RU2663548C1

RU2663548C1 - Symmetric vibrator

Info

Publication number: RU2663548C1
Application number: RU2017139060A
Authority: RU
Inventors: Валерий Алексеевич Орлов; Тамара Семеновна Бирюкова; Галина Анатольевна Сулимова; Сергей Эврикович Скибин; Андрей Петрович Маликов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное объединение Измерительной техники" (АО "НПО ИТ")
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2018-08-07

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to the field of antenna-feeder technology. Symmetrical vibrator consists of three parts, separated by two gaps. Anti-phase high-frequency voltages of equal magnitude are fed to the vibrator parts via coaxial cables. In this case, the equal parts of the vibrator are made of a metal sheet and have the shape of a rectangle. Two lengths of coaxial cable of equal length are connected to the gaps between the sections, their opposite ends are located in the middle of the middle section, and an input coaxial cable is connected to them through the symmetrical device. Length of the longitudinal side of the section is (0.1–0.08) of the maximum length of the working wave, and its width is from 0.6 to 1.0 of its longitudinal side.EFFECT: significant expansion of the operating range of a symmetrical vibrator and a reduction in its dimensions.3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области антенно-фидерной техники и может быть применено в качестве антенны с широким рабочим диапазоном частот.The invention relates to the field of antenna-feeder technology and can be used as an antenna with a wide operating frequency range.

Известен симметричный вибратор с трубчатыми плечами (А.С. Лавров, Г.Б. Резников. «Антенно-фидерные устройства». – Москва: Сов. Радио, 1974. - С. 96, рис. 5.1а, г). Ширина рабочего диапазона таких вибраторов - (10-15) %. Более широкополосны вибраторы с приподнятой точкой питания, в том числе и симметричные (М.С. Жук, Ю.Б. Молочков. «Проектирование антенно-фидерных устройств». – Москва: Энергия, 1966. - С. 149-151, рис. 3-18в).The well-known symmetric vibrator with tubular shoulders (AS Lavrov, GB Reznikov. "Antenna-feeder devices." - Moscow: Sov. Radio, 1974. - S. 96, Fig. 5.1a, d). The width of the working range of such vibrators is (10-15)%. Vibrators with a raised supply point are more broadband, including symmetric ones (MS Zhuk, Yu.B. Molochkov. “Designing antenna-feeder devices.” - Moscow: Energia, 1966. - P. 149-151, Fig. 3-18c).

Известна также широкополосная антенна, которая содержит вибратор, выполненный в виде пластины преимущественно квадратной формы, противовес в виде пластины прямоугольной формы, средство для подключения вибратора и противовеса к линии передачи (Патент RU №2111584 С1, Широкополосная антенна. – МПК ⁶ H01Q 9/02. - 1998.05.20). Недостатками известной широкополосной антенны являются сложность конструкции и недостаточный коэффициент усиления.Also known is a broadband antenna, which contains a vibrator made in the form of a plate of mainly square shape, a counterweight in the form of a rectangular plate, means for connecting a vibrator and a counterweight to the transmission line (Patent RU No. 2111584 C1, Broadband antenna. - IPC ⁶ H01Q 9/02 . - 1998.05.20). The disadvantages of the known broadband antenna are the complexity of the design and the lack of gain.

Прототипом предложения является симметричный вибратор с двумя точками питания в виде зазоров, отстоящих на равных расстояниях от середины вибратора, к которым по коаксиальным кабелям подведены противофазные напряжения равной величины (журнал «Радиолюбитель» №4, 2015 г. г. Минск, стр. 26 рис. 1). Он также имеет недостаточно широкий рабочий диапазон и большие габариты, его длина равна примерно половине длины рабочей волны.The prototype of the proposal is a symmetric vibrator with two power points in the form of gaps spaced at equal distances from the middle of the vibrator, to which antiphase voltages of equal magnitude are connected via coaxial cables (Radio Amateur Magazine No. 4, 2015, Minsk, p. 26 fig. . one). It also has an insufficiently wide operating range and large dimensions; its length is approximately half the length of the working wave.

Технический результат предложения состоит в значительном расширении рабочего диапазона симметричного вибратора и уменьшении его габаритов.The technical result of the proposal is to significantly expand the working range of the symmetric vibrator and reduce its size.

Результат достигается тем, что в симметричном вибраторе, разделенном на 3 участка двумя зазорами, равноудаленными от его середины, к которым по коаксиальным кабелям подведены противофазные напряжения равной величины, участки равной величины выполнены из металлического листа, имеют прямоугольную форму. Два отрезка коаксиального кабеля равной длины присоединены к зазорам между участками. Их противоположные концы расположены в середине среднего участка, и к ним через симметрирующее устройство присоединен входной коаксиальный кабель, причем длина продольной стороны участка составляет (0,1÷0,08) максимальной длины рабочей волны, а его ширина составляет от 0,6 до 1,0 его продольной стороны.The result is achieved in that in a symmetric vibrator divided into 3 sections by two gaps equidistant from its middle, to which antiphase voltages of equal magnitude are connected via coaxial cables, sections of equal magnitude are made of metal sheet, have a rectangular shape. Two pieces of coaxial cable of equal length are connected to the gaps between the sections. Their opposite ends are located in the middle of the middle section, and an input coaxial cable is connected to them through a balancing device, the length of the longitudinal side of the section being (0.1 ÷ 0.08) of the maximum working wavelength, and its width is from 0.6 to 1 0 of its longitudinal side.

Дополнительное увеличение технического эффекта достигается тем, что концы отрезков коаксиального кабеля расположены над серединой среднего участка на высоте не менее 1/12 длины его продольной стороны, центральные проводники отрезков коаксиального кабеля соединены между собой, входной коаксиальный кабель введен на средний участок через его середину, проложен по среднему участку и одному из отрезков коаксиального кабеля и присоединен к зазору между внешними проводниками отрезков коаксиального кабеля, а также тем, что волновое сопротивление отрезков коаксиального кабеля выбрано в 2 раза большим волнового сопротивления входного коаксиального кабеля, а центральный проводник каждого отрезка коаксиального кабеля соединен с внешним проводником другого отрезка коаксиального кабеля.An additional increase in the technical effect is achieved by the fact that the ends of the segments of the coaxial cable are located above the middle of the middle section at a height of at least 1/12 of the length of its longitudinal side, the central conductors of the sections of the coaxial cable are interconnected, the input coaxial cable is inserted into the middle section through its middle, laid along the middle section and one of the segments of the coaxial cable and is connected to the gap between the outer conductors of the segments of the coaxial cable, as well as the fact that the wave resistance The length of the coaxial cable segments is 2 times higher than the wave impedance of the input coaxial cable, and the central conductor of each segment of the coaxial cable is connected to the external conductor of another segment of the coaxial cable.

На чертежах представлено:The drawings show:

Фиг. 1FIG. one

Вид сбоку симметричного вибратора (ось вибратора горизонтальна, плоскость участков 1 вертикальна - рабочее положение).Side view of a symmetric vibrator (the axis of the vibrator is horizontal, the plane of sections 1 is vertical - the working position).

Фиг. 2FIG. 2

Вид сбоку симметричного вибратора по п. 2. Диэлектрические накладки 2 условно не показаны.A side view of the symmetric vibrator according to claim 2. Dielectric pads 2 are conventionally not shown.

Фиг. 3FIG. 3

Вид снизу симметричного вибратора по п. 2.The bottom view of the symmetric vibrator according to claim 2.

Фиг. 4FIG. four

Схема соединения отрезков коаксиального кабеля 4 и входного коаксиального кабеля 6 над серединой среднего участка 1.The connection diagram of the segments of the coaxial cable 4 and the input coaxial cable 6 above the middle of the middle section 1.

На фигурах обозначено:In the figures indicated:

1 - участок1 - plot

2 - диэлектрическая накладка2 - dielectric pad

3 - зазор3 - clearance

4 - отрезки коаксиального кабеля4 - pieces of coaxial cable

5 - входной коаксиальный кабель5 - input coaxial cable

6 - симметрирующее устройство6 - balancing device

Симметричный вибратор содержит три участка 1, выполненных в виде металлических прямоугольных пластин, скрепленных между собой диэлектрическими накладками 2 с образованием зазоров 3. К сторонам зазоров 3 присоединены отрезки коаксиального кабеля 4. Отрезки коаксиального кабеля 4 проложены к середине среднего участка 1, где к их центральным проводникам присоединены входной коаксиальный кабель 5, снабженный симметрирующим устройством 6. Такое подключение обеспечивает равное и противофазное питание отрезков коаксиального кабеля 4, а с учетом их противонаправленного по отношению друг к другу положения возбуждает синфазные токи на всех трех участках 1. Симметрирующее устройство шунтирует входной кабель 5, что отрицательно сказывается на согласовании.The symmetric vibrator contains three sections 1, made in the form of rectangular metal plates, fastened together by dielectric plates 2 with the formation of gaps 3. To the sides of the gaps 3 are attached segments of the coaxial cable 4. The lengths of the coaxial cable 4 are laid in the middle of the middle section 1, where their central conductors are connected to the input coaxial cable 5, equipped with a balancing device 6. This connection provides equal and antiphase power to the segments of the coaxial cable 4, and taking into account their oppositely directed relative to each other position excites in-phase currents in all three sections 1. The balancing device shunts the input cable 5, which negatively affects the matching.

Для исключения этого влияния отрезки коаксиального кабеля 4 располагаются над участком 1 наклонно, так чтобы их концы располагались над участком 1 на высоте не менее 1/12 длины его продольной стороны, их центральные проводники соединяются между собой, а входной коаксиальный кабель присоединяется к зазору между внешними проводниками отрезков коаксиального кабеля 4.To eliminate this effect, the segments of the coaxial cable 4 are located obliquely over the section 1, so that their ends are located above the section 1 at a height of at least 1/12 of the length of its longitudinal side, their central conductors are connected to each other, and the input coaxial cable is connected to the gap between the external conductors of coaxial cable segments 4.

Дальнейшее улучшение согласования достигается использованием отрезков коаксиального кабеля 4 с удвоенным волновым сопротивлением по отношению к волновому сопротивлению входного коаксиального кабеля 5, причем центральный проводник одного отрезка коаксиального кабеля 4 соединен с внешним проводником другого отрезка коаксиального кабеля 4 и наоборот.A further improvement in matching is achieved by using segments of coaxial cable 4 with doubled impedance with respect to the impedance of input coaxial cable 5, the central conductor of one segment of coaxial cable 4 being connected to the outer conductor of another segment of coaxial cable 4 and vice versa.

Это объясняется тем, что в точке соединения отрезки коаксиального кабеля 4 соединены параллельно и согласованы, поэтому с волновым сопротивлением входного коаксиального кабеля 5, а также тем, что удвоенное, т.е. высокоомное, волновое сопротивление отрезков коаксиального кабеля 4 лучше согласуется с высокоомным сопротивлением в зазорах 3.This is because at the connection point the segments of the coaxial cable 4 are connected in parallel and matched, therefore, with the wave impedance of the input coaxial cable 5, as well as the fact that it is doubled, i.e. high-impedance, wave impedance of the segments of coaxial cable 4 is better consistent with high-impedance in the gaps 3.

Предложенный симметричный вибратор эффективно работает на прием-передачу при его общей длине 0,2 от максимальной длины рабочей волны. Например, вибратор с квадратными участками 1 имеет коэффициент усиления 0 дБм при длине волны 5 L и 5 дБм при длине волны 0,7 L, где L - общая длина вибратора.The proposed symmetric vibrator effectively works for reception and transmission with its total length of 0.2 of the maximum working wavelength. For example, a vibrator with square sections 1 has a gain of 0 dBm at a wavelength of 5 L and 5 dBm at a wavelength of 0.7 L, where L is the total length of the vibrator.

Claims

1. A symmetric vibrator divided into 3 sections by two gaps equidistant from its middle, to which antiphase high-frequency voltages of equal magnitude are connected via coaxial cables, characterized in that the equal-sized portions are made of a metal sheet and have the shape of a rectangle, two lengths of coaxial cable equal the lengths are attached to the gaps between the sections, their opposite ends are located in the middle of the middle section, and an input coaxial liner, wherein the length of the longitudinal side portion is (0,1-0,08) of the maximum operating wavelength, and its width is from 0.6 to 1.0 its longitudinal side.

2. The symmetric vibrator according to claim 1, characterized in that the ends of the segments of the coaxial cable are located above the middle of the middle section at a height of at least 1/12 of the length of its longitudinal side, the central conductors of the segments of the coaxial cable are interconnected, the input coaxial cable is inserted into the middle section through its middle, laid along the middle section and one of the segments of the coaxial cable and attached to the gap between the outer conductors of the segments of the coaxial cable.

3. The symmetric vibrator according to claim 2, characterized in that the wave impedance of the segments of the coaxial cable is selected to be 2 times greater than the wave impedance of the input coaxial cable, and the central conductor of each segment of the coaxial cable is connected to the external conductor of another segment of the coaxial cable.