UA15859U

UA15859U - Unidirectional antenna

Info

Publication number: UA15859U
Application number: UAU200600998U
Authority: UA
Inventors: Mykola Viktorovych Vozniuk; Vitalii Semenovych Didkovskyi; Oleksandr Hryhorovych Leiko; Borys Viktorovych Tkachenko; Olha Mykolaivna Us; Leonid Yuriiovych Shatkovskyi
Original assignee: Kyiv Polytechnical Institute
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2006-07-17

Abstract

The proposed unidirectional antenna contains a cylindrical acoustic screen and an antenna array with electroacoustic transducers. The proposed antenna is distinctive by that, for the purpose to suppress the minor lobes of the directional pattern of the antenna, the electroacoustic transducers are arranged at different distances from the surface of the acoustic screen, so that the said distance increases in the direction to the center of the antenna array but does not exceed half the wavelength of the acoustic radiation.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до акустики і може бути використана в приладах різного призначення, які 2 створюють в газовому або рідинному середовищах однонаправлені акустичні промені прийому або випромінювання.The useful model refers to acoustics and can be used in devices of various purposes, which 2 create in gas or liquid media unidirectional acoustic rays of reception or radiation.

Відомі акустичні антени, в яких для одержання однонаправленої характеристики направленості використовується акустичний екран, поблизу якого розміщуються електроакустичні перетворювачі. Така антена описана |Л.В. Орлов, А.А. Шабров. Гидроакустическая аппаратура рьібопромьіслового флота. - Л.: 70 Судостроение, 1987. - 223Зсі1. Недоліком таких антен є відносно великий рівень бокових пелюстків характеристики направленості, оскільки акустичний екран дозволяє знизити характеристики направленості лише в секторі тильного напряму.Acoustic antennas are known, in which an acoustic screen is used to obtain a unidirectional directivity characteristic, near which electroacoustic transducers are placed. Such an antenna is described by L.V. Orlov, A.A. Shabrov. Hydroacoustic equipment of the fishing fleet. - L.: 70 Shipbuilding, 1987. - 223Zsi1. The disadvantage of such antennas is a relatively large level of side lobes of the directivity characteristics, since the acoustic screen allows to reduce the directivity characteristics only in the sector of the rear direction.

Відомі також прямолінійні антени |Л.В. Орлов, А.А. Шабров. Гидроакустическая аппаратура рьібопромьіслового флота Л.: Судостроение, 1987. - 223сі, в яких з метою зниження бокових пелюстків 12 характеристики направленості в електроакустичні перетворювачі антен вводяться амплітудні, фазові або амплітудно фазові розподіли сигналів згідно з відповідним законом, залежним від рівня зниження бокових пелюстків. Недоліком цих антен є включення до їх складу електричних пристроїв, з допомогою яких в антенах між їх перетворювачами створюється розподіл амплітуд, фаз або амплітуд і фаз сигналів, необхідних для зниження рівня бокових пелюстків характеристики направленості.Rectilinear antennas are also known |L.V. Orlov, A.A. Shabrov. Hydroacoustic equipment of the industrial fleet L.: Sudostroenie, 1987. - 223si, in which, in order to reduce the side lobes 12 of the directivity characteristics, amplitude, phase or amplitude-phase signal distributions are introduced into the electroacoustic transducers of the antennas according to the corresponding law, depending on the level of side lobe reduction. The disadvantage of these antennas is the inclusion of electrical devices in their composition, with the help of which the distribution of amplitudes, phases or amplitudes and phases of signals, necessary for reducing the level of side lobes of the directivity characteristic, is created in the antennas between their converters.

Найбільш близької до наданої корисної моделі є однонаправлена акустична антена, яка описана |Ю.Е.The closest to the provided useful model is a unidirectional acoustic antenna, which is described by Yu.E.

Шамарин, А.Г. Лейко, А.Ю. Шамарин, В.П. Ткаченко. Технология акустических антен. Методь! изготовления с применением злектрофизических методов обработки. - К: 000 "Генеза", 2001. - 256с. і представляє собою кругову циліндричну антенну систему, яка складається із циліндричного акустичного екрану складної конструкції податливого типу, розміщеного у внутрішній порожнині системи, і кругової антенної решітки. Кожен з елементів цієї кругової решітки представляє собою дискретну лінійну решітку електроакустичних перетворювачів, яка в розміщена поряд з екраном в площині, що утворена повздовжньою віссю екрану і центрами перетворювачів лінійної решітки. Всі центри перетворювачів лінійної решітки знаходяться на однаковій відстані від поверхні екрану. Амплітудний розподіл сигналів між перетворювачами лінійної решітки здійснено електричним шляхом.Shamarin, A.G. Leiko, A.Yu. Shamarin, V.P. Tkachenko. Technology of acoustic antennas. Method! production using electrophysical processing methods. - K: 000 "Genesis", 2001. - 256p. and is a circular cylindrical antenna system, which consists of a cylindrical acoustic screen of a complex structure of a flexible type, placed in the internal cavity of the system, and a circular antenna array. Each of the elements of this circular array is a discrete linear array of electroacoustic transducers, which is placed next to the screen in the plane formed by the longitudinal axis of the screen and the centers of the linear array transducers. All the centers of the linear array transducers are at the same distance from the screen surface. Amplitude distribution of signals between linear array converters is carried out electrically.

Недоліки відомої антени є наявність спеціального електричного пристрою для введення електричним шляхом о амплітудного розподілу в перетворювачах лінійних решіток з метою забезпечення зниження бокових пелюстків ою характеристик направленості.The disadvantages of the known antenna are the presence of a special electrical device for electrically introducing the amplitude distribution in the converters of linear arrays in order to ensure the reduction of the side lobes of the directivity characteristics.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення однонаправленої акустичної антени шляхом со особливого розміщення перетворювачів решітки відносно акустичного екрану, що забезпечить зниження рівня ю бокових пелюстків характеристики направленості антени. Поставлена задача вирішується тим, щоThe basis of the useful model is the task of improving the unidirectional acoustic antenna by means of a special placement of the array transducers relative to the acoustic screen, which will ensure a reduction in the level of side lobes of the antenna's directivity characteristics. The task is solved by the fact that

Зо однонаправлена акустична антена, що містить циліндричний акустичний екран податливого типу і решітку 7 електроакустичних перетворювачів, розміщено поряд з ним в площині, що утворена повздовжньою віссю екрана і центрами перетворювачів решітки, відрізняється тим, що перетворювачі решітки розміщені на різних відстанях від поверхні екрану, причому по мірі наближення до центру решітки відстань від центрів перетворювачів до « поверхні екрану збільшуються, але не перевищують при цьому по нормам половини довжини робочої хвилі. Така З 70 побудова однонаправленої акустичної антени дозволяє зменшити рівень бокових пелюстків характеристики с направленості антени за рахунок використання особливостей відбиття звукових хвиль від акустичного екрану з» податливого типу в ближній зоні екрану. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показана структурна схема побудови однонаправленої акустичної антени.A unidirectional acoustic antenna containing a flexible cylindrical acoustic screen and a grid of 7 electroacoustic transducers placed next to it in the plane formed by the longitudinal axis of the screen and the centers of the transducers of the grid differs in that the transducers of the grid are located at different distances from the surface of the screen, and as it approaches the center of the lattice, the distance from the centers of the transducers to the screen surface increases, but does not exceed half the length of the working wavelength. Such Z 70 construction of a unidirectional acoustic antenna makes it possible to reduce the level of side lobes of the characteristics of the directivity of the antenna due to the use of the features of the reflection of sound waves from the acoustic screen of the flexible type in the near zone of the screen. The useful model is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the structural diagram of the construction of a unidirectional acoustic antenna.

Однонаправлена акустична антена складається із циліндричного акустичного екрану 1 і решітки 2, утвореної електроакустичними перетворювачами 3. Решітка перетворювачів розміщена поряд з екраном в площині, що - утворена повздовжньою віссю екрану і центрами перетворювачів решітки. Перетворювачі З решітки 2 розміщені 4! на різних відстанях від поверхні екрану 1 таким чином, що по мірі їх наближення до центру решітки відстань від центрів перетворювачів до поверхні екрану збільшується. Але у всіх випадках побудови антени ці відстані бо не повинні по нормам перевищувати половини довжини робочої звукової хвилі. сл 20 Принцип дії розглянутої однонаправленої акустичної антени, який забезпечує досягнення бажаного - зниження рівня бокових пелюстків характеристики направленості, полягає у наступному. Для зниження рівня с бокових пелюстків характеристики направленості антени необхідно ввести в електроакустичні перетворювачі її решітки розподіл амплітуд сигналів таким чином, щоб амплітуди сигналів в перетворювачах збільшувались по мірі наближення місця розташування перетворювача до центру решітки. Це можна досягти акустичним шляхом, 25 використовуючи особливості відбиття звукового поля від акустичного екрану податливого типу в ближній зоні с цього екрану, а саме - зменшення амплітуди відбитого звукового поля по мірі віддалення від поверхні екрану.The unidirectional acoustic antenna consists of a cylindrical acoustic screen 1 and a grid 2 formed by electroacoustic transducers 3. The transducer grid is placed next to the screen in the plane formed by the longitudinal axis of the screen and the centers of the grid transducers. Converters From grid 2 placed 4! at different distances from the surface of the screen 1 in such a way that as they approach the center of the grid, the distance from the centers of the transducers to the surface of the screen increases. But in all cases of antenna construction, these distances should not exceed half the length of the working sound wave. page 20 The principle of action of the considered unidirectional acoustic antenna, which ensures the achievement of the desired - a reduction in the level of the side lobes of the directivity characteristic, is as follows. To reduce the level of side lobes of the antenna's directivity characteristics, it is necessary to introduce a distribution of signal amplitudes into the electroacoustic transducers of its array in such a way that the signal amplitudes in the transducers increase as the location of the transducer approaches the center of the array. This can be achieved acoustically, using the features of the reflection of the sound field from an acoustic screen of a flexible type in the near zone of this screen, namely, a decrease in the amplitude of the reflected sound field as it moves away from the surface of the screen.

Така особливість відбитого поля найбільш виражена на відстані від поверхні екрану, яка не перевищує половини довжини робочої звукової хвилі. Виходячи із наведеного, однонаправлена акустична антена працює наступним чином. Розглянемо її роботу в режимі прийому звукових сигналів. Звуковий сигнал у вигляді плоскої хвилі 60 приходить на акустичну антену і відбивається від її акустичного екрану податливого типу з тією ж самою амплітудою, але протилежною фазою. Завдяки цьому амплітуда сумарного звукового поля, яке представляє собою суперпозицію падаючого на антену і відбитого її акустичним екраном полів, дорівнює нулю на поверхні екрану і збільшується по мірі віддалення від поверхні екрану. Найбільша амплітуда звукового тиску має місце на відстані не більше половини довжини робочої звукової хвилі. Електроакустичні перетворювачі З решітки бо сприймають амплітуду звукового тиску сумарного поля, перетворюють їх в електричні сигнали з відповідними амплітудами і передають їх на електричний вихід антени.This feature of the reflected field is most pronounced at a distance from the screen surface that does not exceed half the length of the working sound wave. Based on the above, the unidirectional acoustic antenna works as follows. Let's consider its operation in the mode of receiving sound signals. The sound signal in the form of a plane wave 60 arrives at the acoustic antenna and is reflected from its acoustic screen of the flexible type with the same amplitude, but the opposite phase. Thanks to this, the amplitude of the total sound field, which is a superposition of the fields falling on the antenna and reflected by its acoustic screen, is equal to zero on the surface of the screen and increases with distance from the surface of the screen. The largest amplitude of sound pressure occurs at a distance of no more than half the length of the working sound wave. Electroacoustic transducers From the grating perceive the amplitude of the sound pressure of the total field, convert them into electrical signals with corresponding amplitudes and transmit them to the electrical output of the antenna.

Завдяки різній віддаленості перетворювачів З решітки 2 від поверхні екрану 1 амплітуди електричних сигналів на виходах перетворювачів будуть різними.Due to the different distances of the converters Z of the grid 2 from the surface of the screen 1, the amplitudes of the electrical signals at the outputs of the converters will be different.

А оскільки відстань між перетворювачами і екраном збільшується по мірі наближення до центру решітки і не перевищують при цьому половини довжини робочої хвилі, в антені утворюється спадаючий до її країв амплітудний розподіл сигналів, завдяки чому бокові пелюстки характеристик направленості антени зменшуються.And since the distance between the transducers and the screen increases as they approach the center of the grid and do not exceed half the length of the working wavelength, an amplitude distribution of signals falling towards its edges is formed in the antenna, due to which the side lobes of the antenna's directivity characteristics are reduced.

Claims

The formula of the invention , , and , , Unidirectional acoustic antenna containing a cylindrical acoustic flexible screen and a grid of electroacoustic transducers placed next to it in the plane formed by the longitudinal axis of the screen and the centers of the grid transducers, which differs in that the grid transducers are placed on at different distances from the surface of the screen, and as it approaches the center of the grating, the distance from the centers of the transducers to the surface increases, but does not exceed the normal half of the working wave. that 2 (o) iv) (ee) iv) ї

- and? - 1 (ee) 1 3e) 60 b5