UA141130U - Надширокосмугова антена з мерехтливою поляризацією - Google Patents

Abstract

Надширокосмугова антена містить два антенних блоки, кожен з яких має полозкову діелектричну основу з металізованими шарами, в яких виконана система збудження і пов'язані з ними випромінюючі розкриви. До складу кожного блока антен включено два випромінювачі, кожний з яких являє собою розширюючу щілину, ширина якої змінюється за експоненційним законом, розділювач сигналу, інвертор та лінію затримки. При цьому перший з випромінюючих розкривів під'єднано безпосередньо до першого виходу розділювача сигналу, а другий - до іншого виходу через інвертор та лінію затримки, величина затримки якої дорівнює половині тривалості моноімпульсу. Перший та другий блоки антен розташовані ортогонально один до одного. Перший блок антен підключено безпосередньо до генератора, а інший - через лінію затримки, величина якої складає половину періоду надходження імпульсів з генератора надширокосмугового уніполярного імпульсного сигналу.

Description

Корисна модель належить до радіотехнічної галузі, зокрема до антенної техніки, та може бути використана під час розробки надширокосмугових антен систем для транспортного та мобільного зв'язку.

Найбільш близькою за технічною суттю до заявленої корисної моделі є конструкція антени та спосіб її збудження, який надано в патенті США (05 Мо 4843403, МПК НІ0О13/00, 19891. У відомому технічному рішенні інформаційний імпульсний сигнал перетворюють до лінійно поляризованого електромагнітного поля, яке розподіляють на ряд каналів із подальшим збудженням відповідних рупорних випромінювачів.

Однак недоліком відомого способу є великі втрати електромагнітного поля під час його розподілення, що не дозволяє отримати низький рівень внутрішніх віддзеркалень електромагнітного поля у всьому робочому діапазоні частот надширокосмугової антени, а застосування лінійної поляризації випромінювання суттєво обмежують радіус ««диії випромінювання електромагнітного поля, особливо для систем транспортного та мобільного зв'язку. Це обумовлено рівнем співпадіння осі приймальної антени з напрямом поляризації. Чим менше рівень співпадіння осі приймальної антени системи транспортного чи мобільного зв'язку з напрямом поляризації, тим менший рівень сигналу, наведеного в приймальній антені системи мобільного зв'язку |Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерньюе устройства. Изд. 2-е, доп. и переработ. М.: "Советское радио". - 1974).

Як найближчий аналог надширокосмугової антени вибрано антену, яку надано в патенті

ІРФ Мо 2052878; МПК НО1021/00 від 01.04.93, 1989). Надширокосмугова антена має плоску діелектричну основу з металізованими шарами, в яких виконана система збудження і пов'язані з ним випромінюючі розкриви, котрі виконано з рупорних випромінювачів. Наявність двох випромінювачів з лінійною поляризацією та зсувом за фазою на 90" гармонічних електромагнітних коливань дозволяє отримати випромінювання з обертаючою поляризацією.

Це дає можливість частково усунути недоліки, які характерні для систем транспортного та мобільного зв'язку. Однак, це рішення застосовують для збудження антен та випромінювання вузькосмугових гармонічних електромагнітних коливань, та воно непридатне для цифрових технологій. Відома антена збуджується у широкій смузі частот, однак, вона не дозволяє отримати низький рівень внутрішнього віддзеркалення електромагнітного поля у всьому

Зо робочому діапазоні частот та уникнути втрат електромагнітного поля, що обмежує радіус дії випромінювання широкосмугового електромагнітного поля. Завдяки довільному розташуванню у просторі приймально-передавальних антен відносно вектору поляризації, циркулюючого у просторі електромагнітного інформаційного сигналу, що притаманно системам транспортного та мобільного зв'язку, радіус дії випромінювання інформаційного сигналу також суттєво обмежується.

В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення радіуса дії надширокосмугового електромагнітного випромінювання для систем транспортного та мобільного зв'язку.

Поставлена задача вирішується шляхом того, що у надширокосмуговій антені, що містить два антенних блоки, кожен з яких має полозкову діелектричну основу з металізованими шарами, в яких виконана система збудження і пов'язані з ними випромінюючі розкриви, згідно з корисною моделлю, до складу першого блока антен включено два випромінювачі, кожний з яких являє собою розширюючу щілину, ширина якої змінюється за експоненційним законом, розділювач сигналу, інвертор та лінію затримки, причому перший з випромінюючих розкривів під'єднано безпосередньо до першого виходу розділювача сигналу, а другий - до іншого виходу через інвертор та лінію затримки, величина затримки якої дорівнює половині тривалості моноімпульсу; до складу іншого блока антен включено два випромінювачі, кожний з яких являє собою розширюючу щілину, ширина якої змінюється за експоненційним законом, розділювач сигналу, інвертор та лінію затримки, причому перший з випромінюючих розкривів під'єднано безпосередньо до першого виходу розділювача сигналу, а другий - до іншого виходу через інвертор та лінію затримки, величина затримки якої дорівнює половині тривалості моноіїмпульсу, причому перший та другий блоки антен розташовані ортогонально один до одного, перший блок антен підключено безпосередньо до генератора, а інший - через лінію затримки, величина якої складає половину періоду надходження імпульсів з генератора надширокосмугового уніполярного імпульсного сигналу.

Більш детально, перший з двох блоків антен, кожен з яких складає дві широкосмугові антени, підключено до генератора широкосмугового уніполярного імпульсного сигналу.

Інформаційний уніполярний сигнал поділяють навпіл, одну частину якого послідовно інвертують, затримують на час, який дорівнює половині тривалості моноїмпульсу, та обома моноїмпульсними сигналами збуджують відповідно обидві поряд розташовані на єдиній бо діелектричній основі антени. Електромагнітні поля двох уніполярних імпульсів інтерферують у еквівалентному загальному розкриві обох антен, збуджуючи у ньому електромагнітне поле біполярного імпульсу.

Інший блок антен ідентичний першому, але конструктивно повернутий відносно першого на 907 та підключений до генератора широкосмугового уніполярного імпульсного сигналу через лінії затримки, причому величина затримки складає половину періоду надходження імпульсів з генератора широкосмугового уніполярного імпульсного сигналу.

Таким чином, у загальному антенному просторі обох блоків формується послідовність моноциклів, поляризація яких змінюється послідовно від імпульсу до імпульсу на 90", створюючи мерехтливу поляризацію інформаційного сигналу. В залежності від взаємного розташування вектора поляризації електромагнітного сигналу та приймальної антени транспортного засобу рівень наведеного сигналу ІВзнс З.Ф. Влияние злектромагнитньіїх полей на зкранированнье кабели: Пер. с англ. / Под ред. Л.Д. Разумова. - М.: Радио и связь, 1982. - 120 с., ил. стр.39| змінюється пропорційно функції спрямованості: - для вертикальної поляризації інформаційного сигналу:

ОМ, Ф)евіп фсо5ф1-совху со5Ф), (1) - для горизонтальної поляризації інформаційного сигналу:

Ом, Ф)-5іпр/1-совуу сов), (2) де: уу - кут підйому; ф - кут азимуту.

Аналіз співвідношення (1, 2) показує, що в залежності від типу лінійної поляризації інформаційного сигналу функція Оу (у, Ф) змінюється від 0 до 2,4, що виключає приймання сигналу при деяких комбінаціях взаємної орієнтації векторів. У той же час застосування мерехтливої поляризації дозволяє використовувати обидва типи поляризації, виключаючи комбінації, за яких сигнал буде відсутнім. При цьому функція спрямованості Бу, Ф) буде знаходитися в межах від 1 до 2,4, що більш ніж удвічі підвищує радіус дії електромагнітного випромінювання.

На фіг. 1 наведено схему надширокосмугової антени з мерехтливою поляризацією та спосіб її збудження, де: 1 - генератор широкосмугового уніполярного імпульсного сигналу; 2 - діелектрична основа; 3-1, 3-2 - металізовані шари; 4-1, 4-2 - системи збудження; 5-1,

Зо 5-2 - випромінюючі розкриви; б - розподілювач сигналу, суміщений з інвертором; 7 - лінія затримки, 8 - перший блок антен, 9 - другий блок антен, 10, 11 - лінії затримки.

Надширокосмутова антена з мерехтливою поляризацією має два антенних блоки, кожен з яких має єдину полозкову діелектричну основу 2 з металізованими шарами 3, в яких виконана система збудження 4 та пов'язані з ними випромінюючі розкриви 5, кожний з яких являє собою розширюючу щілину, ширина якої змінюється за експоненційним законом, розподілювач сигналу, суміщений з інвертором 6 та лінію затримки 7. При цьому перший з випромінюючих розкривів 5-1 під'єднано безпосередньо до першого виходу В1 розподілювача 6, а другий 5-2 - до іншого виходу через інвертор, який суміщено з розподілювачем сигналу 6 та лінію затримки 7, величина затримки якої дорівнює половині тривалості моноїмпульсу. Перший з антенних блоків 8 безпосередньо під'єднано до генератора уніполярних імпульсних сигналів 1. Другий антенний блок 9 розташовано ортогонально до першого 8 та під'єднано до генератора уніполярних імпульсних сигналів 1 через лінії затримки 10, 11.

Реалізація способу збудження надширокосмугової антени з мерехтливою поляризацією здійснюється наступним чином.

Інформаційний уніполярний імпульсний інформаційний сигнал поділяють навпіл, одну частину якого послідовно інвертують, на час, який дорівнює половині тривалості моноіїмпульсу, та обома сигналами збуджують відповідно обидві поряд розташовані антени, електромагнітні поля яких інтерферують, випромінюючи у загальному антенному розкриві біполярний електромагнітний імпульс, причому обидва створені інформаційні сигнали подають

БО безпосередньо на обидві поряд розташовані антени першого блока антен, а на інший блок антен, ідентичний першому, але конструктивно повернутий відносно першого на 90" та підключений до генератора широкосмугового уніполярного імпульсного сигналу, подається через лінії затримки, причому величина затримки складає половину періоду надходження імпульсів з генератора широкосмугового уніполярного імпульсного сигналу.

Більш детально, інформаційний уніполярний імпульсний сигнал з генератора 1 безпосередньо надходить до першого блока антен 8 розподілювача сигналу 6, який поділяє його навпіл. Розподілювач сигналу б створено послідовним з'єднанням однакових безіндуктивних резисторів НІ! та 82. З першого виходу НВ1 розподілювача сигналу моноїмпульсний сигнал подається безпосередньо до системи збудження 4-1, створюючи у бо випромінюючому розкриві 5-1 моноїмпульсне електромагнітне поле. Одночасно з іншого виходу

В2 розподілювача сигналу інвертований моноіїмпульсний сигнал подається через лінію затримки 7 на систему збудження 4-2, створюючи у випромінюючому розкриві 5-2 інвертоване моноїмпульсне електромагнітне поле, затримане на половину тривалості моноїмпульсного сигналу. Лінія затримки 7 являє собою відрізок однорідної передавальної лінії, заданої довжини

ІА.Л. Фельдштейн и др. Справочник по злементам волноводной техники. Изд.-2 у, М., Сов.

Радио. - 1967. - С. 36, рис. 1.18). Електромагнітні поля двох уніполярних імпульсів основного та інвертованого інтерферують у еквівалентному загальному розкриві антени, збуджуючи в ньому електромагнітне поле біполярного імпульсу.

Одночасно інформаційний: уніполярний імпульсний сигнал з генератора 1 надходить через лінії затримки 10, 11 до іншого блока антен 9, який має аналогічну структуру та конструктивно розташований ортогонально відносно першого блока.

На фіг. 2 наведено схему ортогонального розташування антенних блоків 8 та 9.

Технічним результатом від впровадження заявленої корисної моделі у порівнянні з найближчим аналогом є підвищення більш ніж удвічі радіуса дії широкосмугового електромагнітного випромінювання за рахунок створення у розкриві антен надкороткого біполярного імпульсного сигналу з мерехтливою поляризацією.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Надширокосмугова антена, що містить два антенних блоки, кожен з яких має полозкову діелектричну основу з металізованими шарами, в яких виконана система збудження і пов'язані з ними випромінюючі розкриви, яка відрізняється тим, що до складу першого блока антен включено два випромінювачі, кожний з яких являє собою розширюючу щілину, ширина якої змінюється за експоненційним законом, розділювач сигналу, інвертор та лінію затримки, причому перший з випромінюючих розкривів під'єднано безпосередньо до першого виходу розділювача сигналу, а другий - до іншого виходу через інвертор та лінію затримки, величина затримки якої дорівнює половині тривалості моноїмпульсу; до складу іншого блока антен включено два випромінювачі, кожний з яких являє собою розширюючу щілину, ширина якої змінюється за експоненційним законом, розділювач сигналу, інвертор та лінію затримки, Зо причому перший з випромінюючих розкривів під'єднано безпосередньо до першого виходу розділювача сигналу, а другий - до іншого виходу через інвертор та лінію затримки, величина затримки якої дорівнює половині тривалості моноїмпульсу, причому перший та другий блоки антен розташовані ортогонально один до одного, перший блок антен підключено безпосередньо до генератора, а інший - через лінію затримки, величина якої складає половину періоду надходження імпульсів з генератора надширокосмугового уніполярного імпульсного сигналу. я, і у, ОН М яки щі ут щу т мох 7 ту, й У котттитеритт У Й Кеш ни НК і саке не о ж- і ння хе ШЕ А У аа С у І з Н АК т | і Вер і К Н х : : і Й ненні і ; к- в мн х Ще -5й СТ її пОеч х ія ВІ у ха | у, хх х за х й з.

   К їх І У х ХК Ши і а нич й хі ї - ч хі 7 ший У И й пишне К у днини ин нини З У Фіг. 1 щу Увех ше нш Фо 0000 ши х в000:ї:ЙД ХК х а р НО ХХ Кі одннлннянкААннАннЯ Ко п . 553 : ДЕН АК . з КПП ПИШИ З С о Х З хе

   Фіг. 2