Антена широкосмугова

Реферат: Антена широкосмугова належить до радіотехніки і може бути використана як широкосмугова антена направленої дії. Антена містить активний шлейф-вібратор, паралельно якому вздовж спільної осі розташовані пасивні вібратори, один з яких виконує функцію рефлектора, а інші, розташовані з протилежного боку активного вібратора, виконують функцію директорів. Активний шлейф-вібратор виконаний з подовжніми прорізами різної довжини і його краї зрізані під кутом. Рефлектор виконаний у вигляді зрізаного з протилежних сторін диска, а директори виконані подовженим до півтора довжин середньої робочої хвилі антени, містять подовжні прорізи різної довжини і зрізані під кутом краї. При цьому директори зігнуті у формі рівнобедреної трапеції. Технічним результатом є розширення смуги пропускання антени направленої дії. UA 97743 C2 (12) UA 97743 C2 UA 97743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується радіотехніки і може бути використаний як широкосмугова антена направленої дії. Відомі антенні грати, у яких спрямованість випромінювання формується за рахунок рівновіддаленого розташування елементарних випромінювачів (Ротхаммель Д. Антени. - М.: Енергія, 1979. - С. 198). Недоліком аналога є вузька смуга пропускання. Як найближчий аналог до антени широкосмугової, що заявляється, вибрана антена хвильовий канал, що включає активний шлейф-вібратор та розташовані паралельно йому вздовж спільної осі не менш як три пасивні вібратори, один з яких як рефлектор, а інші, що розташовані з протилежного боку активного вібратора, як директори (Ротхаммель Д. Антени. М.: Енергія, 1979. - С. 233-234). Основним недоліком найближчого аналога є вузька смуга пропускання, яка зменшується із збільшенням кількості елементів антени. Вказаний недолік викликаний, як використанням вузькосмужних елементів, так і властивістю зв'язаних резонансних елементів зменшувати смугу пропускання всього пристрою при збільшенні їх кількості. Технічною задачею, на вирішення якого спрямований винахід, є розширення смуги пропускання антен направленої дії. Для вирішення поставленої задачі в антені широкосмуговій, яка містить активний шлейфвібратор та розташовані паралельно йому вздовж спільної осі не менш як три пасивні вібратори, один з яких як рефлектор, а інші, що розташовані з протилежного боку активного вібратора, як директори, згідно з винаходом, активний шлейф-вібратор виконаний з подовжніми прорізами різної довжини і зрізаними під кутом краями, рефлектор виконаний у вигляді зрізаного з протилежних сторін диска, а директори виконані подовженими до півтори довжини середньої робочої хвилі антени, зігнутими у вигляді рівнобедреної трапеції з подовжніми прорізами різної довжини та зрізаними під кутом краями. Для зручності узгодження з коаксіальним фідером, активний шлейф-вібратор може бути виконаний у вигляді несиметричного шлейфа з прорізами різної довжини з одного боку, при цьому прорізаний бік шлейф-вібратора приєднаний до центрального провідника коаксіального фідера, а бік з суцільною пластиною приєднаний до зовнішнього обплетення коаксіального фідера. Довжину прорізів в активному вібраторі вибирають з умови здобуття необхідної смуги пропускання антени. При цьому шлейфи, утворені найбільш довгими прорізами, резонують на нижній частоті роботи антени, а шлейфи, утворені найбільш короткими прорізами, забезпечують роботу антени на верхніх частотах її смуги пропускання. Ширина пластини активного вібратора і кількість прорізів вибирають з умови забезпечення необхідної нерівномірності робочих характеристик антени. Довжина пластини директора вибрана з умови збудження в ній трьох півхвиль електричних коливань на середній частоті роботи антени. Як і в активному вібраторі, шлейфи директора, утворені найбільш довгими прорізами, резонують на нижній частоті роботи антени, а шлейфи, утворені найбільш короткими прорізами, забезпечують роботу антени на верхніх частотах її смуги пропускання. Ширина пластини директора і кількість прорізів так само вибирають з умови забезпечення необхідної нерівномірності робочих характеристик антени. Прорізи різної довжини, виконані в активному вібраторі і в директорові забезпечують розширення смуги пропускання цих елементів і антени в цілому. Так само як і усікання з протилежних сторін диска рефлектора. Вигин подовженого директора в рівнобедрену трапецію дозволяє йому, працюючи як один резонансний елемент, виконувати функцію двох директорів, тому зростання коефіцієнтів направленої дії і посилення антени не викликає зменшення смуги її пропускання. Антена може працювати як з симетричним фідером, так і з не симетричним коаксіальним фідером. В останньому випадку для поліпшення узгодження з коаксіальним фідером, активний вібратор виконують у вигляді несиметричного шлейфа, що прорізаний з одного боку. Суть винаходу пояснюється кресленнями. Фіг.1. Загальний вигляд широкосмугової антени. Фіг.2. Вигляд окремих елементів антени широкосмугової. Фіг.3. Вигляд струмів, що протікають по директору, і їх напрями. На Фіг.1 показаний загальний вигляд антени широкосмугової. Антена включає активний шлейф-вібратор 1, приєднаний до фідера 2. По заду шлейф-вібратора розташований рефлектор 3, а попереду - зігнутий у вигляді трапеції директор 4. На Фіг.2-4 показані окремі елементи антени широкосмугової. На Фіг.2 показана розгортка симетричного, а на Фіг.3 несиметричного активного шлейф-вібратора 1. Розгортка директора 4 1 UA 97743 C2 5 10 15 20 25 30 показана на Фіг.4. Виконані з одного боку несиметричного шлейф-вібратора 1 прорізи забезпечують його узгодження з коаксіальним фідером 2, без додаткових пристроїв, чим допомагають зберегти смугу пропускання антени на рівні смуги пропускання окремих її елементів. На Фіг.5 показані розподіл амплітуд і напрями струмів, що протікають по директору 4. Поточні в по підставах трапеції струми і1, і2 та і3 збігаються з напрямом струму у шлейфвібраторі і підсилюють фронтальне випромінювання антени. В той час, як струми і 4 та і5 у трапеції, що протікають по її ребрах, направлені в зустрічному напрямі і компенсують бічне випромінювання антени. Тим самим формується головний пелюсток фронтального випромінювання антени широкосмугової при мінімальному рівні бічного і зворотного випромінювання. Працює антена таким чином. Під впливом електричної енергії, що надходить з фідера, при праці антени як передавальної, або під час вступу з ефіру електричного сигналу, при праці антени як приймальної, в активному шлейф-вібраторі виникають електричні коливання. Оскільки активний шлейф-вібратор містить прорізи різної довжини, а його краї зрізані під кутом, в ньому можуть виникнути електричні коливання в широкій смузі частот. Електричні струми, поточні в активному шлейф-вібраторі, в результаті електромагнітного зв'язку, збуджують електричні коливання в пасивних вібраторах. При цьому розміри пасивних вібраторів і їх видалення від активного шлейф-вібратора вибрані таким чином, що рефлектор віддзеркалює електромагнітний сигнал і повертає його у напрямі активного шлейф-вібратора, а директор навпроти підсилює рівень випромінювання в своєму напрямі. Таким чином, антена формує однобічне випромінювання у напрямі директора. У свою чергу, розміри і форма директора вибрані таким чином, щоб струми і 1, і2 та і3 (Фіг.5), поточні в ньому паралельно струму активного шлейф-вібратора, підсилювали фронтальне випромінювання антени. Тоді як струми і4 та і5 (Фіг.5), що протікають в директорові перпендикулярно струму в шлейф-вібраторі, спрямовані назустріч один одному і компенсують бічне випромінювання антени. Все це забезпечує антені значний рівень фронтального випромінювання і мінімальні значення випромінювання в бічному і задньому напрямках. Тоді як прорізи різної довжини, виконані у шлейф-вібраторі і директорові забезпечують розширення смуги пропускання цих елементів і антени в цілому, що є технічною задачею на вирішення якого спрямований винахід. Таким чином, досягаються високі електричні і експлуатаційні характеристики антени широкосмугової, що дає значний техніко-економічний ефект. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 1. Антена широкосмугова, що містить активний шлейф-вібратор та розташовані паралельно йому вздовж спільної осі щонайменше три пасивні вібратори, один з яких виконує функцію рефлектора, а інші, що розташовані з протилежного боку шлейф-вібратора, виконують функцію директорів, яка відрізняється тим, що активний шлейф-вібратор виконаний з подовжніми прорізами різної довжини і зрізаними під кутом краями, рефлектор виконаний у вигляді зрізаного з протилежних сторін диска, а директори виконані подовженими до півтори довжини середньої робочої хвилі антени, зігнутими у вигляді рівнобедреної трапеції з подовжніми прорізами різної довжини та зрізаними під кутом краями. 2. Антена за п. 1, яка відрізняється тим, що активний шлейф-вібратор виконаний у вигляді несиметричного шлейфа з прорізами різної довжини з одного боку, при цьому прорізана сторона шлейф-вібратора приєднана до центрального провідника коаксіального фідера, а сторона з суцільною пластиною приєднана до зовнішнього обплетення коаксіального фідера. 2 UA 97743 C2 Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3