Вібраторна антена з декількома діаграмами спрямованості

Винахід має відношення до радіотехніки і може бути використано, наприклад, у системах радіозв'язку. Відомі вібраторні антени, що мають один або кілька симетричних вібраторів [див., наприклад: Марков Г.Т. Антенны и устройства СВЧ, Г.Т.Марков; Д.М.Сазонов. - М.: Энергия, 975.- 528с.]. Найбільш проста по конструкції антена з одного вібратора, що збуджується симетричним фідером живлення, але вона має не спрямоване випромінювання в поперечній площині. Двохелементна антена, що містить активний симетричний вібратор, що збуджується симетричним фідером живлення, і пасивний рефлектор у виді симетричного вібратора що замкнуто коротко, причому пасивний рефлектор рівнобіжний активному симетричному вібратору і розташований від нього па відстані 0,15...0,3 від довжини хвилі, має діаграму спрямованості з максимумом у напрямку від пасивного рефлектора до активного симетричного вібратора. Однак одержати кілька діаграм спрямованості для двохелементної антени неможливо. Найбільш близькою до передбачуваного винаходу е відома несиметрична вібраторна антена з коаксіальним живленням [див., наприклад: Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ / Д.М. Сазонов. - М.: Высш.шк.,1988. 432с.]. Вона має активне плече у вигляді прямолінійного провідника, пасивне плече у вигляді порожнього провідного циліндра з одним відкритим кінцем і коаксіальний фідер живлення, причому фідер пропущений через відкритий кінець і порожнину пасивного плеча по його осі, центральний провідник фідера підключений до активного плеча в розриві між плічми, зовнішній провідник фідера підключений до пасивного плеча в розриві між плічми. Такі антени прості по конструкції, але мають єдину діаграму спрямованості, рівномірну в поперечній площині. Хибою відомої антени е відсутність можливості одержати кілька діаграм спрямованості з вираженими максимумами випромінювання. В основу передбачуваного винаходу поставлено задачу забезпечення можливості одержати кілька діаграм спрямованості для однієї антени шляхом введення в конструкцію антени декількох, наприклад, трьох поперемінне активних пліч замість одного активного плеча і пристрою живлення з керованими замикачами, що забезпечують можливість в будь-який момент часу підключити живлення тільки до одного плеча і забезпечити в точках живлення інших пліч коротке замикання лінії живлення. У порівнянні з відомим, запропоноване технічне рішення виявляє нову те хнічну властивість, що полягає в одержанні декількох діаграм спрямованості шляхом переключень у пристрої живлення. Ця властивість є новою, тому що прототип, у силу властивого йому недоліку, що випливає з наявності тільки одного активного плеча, не здатен забезпечити формування декільком діаграм спрямованості. Таким чином, відмітні ознаки є істотними і технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "істотні відмінності". Схема антени для формування, наприклад, трьох діаграм спрямованості представлена не кресленні (Фіг.1). Антена містить активні плечі 1 у виді прямолінійних провідників, кількість яких дорівнює числу діаграм спрямованості, що формуються, пасивне плече 2 у виді порожнього провідного циліндра з відкритим кінцем, що живить коаксіальний фідер 3, пристрій живлення 4, керовані замикачі 5, причому фідер пропущений через відкритий кінець та порожнину пасивного плеча 2 по його осі, центральний провідник коаксіального фідера 3 підключений до пристрою живлення 4. розташованому у розриві між плічми, зовнішній провідник фідера підключеній до пасивного плеча в розриві між активними плічми 1 і пасивним плечем 2, пристрій живлення 4 підключено до активних пліч 1, керовані замикачі 5 підключені між активними плічми 1 пасивним плечем 2. Довжини активних пліч 1 і пасивного плеча 2 вибираються з умови ефективного випромінювання, наприклад, вони складають близько 0,25 від довжини хвилі. Діаметри активних пліч 1 вибираються значно меншими їхніх довжин. Активні плечі 1 розташовуються рівномірно на окружності такого діаметра, що відстань між осями активних пліч 1 лежить у межах 0,15...0,3 від довжини хвилі. Ця умова обмежує також число формованих діаграм спрямованості. Діаметр пасивного плеча 2 вибирається приблизно рівним діаметру окружності, на якій розташовуються активні плечі 1. Пристрій живлення 4 виконується на основ несиметричного фідера, наприклад, мікросмужкової лінії, та забезпечує електричну ізоляцію між активними плічми 1 і пасивним плечем 2 при відстані між активними плічми 1 і пасивним плечем 2, багато меншому довжини хвилі, електричне з'єднання (Фіг.2) провідниками А між центральним провідником коаксіального фідера живлення 3, підключеним у точці Б, і актив ними плічми 1, підключеними в точках Г. Конструкція несиметричного фідера, на основі якої виконане пристрій живлення 4, повинна бути такою, щоб електрична відстань між точками Б і Г була близько 0,25 від довжини хвилі, а хвильовий опір цього фідера забезпечував ефективна передачу електричного сигналу між коаксіальним фідером живлення 3 та активними плечами 1. Керовані замикачі 5 мають таку конструкцію і розміщені так, що забезпечують можливість електричного короткого замикання в довільний момент часу між точкою підключення будь-якого активного плеча Г і найближчою точкою на поверхні пасивного плеча 2. Антена, наприклад; у режимі передачі, працює в такий спосіб. Керовані замикачі 5 переключаються так, що забезпечують електричне коротке замикання між точками підключення всіх активних пліч, крім одного, та найближчими точками на поверхні пасивного плеча 2. Електричний сигнал, що підводиться ззовні через коаксіальний фідер живлення 3, передається пристроєм живлення 4 до точок підключення активних пліч 1. Сигнал цілком відбивається від тих точок підключення активних пліч 1, що у даний момент електричне коротко замкнені, а оскільки електрична відстань до цих крапок приблизно дорівнює 0,25 від довжини хвилі, вхідний опір відповідних провідників пристрою живлення 4 прагне до нескінченності, так що весь сигнал направляється в те активне плече 1, точка підключення якого не замкнута коротко. Це активне плече 1 і пасивне плече 2 утворять несиметричний вібратор, що випромінює первинні електромагнітні хвилі в простір. Електромагнітні хвилі, що випромінюються в напрямку активних пліч 1, що у даний момент є електричне коротко замкнені, збуджують на поверхні цих пліч електричні струми, що, у свою чергу, породжують вторинні електромагнітні хвилі. Тому що відстань між активними плічми 1 складає 0,15...0,3 від довжини хвилі, вторинні електромагнітні хвилі мають такі фази, що в напрямку активного плеча 1, що у даний момент не замкнутий коротко, вторинні електромагнітні хвилі збільшують напруженість електромагнітного поля, створеного первинними електромагнітними хвилями, а в протилежному напрямку вторинні електромагнітні хвилі зменшують напруженість електромагнітного поля, створеного первинними електромагнітними хвилями. У результаті формується діаграма спрямованості з максимумом у напрямку того активного плеча 1, що у даний момент не замкнутий коротко. У будь-який інший момент часу аналогічним образом може бути сформована діаграма спрямованості з максимумом у напрямку будь-якого іншого активного плеча 1. Господарський ефект від передбачуваного винаходу обумовлений тим, що пропонована антена при невисокій конструктивній складності, що ненабагато перевищує складність відомих вібраторних антен, дозволяє формувати кілька діаграм спрямованості в різні моменти часу. Таким чином, пропонована антена при незначних відмінностях у вартості і складності від відомих антен, дозволяє реалізувати позитивний господарський ефект, обумовлений тим, що пропонована антена може бути застосована замість складної антенної системи в тих випадках, коли антенна система повинна формувати кілька діаграм спрямованості в різні моменти часу.