RU2541909C1 - Биконическая антенна с биконическим отражателем - Google Patents
Биконическая антенна с биконическим отражателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541909C1 RU2541909C1 RU2013145395/08A RU2013145395A RU2541909C1 RU 2541909 C1 RU2541909 C1 RU 2541909C1 RU 2013145395/08 A RU2013145395/08 A RU 2013145395/08A RU 2013145395 A RU2013145395 A RU 2013145395A RU 2541909 C1 RU2541909 C1 RU 2541909C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- biconical
- cones
- reflector
- sleeve
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к антенной технике, а именно к широкодиапазонным антеннам. Технический результат - обеспечение формирования круговой в азимутальной плоскости диаграммы направленности в широком диапазоне частот и повышение коэффициента усиления. Для этого биконическая антенна выполнена с размещенным между двумя внешними обращенными друг к другу вершинами металлическими полыми конусами, основания каждого из которых соединены с металлическими обечайками, усеченная вершина - с металлической втулкой, металлический отражатель, представляющий собой два соосных металлических полых конуса, основания которых обращены друг к другу и соединены между собой, а усеченные вершины соединены между собой металлической втулкой, которая внутренней поверхностью взаимодействует с диэлектрической (изолирующей) втулкой, контактирует внутренней поверхностью с наружными поверхностями металлических втулок внешних металлических полых конусов, через полость одной из которых проходит питающая коаксиальная линия, взаимодействующая внутренним проводником с металлической втулкой одного, а наружным проводником - с металлической втулкой другого внешних металлических полых конусов. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.
Description
Изобретение относится к антенной технике, а именно к широкодиапазонным антеннам.
Известна биконическая антенна [1], состоящая из двух металлических конусов, соединенных вершинами.
Известна биконическая антенна [2], состоящая из двух металлических конусов, соединенных вершинами, и содержащая N шунтов, выполненных в виде отрезков проводников из двух разных частей, смещенных одна относительно другой на угол α=360°/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством введенных проводящих перемычек, размещенных в плоскости, проходящей через вершину конусов перпендикулярно их оси.
Известна биконическая антенна [3], содержащая два соосных металлических конуса, обращенных вершинами друг к другу, питающую линию, подключенную к внешним конусам, и шунты, расположенные перпендикулярно основаниям металлических полых конусов и соединяющие их кромки, диэлектрический шар, центр которого расположен на оси металлических полых конусов между их вершинами, при этом в диэлектрическом шаре выполнены два соосных конических углубления, обращенных вершинами к центру диэлектрического шара и сопряженных соответственно с поверхностью металлических полых конусов.
Биконические антенны [1], [2], [3] имеют общий недостаток - сравнительно низкий коэффициент усиления в азимутальной плоскости при больших размерах самой биконической антенны и узкий диапазон рабочих частот. Это подтверждается тем, что для получения диаграммы направленности, в частности, биконической антенны [1] с максимумом, расположенным в горизонтальной плоскости, длина образующей конуса (Lобр) должна быть значительно больше половины максимальной длины волны, поскольку при длине образующей конуса, равной половине длины волны, максимумы диаграммы направленности расположены перпендикулярно образующим конусов. Из приведенного графика (фиг.9) и диаграммы направленности в угломестной плоскости (фиг.10) видно, что для получения диаграммы направленности с максимумом в горизонтальной плоскости минимальная длина образующей конуса (определяющая габаритные размеры антенны) должна составлять 
Максимум диаграммы направленности в горизонтальной плоскости при увеличении частоты (уменьшении длины волны) сохраняется до значений 
или 
При дальнейшем увеличении частоты максимумы диаграммы направленности располагаются по направлениям образующих конусов. Это хорошо видно на графике (фиг.11) и диаграмме направленности в угломестной плоскости (фиг.12). Таким образом, коэффициент перекрытия, характеризующий диапазон рабочих частот, для биконической антенны [1] составляет 
Предлагаемое в настоящем изобретении конструктивно-техническое решение антенно-фидерного устройства парирует изложенные выше недостатки, присущие рассмотренным типам биконических антенн, и обеспечивает: формирование круговой в азимутальной плоскости диаграммы направленности в широком диапазоне частот при значениях коэффициента усиления, близких максимальным значениям классической биконической антенны; управление в угломестной плоскости формой диаграммы направленности в интересах ориентирования линии максимального усиления, исходящей из геометрического центра, под углом к азимутальной плоскости; уменьшения габаритных размеров по сравнению с классической биконической антенной.
С целью реализации декларируемых выше отличительных качеств предлагаемое устройство выполнено в виде биконической антенны с размещенными между двумя внешними обращенными друг к другу вершинами металлическими полыми конусами, основания каждого из которых соединены с металлическими обечайками, усеченная вершина - с металлической втулкой, металлическим отражателем, представляющим собой два соосных металлических полых конуса, основания которых обращены друг к другу и соединены между собой, а усеченные вершины соединены между собой металлической втулкой, которая внутренней поверхностью взаимодействует с диэлектрической (изолирующей) втулкой, контактирует внутренней поверхностью с наружными поверхностями металлических втулок внешних металлических полых конусов, через полость одной из которых проходит питающая коаксиальная линия, взаимодействующая внутренним проводником с металлической втулкой одного, а наружным проводником - с металлической втулкой другого внешних металлических полых конусов.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показана биконическая антенна с биконическим отражателем, на фиг.2 показан наружный верхний конус, на фиг.3 показан наружный нижний конус, на фиг.4 показан биконический отражатель, на фиг.5 показана биконическая антенна с биконическим отражателем с постоянным смещенным соединением с питающей линией, на фиг.6 показан вариант выполнения соединения биконической антенны с биконическим отражателем переменным (управляемым) соединением с питающей линией, на фиг.7 показан вид А, на фиг.8 показан вид Б, на фиг.9 показан график зависимости коэффициента усиления биконической антенны, имеющей диаметр 770 мм (длину образующей конуса 421,1 мм), на фиг.10 показана диаграмма направленности в угломестной плоскости биконической антенны, имеющей диаметр 770 мм (длину образующей конуса 421,1 мм), на фиг.11 показан график зависимости коэффициента усиления биконической антенны, имеющей диаметр 2310 мм (длину образующей конуса 1264 мм), на фиг.12 показана диаграмма направленности в угломестной плоскости биконической антенны, имеющей диаметр 2310 мм (длину образующей конуса 1264 мм), на фиг.13 показан график полученных результатов зависимости коэффициента усиления в горизонтальной плоскости для биконической антенны с биконическим отражателем и биконической антенной трех габаритных размеров (⌀ 3800 мм, h 1700 мм; ⌀ 2350 мм, h 1030; ⌀ 770, h 343), на фиг.14 показана диаграмма направленности в угломестной плоскости для биконической антенны с биконическим отражателем в широком диапазоне частот, на фиг.15 показан график коэффициента стоячей волны по напряжению широком диапазоне частот биконической антенны с биконическим отражателем.
Биконическая антенна с биконическим отражателем состоит из металлического полого конуса 1, биконического отражателя 2, металлического полого конуса 3 и питающей линии 4.
Металлический полый конус 1 состоит из усеченного конуса 1.1, основание которого соединено с обечайкой 1.2, а вершина - с втулкой 1.3.
Металлический полый конус 3 состоит из усеченного конуса 3.1, основание которого соединено с обечайкой 3.2, а вершина - с втулкой 3.3.
Биконический отражатель 2 состоит из усеченного конуса 2.1, усеченного конуса 2.2, основания которых соединены между собой, а вершины соединены с втулкой 2.3, проходящей через полость, образуемую усеченными конусами 2.1, 2.2, и взаимодействующей с диэлектрической втулкой 2.4.
Внутренняя поверхность диэлектрической втулки 2.4 взаимодействует с наружной поверхностью втулки 1.3 металлического полого конуса 1 и наружной поверхностью втулки 3.3 металлического полого конуса 3. Между втулкой 1.3, соединенной вершиной металлического полого конуса 1, и втулкой 3.3, соединенной вершиной металлического полого конуса 3, имеется зазор, который расположен в плоскости контакта оснований усеченного конуса 2.1 и усеченного конуса 2.2 биконического отражателя 2.
Питающая линия 4 проходит внутри втулки 3.3 металлического полого конуса 3 в зону, образованную торцами втулок 1.3 и 3.3, где соединяется внутренним проводником 4.1 с втулкой 1.3 металлического полого конуса 1, а наружным проводником 4.2 - с втулкой 3.3 металлического полого конуса 3.
У биконической антенны с биконическим отражателем металлический полый конус 1 и металлический полый конус 3 являются активными элементами, а биконический отражатель 2 - пассивный элемент. При подаче на активные элементы питания между металлическим полым конусом 1 и биконическим отражателем 2 также между металлически полым конусом 3 и биконическим отражателем 2 возникает электромагнитное поле изучаемого сигнала. Так как подсоединение питающей линии 4 с металлическим полым конусом 1 и металлическим полым конусом 3 осуществляется на линии плоскости соединения оснований усеченного конуса 2.1 и усеченного конуса 2.2, то возникает синфазное излучение электромагнитных волн, что обеспечивает сложение векторов электромагнитного излучения в дальней зоне в азимутальной плоскости.
На графике (фиг.13) приведены полученные результаты зависимости коэффициента усиления в горизонтальной плоскости для биконической антенны с биконическим конусом и биконической антенной трех габаритных размеров.
Из графика (фиг.13) видно, что предлагаемая биконическая антенна с биконическим отражателем по коэффициенту усиления в верхней части диапазона значительно превосходит биконические антенны, а в нижней части диапазона сравнима с биконическими антеннами с диаметром 3800 мм и высотой 1700 мм. Размеры же предлагаемой биконической антенны с биконическим отражателем - диаметр d=770 мм, высота h=770 мм, а коэффициент перекрытия биконической антенны с биконическим отражателем 
что примерно в три раза больше, чем у биконической антенны. На диаграмме направленности в угломестной плоскости (фиг.14) видно, что максимум диаграммы направленности биконической антенны с биконическим конусом расположен в горизонтальной плоскости во всем диапазоне частот, при этом коэффициент стоячей волны (фиг.15) по напряжению во всем рабочем диапазоне частот - КСВН≤2.
Возможен вариант выполнения биконической антенны с биконическим отражателем, когда втулка 1.3 металлического полого конуса 1 короче, а втулка 3.3 металлического полого конуса 3 длиннее, то есть зона соединения питающей линии 4 с металлическим полым конусом 1 и металлическим полым конусом 3 расположена на некотором расстоянии от плоскости соединения основания усеченного конуса 2.1 и усеченного конуса 2.2 биконического отражателя 2. В этом случае при подаче питания на активные элементы металлический полый конус 1 и металлический полый конус 3 возникает несинфазное когерентное излучение электромагнитных волн, что производит к сложению векторов электромагнитного излучения в дальней зоне под углом к азимутальной плоскости (фиг.16).
Возможен вариант выполнения биконической антенны с биконическим отражателем, когда втулка 1.3 металлического полого конуса 1 и втулка 3.3 металлического полого конуса 3 выполнены короче, а внутренняя поверхность втулки 1.3 контактирует с втулкой 5 и внутренняя поверхность втулки 3.3 контактирует с втулкой 6. Питающая линия 4 проходит внутри втулки 6 в зону, образуемую торцами втулок 5 и 6, где соединяется внутренним проводником с втулкой 6, а наружным проводником с втулкой 5. Такое решение позволяет изменить положение места соединения питающей линии 4 с металлическим полым конусом 1 и металлическим полым конусом 3, что обеспечивает изменения угла направления максимального электромагнитного излучения в угломерной плоскости.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает: формирование круговой в азимутальной плоскости диаграммы направленности в широком диапазоне частот при значениях коэффициента усиления, близких максимальным значениям классической биконической антенны; управление в угломестной плоскости формой диаграммы направленности в интересах ориентирования линии максимального усиления, исходящей из геометрического центра, под углом к азимутальной плоскости; уменьшения габаритных размеров по сравнению с классической биконической антенной.
Литература
1. Айзенберг Г.З. и др. Антенны УКВ. Под ред. Г.З. Айзенберг. В 2-х ч. Часть 1. - М.: Связной. - 1977. - 384 с. с ил. (с.180, рис.13.24).
2. Патент на изобретение RU №2022428, Биконическая антенна, МПК5 H01Q 13/04, опубликован 30.10.1994.
3. Патент на изобретение RU №2221316, Биконическая антенна, МПК7 H01Q 13/04, опубликован 10.01.2004.
Claims (3)
1. Биконическая антенна с биконическим отражателем, содержащая два соосных внешних металлических полых конуса, обращенных вершинами друг к другу, питающую линию, отличающаяся тем, что между двумя внешними обращенными друг к другу вершинами металлическими полыми конусами, основания каждого из которых соединены с металлическими обечайками, усеченная вершина - с металлической втулкой, размещен металлический отражатель, представляющий собой два соосных металлических полых конуса, основания которых обращены друг к другу и соединены между собой, а усеченные вершины соединены между собой металлической втулкой, взаимодействующей внутренней поверхностью с диэлектрической (изолирующей) втулкой, контактирующей внутренней поверхностью с наружными поверхностями металлических втулок внешних металлических полых конусов, образующих зону соединения питающей линии, расположенную в плоскости соединения оснований усеченных конусов биконического отражателя, через полость одной из которых проходит питающая коаксиальная линия, взаимодействующая внутренним проводником с металлической втулкой одного, а наружным проводником - с металлической втулкой другого внешних металлических полых конусов.
2. Биконическая антенна с биконическим отражателем по п.1, отличающаяся тем, что один из внешних металлических полых конусов имеет в вершине короткую металлическую втулку, а второй металлический полый конус имеет в вершине длинную металлическую втулку, образующие зону соединения питающей линии, расположенную со смещением относительно плоскости соединения оснований усеченных конусов биконического отражателя.
3. Биконическая антенна с биконическим отражателем по п.1, отличающаяся тем, что внутренние металлические втулки внешних металлических конусов контактируют внутренней поверхностью с подвижными втулками, взаимодействующими с внутренним и наружным проводниками питающей линией, обеспечивающими возможность изменения расположения зоны соединения питающей линии относительно плоскости соединения оснований усеченных конусов биконического отражателя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013145395/08A RU2541909C1 (ru) | 2013-10-09 | 2013-10-09 | Биконическая антенна с биконическим отражателем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013145395/08A RU2541909C1 (ru) | 2013-10-09 | 2013-10-09 | Биконическая антенна с биконическим отражателем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2541909C1 true RU2541909C1 (ru) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013145395/08A RU2541909C1 (ru) | 2013-10-09 | 2013-10-09 | Биконическая антенна с биконическим отражателем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541909C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU179739U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-05-23 | Акционерное общество "Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" (АО "ВНИИ "Вега") | Биконическая антенна |
| CN109216918A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 | 一种应用在金属外壳上的天线及天线系统 |
| RU203165U1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-03-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Широкополосная антенна |
| RU2767766C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2022-03-21 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Малогабаритный передатчик радиопомех |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2168248C1 (ru) * | 1999-08-30 | 2001-05-27 | Войсковая часть 25714 | Биконическая антенна |
| RU2221316C1 (ru) * | 2002-12-04 | 2004-01-10 | Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана | Биконическая антенна |
| US7876280B2 (en) * | 2007-02-06 | 2011-01-25 | Ems Technologies, Inc. | Frequency control of electrical length for bicone antennas |
| RU2481678C2 (ru) * | 2011-06-23 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро "Аметист" | Биконическая антенна |
-
2013
- 2013-10-09 RU RU2013145395/08A patent/RU2541909C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2168248C1 (ru) * | 1999-08-30 | 2001-05-27 | Войсковая часть 25714 | Биконическая антенна |
| RU2221316C1 (ru) * | 2002-12-04 | 2004-01-10 | Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана | Биконическая антенна |
| US7876280B2 (en) * | 2007-02-06 | 2011-01-25 | Ems Technologies, Inc. | Frequency control of electrical length for bicone antennas |
| RU2481678C2 (ru) * | 2011-06-23 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро "Аметист" | Биконическая антенна |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109216918A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 | 一种应用在金属外壳上的天线及天线系统 |
| RU179739U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-05-23 | Акционерное общество "Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" (АО "ВНИИ "Вега") | Биконическая антенна |
| RU203165U1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-03-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Широкополосная антенна |
| RU2767766C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2022-03-21 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Малогабаритный передатчик радиопомех |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lin et al. | Circularly polarized conical-beam antenna with wide bandwidth and low profile | |
| RU2541909C1 (ru) | Биконическая антенна с биконическим отражателем | |
| US10714823B2 (en) | Low-profile, wideband, high gain spiral radiating element above an artificial magnetic conductor ground plane | |
| EP2950394A1 (en) | Array antenna | |
| CN108039578B (zh) | 一种全向天线 | |
| GB2609112A (en) | Dielectric lens and electromagnetic device with same | |
| Wu et al. | An X-band dual-mode antenna using substrate integrated waveguide cavity for simultaneous satellite and terrestrial links | |
| Kim et al. | Beam-tilted dipole-EBG array antenna for future base station applications | |
| RU2640095C2 (ru) | Треугольно-дуговая антенна круговой поляризации Милкина-Калитёнкова | |
| Hou et al. | Effective magnetic-loop array antenna with enhanced gain in the azimuth plane | |
| RU2207673C2 (ru) | Слабонаправленная широкополосная антенна | |
| He et al. | A wideband circularly polarized antenna with conical-beam radiation | |
| JP4133695B2 (ja) | 複合アンテナ | |
| Chen et al. | Conformal cavity-backed slot antenna embedded in a conical platform for end-fire radiation | |
| Malhat et al. | Linearly and circularly polarized reflectarray antennas with 4-arm archimedean spiral lattice | |
| Nuangwongsa et al. | Design of symmetrical beam triple-aperture waveguide antenna for primary feed of reflector | |
| WO2014115653A1 (ja) | アンテナ及びセクタアンテナ | |
| Lago et al. | AMC-integrated reconfigurable beamforming folded dipole antenna with parasitic and RF MEMS | |
| RU2744042C1 (ru) | Слабонаправленная спиральная антенна с круговой поляризацией поля излучения | |
| RU2601215C1 (ru) | Многочастотная микрополосковая антенна | |
| Kamphikul et al. | Gain improvement for rectangular horn antenna by using curved-woodpile metamaterial | |
| RU115569U1 (ru) | Сверхширокополосный излучающий элемент с коаксиальным входом и антенная решетка, содержащая такой излучающий элемент | |
| Abdelghani et al. | Antenna beam shaping using conformal hybrid AMC/EBG reflectors | |
| Mantash et al. | Simple beam control of end-fire antenna using FSS for MM-wave applications | |
| RU2657926C1 (ru) | Антенное устройство на основе линзы Люнеберга |