Щілинна антена

Щілинна антена, що складається з плоскої накладки, замикаючої стінки та основи - екрана, яка відрізняється тим, що частина плоскої накладки, яка з'єднана з замикаючою стінкою, виконана звуженою, причому ширина замикаючої стінки вибрана рівною 0,001-0,23Л, висота замикаючої стінки 0,010-0,10 Л, довжина звуженої частини плоскої накладки вибрана не більше 0,15 Л, ширина плоскої накладки 0,05-0,23 Л, а сума довжин плоскої накладки і замикаючої стінки вибрана в межах 0,07-0,25 А,, де X - робоча довжина хвилі Винахід відноситься до пристроїв для випромінювання або прийому електромагнітної енергії і може застосовуватись як бортова антена на ракетах, літаках, космічних об'єктах та транспортних засобах ВІДОМІ конструкції бортових маловиступаючих антен типу плоских накладок (П- і V-подібні ЩІЛИННІ антени), які призначені для встановлення на корпусі літального апарату, в даному випадку, ракети Необхідність їх застосування зумовлена малим зазором між корпусом ракети та и транспортувальне пусковим контейнером, або між космічним об'єктом та аеродинамічним обтікателем ракети ВІДОМІ антени типу плоских накладок являють собою цільну металеву пластину, встановлену на діелектричних опорах або пластинах над металевим корпусом ракети (екраном) Вказана металева пластина - накладка з'єднується з корпусом ракети за допомогою замикаючої металевої стінки, утворюючи прямокутний відкритий резонатор Збудження антени здійснюється через високочастотний (в ч ) з'єднувач, встановлений під обшивкою корпусу ракети Центральний провідник в ч з'єднувача через збуджуючий стержень має гальванічний контакт з накладкою (див Марков Г Т и Сазонов Д М Антенны Изд 2-е, перераб и доп М , "Энергия", crop 354 - 358) Основний недолік антен такого типу (плоских накладок) є їх великі розміри та вага З відомих конструкцій найближче до пропонуємо! виявляється П-подібна щілинна антена, яка становить собою металеву накладку прямокутної форми шириною 2а та довжиною Ь, розміщену паралельно поверхні екрану на висоті h і з'єднану з нею по одній із сторін (шириною 2а) через замикаючу стінку Три ІНШІ сторони накладки утворюють з екраном випромінюючий розкрив - щілину П - подібної форми Живлення такої антени здійснюється збуджуючим стержнем, який з'єднує накладку з центральним провідником в ч - з'єднувача Основний и недолік - великі габарити накладки, в разі повітряного заповнення резонатора розміри накладки становлять приблизно 0.25Я, х 0.25Я,, де X - робоча довжина хвилі Розміщення на корпусі ракети декількох таких антен, працюючих в метровому діапазоні хвиль, коли довжина хвилі X близька до діаметру корпусу ракети, є дуже важким, або навіть неможливим Слід ВІДМІТИТИ, ЩО МІСЦЯ розміщення антен на корпусі ракети (з прив'язкою до площин стабілізації ракети ) в першу чергу залежать від кутів зв'язку і діаграм направленості ( випромінювання )цих антен Крім того, потрібно враховувати конструктивні особливості ракети та и транспортувальнопускового контейнеру з їх виступаючими елемен О (О (О 49966 тами та забороненими для розміщення приладів резонатора, утвореного замикаючою стінкою, назонами і т п Важливим є також питання забезпекладкою та екраном При цьому конфігурація та чення електромагнітної сумісності бортових радіодовжина бокової щілини такої антени зумовлені технічних систем, для чого потрібно витримати формою та розмірами звуженої частини накладки і задані величини ослаблень сигналів між антенами, замикаючої стінки Слід зауважити, що довжина що можливо тільки при розміщенні антен на добокових щілин такої антени завжди буде більшою, статній відстані одна від одної ніж у прототипу, а розподіл напруженості поля заВ основу винаходу щілинної антени поставлелишається синусоїдальним (з нулем у замикаючої но задачу шляхом виконання звуженими частини стінки і максимальним значенням у торцевої щілинакладки і з'єднаної з нею замикаючої стінки досяни), що й приводить до зменшення габаритів та гти зменшення габаритів та ваги антени в цілому ваги цієї конструкції В останньому принцип роботи Винахід характеризується слідуючими суттєантени не відрізняється від прототипу вими ознаками, ВІДМІННИМИ ВІД прототипу Якщо щілинну антену запропонованої конструзвужена замикаюча стінка в порівнянні з шикції уявити як плоский Г-подібний вібратор з шунриною накладки, ширина стінки може становити товим живленням, то в цьому випадку накладка (0,001 - 0,23) К розглядається, як горизонтальна частина антени, звужена частина накладки приєднана до замиа замикаюча стінка, як вертикальна Якщо ширина каючої стінки, замикаючої стінки і накладки одинакові (прототип), звуження може бути в вигляді скачка, прямоліто геометрична довжина антени (h + b) буде блинійним або криволінійним, довжина звуження або зькою до 0.25Я, В запропонованій антені звуження звуженої частини накладки становить менше замикаючої стінки і з'єднаної з нею частини накла0,15Х дки приводить до зростання хвильового опору цієї Для пояснення суті винаходу та його роботи частини антени в порівнянні з хвильовим опором додаються креслення, на яких незвуженої частини накладки Це еквівалентно фіг 1 показує основний варіант конструкції анпослідовному включенню індуктивності в ділянку тени, вібратора, що викликає зниження резонансної чафіг 2 показує залежність укорочення антени стоти такої антени, або для забезпечення незмінвід відношення хвильових опорів вузької та широної частоти треба зменшити довжину вібратора кої частини накладки антени по фіг 1, Другими словами, при однакових резонансних чафіг 3 показує антену з криволінійним звуженстотах запропонована антена буде мати менші ням накладки, габарити та вагу в порівнянні з прототипом фіг 4 показує антенну з прямолінійним звуженНа фіг 2 показана одержана експериментальням накладки не залежність коефіцієнта укорочення К геометриЗапропонована щілинна антенна складається чної довжини (h + b) запропонованої антени (див з плоскої металевої накладки 1, встановленої пафіг1) в порівнянні з прототипом від співвідношенралельно екрану 2 на діелектричних стояках (опоня хвильових опорів вузької та широкої частин рах) 3 Ширина накладки 1 зменшується скачком накладки (Wi/W) Ця залежність одержана для (під прямим кутом) в напрямку замикаючої стінки антени з незаповненим резонатором (повітря) при 4, створюючи вузьку частину накладки Замикаюча постійних стінка 4 гальванічне з'єднує згадану накладку 1 з висоті замикаючої стінки h = 65мм, екраном 2, при цьому ширина стінки дорівнює шидовжині вузької частини накладки Ьі = 60мм, рині вузької частини накладки Накладка 1 також довжині широкої частини накладки b-z = 250мм, має гальванічний контакт із збуджуючим стержнем ширині широкої частини накладки 2а = 300мм 5, який з'єднаний з центральним провідником коаПри змінюванні ширини вузької частини наксіального кабелю 6 кладки 2аі від 300мм до 13мм (Wi/W змінювалось Роботу такої щілинної антени, як і прототипу від 1 до 6,5) досягалась зниження резонансної П-подібної щілинної антени - можна пояснити, частоти в два рази (з 200МГц до 100МГц) По друуявляючи її як прямокутний резонатор, випромігому, така щілинна антена для частоти 100МГц нюючий електромагнітну енергію через щілину Пмала геометричну довжину 1 = 65 + 60 + 250 = подібної форми, або як плоский Г-подібний вібра375мм, або 1 = 0.125Я, (Я, = Зм), що в два рази метор з шунтовим (паралельним) живленням нше геометричної довжини антени - прототипа, Найчастіше така антена використовується в для якої режимі першого паралельного резонансу, при 1 = 0.25Я, = 750мм Крім того, ширина накладки цьому напруженість поля на торцевій ЩІЛИНІ при(широкої частини) пропонуємої конструкції станоблизно постійна уздовж щілини, а на бокових щівить 2а =0,1 X (300мм), що в 2,3 рази менше в полинах змінюється по синусоїдальному закону з рівнянні з прототипом, для якого ширина накладки нулем біля замикаючої стінки В цьому випадку 2а = 0.23Я (700мм) довжина бокової щілини b приблизно дорівнює Один з лабораторних макетів пропонуємої щі0.25Я,, а довжина торцевої щілини 2а може бути линної антени мав слідуючі розміри будь-якою, та частіше всього вибирається також висота замикаючої стінки h = 0.0271Я,, 0.25Я, Ширина замикаючої стінки завжди дорівнює довжина вузької частини накладки Ьі = 0.025Я,, ширині накладки, таким чином, також 0.25Я, довжина широкої частини накладки b-z = В пропонуємій конструкції щілинної антени за0,104Я,, микаюча стінка і з'єднана з нею частина накладки ширина широкої частини накладки 2а = 0.125Я,, виконані звуженими Це викликає збільшення ефеширина вузької частини накладки і замикаючої ктивної довжини бокової щілини порожнистого 49966 стінки 2аі = 0,018Х Його резонансна частота була 125МГц, а к кд - близько 70% Погодження щілинної антени пропонуємої конструкції з фідерним трактом досягається шляхом вибору відстані між збуджуючим стержнем та замикаючою стінкою (аналогічно прототипу) При зменшенні цієї відстані активна складова вхідного опору антени зменшується, а при зростанні її збільшується Таким чином, можна отримати необхідну величину початкового рівня коефіцієнту стоячої хвилі антени, наприклад, в межах 2,0 -ь 1,0 на робочій частоті На фіг 3 і 4показані ЩІЛИННІ антени з можливими формами звуження накладки по плавній кривій (фіг 3), по прямій лінії (фіг 4) До речі, пропонуєма антена буде працездатна і при нульовій довжині звуження, коли накладка має форму прямокутника (без вузької частини) і ширша від замикаючої стінки И--1 Таким чином, щілинна антена пропонуємої конструкції характеризується малими габаритами та вагою, а також меншою матеріалоємністю в порівнянні з прототипом, її габарити можуть бути в два рази менше габаритів антени - прототипу (площа в 4 рази), що не являється межею Крім того, в такої антени менша величина аеродинамічного опору за рахунок меншої ширини замикаючої стінки та накладки Слід зауважити, що конструктивно можна об'єднати в один змінний вузол замикаючу стінку, вузьку частину накладки та збуджуючий стержень з високочастотним з'єднувачем, який буде задавати основні параметри антени (резонансна частота та вхідний опір) Цей змінний вузол з'єднується з широкою частиною накладки та екраном При цьому можна буде уніфікувати посадочні поверхні (місця) антен для різних робочих частот на корпусі ракети, що підвищує технологічність конструкції ракети 49966 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71