Koch | Coaxial feeds for high aperture efficiency and low spillover of paraboloidal reflector antennas | |
| Tanoli et al. | A compact beam-scanning leaky-wave antenna with improved performance | |
| Jiang et al. | Wideband small aperture endfire antenna based on spoof surface plasmon polaritons | |
| Feng et al. | Defocused cylindrical Luneburg lens antennas with phased array antenna feed | |
| Orefice et al. | Dual reflector antenna with narrow broadside beam for omnidirectional coverage | |
| Zhiming et al. | Investigations and prospects of Fabry-Perot antennas: A review | |
| RU2310954C1 (en) | Method and antennas for generating electromagnetic radio waves | |
| Al-Zoubi et al. | Aperture coupled rectangular dielectric resonator antenna array fed by dielectric image guide | |
| Sadeghikia et al. | Beam-steerable helical antenna using plasma reflectors | |
| Zhao et al. | Design of a hat feed for ring focus reflector antenna | |
| Zainud-Deen et al. | Radiation characteristics enhancement of dielectric resonator antenna using solid/discrete dielectric lens | |
| Ravichandran et al. | A slotted compact antipodal Vivaldi antenna (CAVA) for UWB applications | |
| Nguyen et al. | Study of folded reflector multibeam antenna with dielectric rods as primary source | |
| Tazehabadi et al. | A high-power microwave reflectarray antenna based on perforated dielectric substrate | |
| Darvazehban et al. | Wide band multi-beam cylindrical lens | |
| Odhekar et al. | Mutual coupling reduction using metamaterial structure for closely spaced microstrip antennas | |
| RU2657348C2 (en) | Printed two-pass spiral radiator with passive reflector | |
| Ray et al. | A Study and Optimization of Different Probe Positions for Different Feeding Techniques using Particle Swarm Optimization | |
| Xu et al. | A Beam-Steerable Wideband Reflectarray Antenna for C-band High-Power Microwave Application | |
| juan Han et al. | Dual-band multi-beam antenna via engineering mode of spoof surface plasmon polaritons | |
| Mingle et al. | A Fabry-Pérot Multilayer High Gain Frequency Scanning Antenna at 60GHz | |
| Pandey et al. | Simple Beam Switching Cylindrical Dielectric Resonator Antenna Using Helix | |
| Zheng et al. | Generation and propagation characteristics of OAM radio waves |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140621 |