RU531U1 - Ультракоротковолновая антенна - Google Patents

Abstract

Ультракоротковолновая антенна, включающая квадратную металлическую пластину с вырезами, кромки которых подключены к питающей линии, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и обеспечения работы с двумя ортогональными. поляризациями, по осям симметрии, проходящим через середины противоположных сторон каждой i-й квадратной части пластины со стороной аi = а1/2^(i-1), i=1, 2...n, …, вырезаны прямолинейные щели шириной d1 = (0,05...0,08)*ai, в местах пересечения щелей в каждой i-й части пластины к противолежащим вершинам кромок, находящимся на одной оси симметрии, проходящей через углы i-й части пластины, подключены первая i-я и вторая i-я питающие линии, а сторона металлической пластины a1 выбрана не менее 0,3 от максимальной длины волны работа диапазона волн.

Description

УЛЬТРАКОРОТКОВОЛНОВАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к области радиотехники, а именнно к антенной техники и, в частности, предлагаемая ультракоротковолновая (УКВ) антенна может быть использована в качестве широкодиапазонной антенны маломощных радиостанций или в качестве многоканальной приемной телевизионной антенны.

Известны УКВ антенны, используемые совместно с маломощными радиостанциями (см.,например,книгу: Гвоздев И.Н. и др. Характеристики антенн радиосистем связи.-Л.,ВАС,1978,с.184.,,191, 206...208), Указанные аналоги просты по конструкции и представляют собой различные варианты вибраторных антенн.

Однако известные аналоги имеют относительно небольшой диапазон рабочих частот.

Известна также антенна по авт.св.СССР -№ I403I5I, 1986г, (опубл.в Б.И. № 22, 1988), состоящая из плоского квадрата, образованного линейными проводниками.

К серединам сторон квадрата подключены изогнутые под прямым углом дополнительные перемычки, образующие излучатели более высокочастотного диапазона.

Однако данная антенна не обеспечивает работу с одной частотой на ортогональных поляризациях.

Наиболее близкой по своей технической сущности к заявленной является известная УКВ пластинчатая антенна, описание которой содержится в книге: Айзенберг F.d., Ямпольский В.Г., Герешин О.Н, Антенны УКВ. Часть I.-M., Связь, 1977, с.186, рисЛЗ.Зь,- Антенна-прототип представляет собой квадратный пластинчатый излучатель, вьшолненный по принципу самодополнительных структур. В металлической пластине вырезаны щели, к кромкам ткоторых подключена питающая

. |. m

линия. Благодаря такой схеме в рабочем диапазоне входное сопротивление изменяется незначительно, что обеспечивает приемляемое качество согласования.

Однако протот.ип имеет ряд недостатков, Б силу ограниченных габаритов, определяемых эксплуатационными соображениями, оказывается сравнительно небольшим рабочий диапазон. Антенна обеспечивает работу только с одной линейной поляризацией,

целью разработки заявляемой полезной модели является создание антенны, обладающей более широким диапазоном рабочих частот и обеспечивающей одновременную и независимую работу с ортогональными поляризациями на одной или отличающихся частотах.

Поставленная цель достигается тем, что в известной УКВ антенне, включающей квадратную металли скую пластину с вырезами, кромки которых подключены к питающей линии , по осям симметрии, проходящими через середины противоположных сторон каждой i-й квадраз ной части пластины со сторонй а а /2 , L 1,2,,,,, К1 , вырезаны прямолинейные щели, Щирина щелей выбрана в пределах е( (0,05,.,0,08)-а, В местах пересечения щелей в каждой L-й части пластины к противолежащим вершинам кромок, находящимся на одной оси симметрии, проходящей через углы t-й части пластины, подключены первая с-я и второая L-Я питающие линии, асторона металлической пластины а выбрана не менее 0,3 от максимальной длины волны рабочего диапазона волн (Лмакс

Указанная новая совокупность существенных признаков обеспечивает , в пределах таких же габаритов прямоугольной пластины как и у прототипа, возможность работы в широком диапазоне частот и с двумя поляризациями.

тов подключения излучателей к тракту питания; на фиг.3,4 - результаты экспериментальных исследований.

УКВ антенна, показанная на фигЛ, представляет собой квадратную металлическую пластину I со стороной а . 11ластина I осями симметрии,проходящими через середины противоположных сторон, разделена на четыре равных квадрата. Затем каждая часть в свою очередь разделена аналогичным образом еще на четыре квадрата и т.д. Таким образом, если с орона всей пластины а , то сторона t-ro квадрата будет составлять а aj /2 , о I,2,..,,1

- кратность разбиения пластины на квадраты. Вдоль осей симметрии, про: одящих через середины противолежащих сторон квадратной части пластины I вырезаны прямолинейные щели 2 дириной сч , Продольная длина которых составляет 0,8...0,95 от длины соответствующего квадрата. Например, вдоль осей р-р и р - р вырезаны щели 2 шириной o (1 I). Вдоль осей м-м и м - м - щели 2 шириной di ( i 2). Вдоль осей т-т и т - т - щели 2 шириной яз ( 1 3). Таким образом, металлическая пластина I разделена на квадраты. Коэффициент подобия при каждом I -ом разбиении равен четырем. На фиг.1 квадраты имеют стороны: а/ (т.е. вся пластина); а2 (четвертая частьот всей пластины); а (шестнадцатая часть площади от всей площади пластины I). Аналогично могут ыть вырезаны щели в квадратах со сторонами а а//8; А. Я1//16 .,а;, и т,д. Концы щелей в 1-й части пластины I отстоят от кромки щели в I-I части пластины на расстояние, составялющее (0,5...0,D)q . Например, кромка щели 2 в части пластины со стороной 2 ОТСТОИТ ОТ кромки щели 2 на расстояние в (0,5...

0,0)49Sof

f

Щ щелей 2 к точкам к и с подключены соответственно первая и вторая линия питания. Аналогично подключены питающие линии в местах пересечения щелей 2 (2 )-точки к - к и с - с. (к - к и с), в зависимости от конкретного предназначения могут быть различные способы подключения излучателей к фидерному тракту. Один из возможных вариантов показан на фиг,2, Первый коаксиальный фидер 3 , подведенный к точкам к, имеет между этими точками разрез экранной оболочки. Кромки оболочки в месте разреза подключены к точкам к, Диэлектрические покрытия 4 кабеля на месте разреза экранной оболочки сохранено. При таком подключении обеспечивается лучшее согласование излучателя при использовании коаксиального фидера с волновым сопротивлением J 75 Ом, поскольку его отрезки оказывается включенными последовательно, что обеспечивает в сумме сопротивление, равное 2Р 150 Ом, Ар алогично под/f ff ключены фидеры 3 и J к точкам к,,- к,и к,- к,и в соответствующих точках других пересечений щелей. Таким же образом подключены . J деры о, о, э к точкам с - с, с - с, с - соответсвующим точкам пересечений щелей. Далее кабели могут запитываться синфазно или с требуемым сдвигом по фазе. Заявленная антенна работает следующим образом. При подключении питающей линии к точкам к возбуждается симметричный вибратор, образованный пластинами со стороной а2 , другая пара квадратных пластин этих же размеров выполняет роль распределенного ункта для первой пары, подключенной к питающей линии в точках к.- Kj, Антенна в данном случае работает в самом низкочастотном диапазоне. При подключении питающей линии к точкам к,- к.возбуждаются ff 7 У Ь j 2-f 2.

примыкающая к этому же пересечению щелей вьшолняет роль распределенного шунй|та. Таких шунтовых симметричных вибраторов в пластине четыре и они образуют антенную решетку, работающую во втором поддиалазоне рабочих частот. Аналогично сформирована антенная решетка симметричных шунтовых вибраторов, возбуждаемых в точках Kj. Размер стороны квадратов образующих их плечи, равен , а общее число таких вибраторов равно 16, Эта решетка работает в третьем частотном поддиапазоне. При подключении питающей линии к точкам с,- с., С-- , с - с - формируются соответственно; симмет- 2.

ричный шунтовэй вибратор из квадратов со строной а, четырехэлементная решетка из симметричных щунтовых вибраторов из квадратов со стороной а и 16-элементная решетка из симметричных щунтовых вибраторов из квадратов со стороной . В случае подключения линий питания к квадратньм пластинам в точках с-с эти пластины обра-зуют плечи вибраторов, а другая пара квадратных пластин, примыкаюющих к данному пересечению щелей, выполняет роль распределенных щунтов. Т.к. для каждого пересечения ось симметрии, проходящая через точки с-с, ортогональные оси симметрии, проходящей через точки к-к, то излучатели, к которым подключены линии в точках к-к излучают (принимают) электромагнитные волны с линейной поляризацией, ортогональной линейной поляризации излучателей, к которым подключены питающие линии в точках с-с.

Таким образом, при равных с прототипом общих размерах пласлины в заявленной антенне достигается возможность работы в диапазоне, превышающем диапазон прототипа во столько раз, сколько разбиений на квадраты выполнено в пластине. Дополнительно в пределах этих же размеров сформирована еще одна такая же антенна, но работающая с оргогональной поляризацией.

тенна была выполнена из квадратной металлической (медной пластины толщиной 0,2 мм, имеющей размер а 320 мм и щели о 10 5 мм, d, 2,0 мм. Длины щелей составляли 0,9 от длины стороны соответствующего квадрата. Излучатели возбуждались по схеме, показанной на фиг,2, с помощью коаксиального кабеля РК-7Ь синфазно. Результаты исследований, показанные на фиг.3,4 подтверждают возможность работы с коэффициентом бегущей волны (KSB) не менее 0,6 практически в ь-кратном диапазоне и сохранении при этом требуемой диаграммы направленности (ДН).

Авторы: , АРБУЗОВ А.И.

f., ЧЕРНОЖС В.П.

Claims (1)

1. Ультракоротковолновая антенна, включающая квадратную металлическую пластину с вырезами, кромки которых подключены к питающей линии, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и обеспечения работы с двумя ортогональными. поляризациями, по осям симметрии, проходящим через середины противоположных сторон каждой i-й квадратной части пластины со стороной аi = а1/2^(i-1), i=1, 2...n, …, вырезаны прямолинейные щели шириной d1 = (0,05...0,08)*ai, в местах пересечения щелей в каждой i-й части пластины к противолежащим вершинам кромок, находящимся на одной оси симметрии, проходящей через углы i-й части пластины, подключены первая i-я и вторая i-я питающие линии, а сторона металлической пластины a1 выбрана не менее 0,3 от максимальной длины волны работа диапазона волн.