UA148404U

UA148404U - Microwave antenna

Info

Publication number: UA148404U
Application number: UAU202100982U
Authority: UA
Inventors: В'ячеслав Пилипович Манойлов; Петро Петрович Мартинчук; Віталій Валентинович Ципоренко
Original assignee: Державний Університет "Житомирська Політехніка"
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2021-08-04

Abstract

Антена НВЧ у вигляді відрізка круглого хвилеводу містить центральний провідник, дві прямокутні щілини, прорізані симетрично в стінці хвилеводу, причому відрізок круглого хвилеводу є коаксіальною лінією, по центру відрізка круглого хвилеводу проходить центральний провідник у вигляді круглого стержня, довжина якого коротша λ/8 (λ - довжина хвилі у вільному просторі) апертури антени, кінець якого є збуджувачем двох прямокутних щілин, прорізаних симетрично в стінці відрізка круглого хвилеводу, опір яких з опором коаксіальної лінії являє собою неоднорідність і утворює трансформатор λ/8, активний опір якого на виході дорівнює хвилевому опору вільного простору в діапазоні довжини хвилі λ відрізка круглого хвилеводу.The microwave antenna in the form of a segment of a circular waveguide contains a central conductor, two rectangular slits cut symmetrically in the wall of the waveguide, and the segment of a circular waveguide is a coaxial line, in the center of the segment of a circular waveguide is a central conductor in the form of a round - wavelength in free space) of the antenna aperture, the end of which is the exciter of two rectangular slits cut symmetrically in the wall of a round waveguide, the resistance of which with the resistance of the coaxial line is inhomogeneity and forms a transformer λ / 8, the active resistance of which is equal to free space in the wavelength range λ of a segment of a circular waveguide.

Description

Корисна модель належить до радіотехніки НВЧ (надвисоких частот) та може бути використана в сучасних антенних системах різного призначення, для цифрового телебачення різних стандартів, а також для цифрових систем зв'язку і телекомунікацій (1|, зокрема як випромінювач у вигляді круглого хвилеводу, що працює на хвилі типу Ні.The useful model belongs to UHF (ultra-high frequency) radio technology and can be used in modern antenna systems of various purposes, for digital television of various standards, as well as for digital communication and telecommunication systems (1|, in particular as an emitter in the form of a circular waveguide, which works on a wave type No.

Відомо, що для того, щоб максимум потужності сигналу, прийнятого антеною, був направлений у фідерну лінію і далі на вхід приймача, антена повинна бути узгоджена з його входом.It is known that in order for the maximum power of the signal received by the antenna to be sent to the feeder line and further to the input of the receiver, the antenna must be coordinated with its input.

Для такого випадку вхідний опір антени повинен бути рівним хвильовому опору фідерної лінії.For such a case, the input resistance of the antenna should be equal to the wave resistance of the feeder line.

Більшість приймачів НВЧ має хвильовий опір 75 Ом, що дозволяє узгоджувати вхід приймача в широкій смузі частот.Most microwave receivers have an impedance of 75 ohms, which allows matching the receiver's input over a wide frequency band.

Запропоновану антену можна використовувати як на передачу, так і на прийом сигналів, а також дана антена має досить просту конструкцію, вхідний опір якої складає 75 Ом, має широку діаграму направленості (ДН) (21.The proposed antenna can be used for both transmission and reception of signals, and this antenna has a fairly simple design, the input impedance of which is 75 Ohms, it has a wide directivity pattern (DP) (21.

Відомо використання однорідних прямокутних щілин як окремих антен, прорізаних в круглому циліндрі ІЗ|.It is known to use uniform rectangular slits as individual antennas cut in a round cylinder Ж|.

Найбільш близькою за принципом дії і конструкцією до запропонованої антени є випромінювач у вигляді відрізка круглого хвилеводу |ІЗ|, що працює на хвилі типу Н:.The closest in principle of operation and design to the proposed antenna is the emitter in the form of a segment of a round waveguide |IZ|, which works on a wave of type H:.

Суттєвим недоліком таких антен є те, що антени, у вигляді відрізка круглого хвилеводу, мають погане узгодження з вільним простором, внаслідок різкої зміни умов розповсюдження електромагнітної хвилі при переході від виходу хвилеводу до вільного простору, при цьому коефіцієнт відбиття досягає величини 1ГІ-0,3-0,35 |4|.A significant disadvantage of such antennas is that the antennas, in the form of a segment of a round waveguide, have poor alignment with free space due to a sharp change in the conditions of propagation of an electromagnetic wave during the transition from the output of the waveguide to free space, while the reflection coefficient reaches the value of 1ГИ-0.3 -0.35 |4|.

Коефіцієнт направленої дії (КНД) такої антени дорівнює 1,5, як у звичайного диполя, а коефіцієнт підсилення (КП) дуже низький.The directional action coefficient (KND) of such an antenna is 1.5, like that of a conventional dipole, and the gain coefficient (CP) is very low.

В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу створення широкосмугової антени на основі відрізка круглого хвилеводу з низькими втратами.The basis of the proposed useful model is the task of creating a broadband antenna based on a segment of a round waveguide with low losses.

Поставлена задача вирішується наступним чином, антена НВУ, у вигляді відрізка круглого хвилеводу, містить центральний провідник, дві прямокутні щілини, прорізані симетрично в стінці хвилеводу, згідно з корисною моделлю, відрізок круглого хвилеводу є коаксіальною лінією, поThe problem is solved as follows: the antenna of the LVU, in the form of a segment of a circular waveguide, contains a central conductor, two rectangular slits cut symmetrically in the wall of the waveguide, according to a useful model, a segment of a circular waveguide is a coaxial line,

Зо центру відрізка круглого хвилеводу проходить центральний провідник у вигляді круглого стержня, довжина якого коротша //8 (А - довжина хвилі у вільному просторі) апертури антени, кінець якого є збуджувачем двох прямокутних щілин, прорізаних симетрично в стінці відрізка круглого хвилеводу, опір яких з опором коаксіальної лінії являє собою неоднорідність і утворює трансформатор А/8, активний опір якого на виході дорівнює хвилевому опору вільного простору в діапазоні довжини хвилі А відрізка круглого хвилеводу.A central conductor in the form of a round rod passes from the center of the circular waveguide segment, the length of which is shorter than //8 (A is the wavelength in free space) of the antenna aperture, the end of which is the exciter of two rectangular slits cut symmetrically in the wall of the circular waveguide segment, the resistance of which is the resistance of the coaxial line is inhomogeneity and forms a transformer A/8, the active resistance of which at the output is equal to the wave resistance of free space in the wavelength range A of the round waveguide segment.

Суть запропонованої корисної моделі пояснюється представленим кресленням, на якому показано антену НВЧ у вигляді відрізка круглого хвилеводу 1, що містить центральний провідник 2, дві прямокутні щілини 3, прорізані симетрично в стінці хвилеводу, відрізок круглого хвилеводу 1 є коаксіальною лінією, по центру відрізка круглого хвилеводу 1 проходить центральний провідник 2 у вигляді круглого стержня, довжина якого коротша Л/8 (А - довжина хвилі у вільному просторі) апертури антени, кінець якого є збуджувачем двох прямокутних щілин З, прорізаних симетрично в стінці відрізка круглого хвилеводу, опір яких з опором коаксіальної лінії являє собою неоднорідність і утворює трансформатор /Л/8, активний опір якого на виході дорівнює хвилевому опору вільного простору в діапазоні довжини хвилі А відрізка круглого хвилеводу.The essence of the proposed useful model is explained by the presented drawing, which shows the microwave antenna in the form of a segment of a circular waveguide 1, containing a central conductor 2, two rectangular slits 3 cut symmetrically in the waveguide wall, a segment of a circular waveguide 1 is a coaxial line, a segment of a circular waveguide in the center 1 passes through the central conductor 2 in the form of a round rod, the length of which is shorter than L/8 (A is the wavelength in free space) of the antenna aperture, the end of which is the exciter of two rectangular slits З, cut symmetrically in the wall of a section of the round waveguide, the resistance of which is the same as the resistance of the coaxial line is a heterogeneity and forms a /L/8 transformer, the active resistance of which at the output is equal to the wave resistance of free space in the wavelength range A of the round waveguide segment.

Запропонована антена НВЧ працює наступним чином. До вільного кінця відрізка круглого хвилеводу 1 від приймача підключається коаксіальна лінія опором 75 Ом, центральний провідник 2 у вигляді круглого стержня якої міститься по центру відрізка круглого хвилеводу 1.The proposed microwave antenna works as follows. A coaxial line with a resistance of 75 Ohm is connected to the free end of the round waveguide segment 1 from the receiver, the central conductor 2 in the form of a round rod is located in the center of the circular waveguide segment 1.

Для узгодження відрізка круглого хвилеводу 1 із вільним простором використовується трансформатор, довжиною /Л/8 |5, 6). Відрізок круглого хвилеводу 1 і центральний провідник 2 у вигляді круглого стержня, який разом з двома прямокутними щілинами 3, прорізаними симетрично в стінці відрізка круглого хвилевода 1, відрізок круглого хвилевода 1 є коаксіальною лінією, по центру відрізка круглого хвилеводу 1 проходить центральний провідник 2 у вигляді круглого стержня, довжина якого коротша /Л/8 (А - довжина хвилі у вільному просторі) апертури антени, кінець якого є збуджувачем двох прямокутних щілин 3, прорізаних симетрично в стінці відрізка круглого хвилеводу, опір яких з опором косаксіальної лінії являє собою неоднорідність і утворює трансформатор //8, активний опір якого на виході дорівнює хвилевому опору вільного простору в діапазоні довжини хвилі А відрізка круглого хвилеводу.A transformer with a length /L/8 |5, 6) is used to match the segment of the circular waveguide 1 with the free space. A segment of a circular waveguide 1 and a central conductor 2 in the form of a round rod, which together with two rectangular slits 3 cut symmetrically in the wall of a segment of a circular waveguide 1, a segment of a circular waveguide 1 is a coaxial line, a central conductor 2 passes through the center of a segment of a circular waveguide 1 in the form round rod, the length of which is shorter than /L/8 (A is the wavelength in free space) of the aperture of the antenna, the end of which is the exciter of two rectangular slits 3 cut symmetrically in the wall of a section of the round waveguide, the resistance of which with the resistance of the coaxial line represents inhomogeneity and forms transformer //8, the active resistance of which at the output is equal to the wave resistance of the free space in the wavelength range A of the segment of the circular waveguide.

Таким чином, коли підібрані опори узгоджені за рахунок довжини стержня чи прямокутних щілин для передачі потужності в одному напрямку, то вони є одночасно узгодженими і для передачі потужності в зворотному порядку.Thus, when selected supports are matched by rod length or rectangular slots to transmit power in one direction, they are also matched to transmit power in the reverse order.

Оскільки 1/8-хвильовий трансформатор має дуже малу довжину, його широкосмуговість досить велика.Because the 1/8-wave transformer has a very short length, its bandwidth is quite large.

Крім того, при зміні частоти відбувається компенсація реактивності на виході трансформатора, найбільші зміни стосуються активного опору за рахунок реактивного опору навантаження від зміни частоти.In addition, when the frequency changes, the reactance at the output of the transformer is compensated, the largest changes concern the active resistance due to the reactive resistance of the load due to the change in frequency.

Джерела інформації: 1. Неганов В.А., Клюев Д.С., Табаков Д.Л. Устройства СВЧ и антенньі. Теория и техника антенн. Ч. 2. - М.: Ленонд, 2015. - С. 725. 2. Сомов А.Т., Кабетов Р.В. Проектированиє антенно-фидерньїх устройств. - М.: Горячая линия - Телеком, 2015. - С. 500. 3. Бова Н.Т., Резников Г.Б. Антенньі и устройства СВЧ. - К.: Вьісшая школа, 1997 (с. 218, рис.18.4). 4. Фрадин А.3. Антенно-фидерньсе устройства. - М.: Связь, 1977, - 440 с. 5. Кинг Р., Мимно Г., Уинг А. Передающие линии, антеннь и волноводь!. Пер. с. англ. - М.;,Sources of information: 1. Neganov V.A., Klyuev D.S., Tabakov D.L. Microwave devices and antennas. Theory and technique of antennas. Part 2. - M.: Lenond, 2015. - P. 725. 2. Somov A.T., Kabetov R.V. Design of antenna-feeder devices. - M.: Hotline - Telecom, 2015. - P. 500. 3. Bova N.T., Reznikov G.B. Microwave antennas and devices. - K.: Vyissaya Shkola, 1997 (p. 218, fig. 18.4). 4. Fradin A.3. Antenna-feeder devices. - M.: Svyaz, 1977, - 440 p. 5. King R., Mymno G., Wing A. Transmission lines, antenna and waveguide!. Trans. with. English - M.;,

Л: Госзнергоиздом, 1948 (с. 58). б. Юров Ю.Я. Техническая злектродинамика. Конспект лекций, ч. 2., - Л.: ЛОТИ, 1975 (с. 32).L: Gosznergoizdom, 1948 (p. 58). b. Yurov Yu.Ya. Technical electrodynamics. Synopsis of lectures, part 2. - L.: LOTY, 1975 (p. 32).

Claims

USEFUL MODEL FORMULA UHF antenna in the form of a segment of a circular waveguide, which contains a central conductor, two rectangular slits cut symmetrically in the wall of the waveguide, which is distinguished by the fact that the segment of the circular waveguide is a coaxial line, a central conductor in the form of a circular rod passes through the center of the segment of the circular waveguide , the length of which is shorter than //8 (A is the wavelength in free space) of the antenna aperture, the end of which is the exciter of two rectangular slits, cut symmetrically in the wall of a segment of a circular waveguide, the resistance of which with the resistance Зо of the coaxial line represents a non-uniformity and forms a transformer L/ 8, the active resistance of which at the output is equal to the wave resistance of the free space in the wavelength range A of the segment of the circular waveguide. Ш пи п и пн зон, Ин пен шк шх дя Ше Ше Шех ШШ Ше ШШШ ШШ ШШ ШШ Шю жю шюе куки, duchetnetnyakh: и и Z Z Х 3 и хз ЗИЗ жиз ру вжених хг ую Ха Ха мн NA я : : y y | : cha Shen : cha Pfonenenstttnoo VK 3. :

Fig.