Надширокосмугова тем-рупорна антена для систем виявлення об’єктів за поверхнею непрозорого середовища

Реферат: Надширокосмугова ТЕМ-рупорна антена для систем виявлення об'єктів за поверхнею непрозорого середовища містить ТЕМ-рупор з трапецеїдальних металевих пластин з подвійним зламом твірної. Між металевими пластинами в області останнього зламу твірної встановлена решітка з рівнобедрених трикутних діелектричних пластин товщиною d і періодом розташування Т так, щоб площина пластин була паралельна Е-площині і бічним сторонам ТЕМрупора, основа трикутних пластин лежить у площині апертури рупора і поперечні розміри основи решітки дорівнюють розмірам апертури антени, кут при вершинах діелектричних пластин дорівнює куту між трапецеїдальними площинами рупора, основи яких утворюють його апертуру. UA 100916 U (12) UA 100916 U UA 100916 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до радіотехніки і може бути використана в надширокосмугових (НШС) радіолокаційних системах підповерхневого зондування та в системах біорадіолокаціі. Відомі НШС ТЕМ-рупорні антени [1,2]. Вони являють собою рупорні антени без бічних стінок, усередині яких створюється поперечна електромагнітна (ТЕМ) хвиля. Ці антени використовуються як самостійні приймально-передавальні антени та опромінювачі дзеркальних антен в системах радіолокації, в високочастотних георадарах, біорадіолокаційних системах пошуку людей в завалах та їх виявлення за непрозорими стінами. Перевагою таких антен є висока ефективність і спрямованість випромінювання (великий коефіцієнт посилення і коефіцієнт спрямованої дії). До недоліків антен слід віднести великі габарити і неузгодженість вихідного опору антени з вхідним опором середовища, в якому або за яким розташований контрольований об'єкт, що знижує ефективність роботи радіолокаційної системи в цілому. Відома малогабаритна НШС-рупорно-мікросмужкова антена [3], яка при мінімальній висоті має максимальний коефіцієнт підсилення. Технічний результат досягається за рахунок того, що в антені об'єднуються позитивні якості двох різних типів антен: мікросмужкової антени і рупора. Антена сконструйована як комбінація мікросмужкового дискового випромінювача і металевого екрана рефлектора у вигляді фрагмента конічного рупора. Така комбінація двох типів антен дозволяє отримати оптимальний розподіл поля в апертурі антени, що збігається з розподілом поля в подібній, але більш високій рупорній антені конічної форми. Недоліком антени є її неузгодженість із середовищем поширення радіохвиль, якщо антена розташовується безпосередньо на поверхні цього середовища, що обмежує її використання в системах виявлення об'єктів за непрозорою поверхнею. Відома НШС-рупорна антена [4]. Вона являє собою ТЕМ-рупор, у якого простір між провідними пластинами повністю заповнене діелектриком. Такий рупор має великий коефіцієнт посилення і за рахунок підбору діелектричної проникності діелектрика його можна узгодити з непрозорим середовищем. Недоліком антени є той факт, що узгодження антени і підвищення ефективності її використання можна здійснити тільки для одного виду непрозорого середовища. Це, наприклад, може бути тільки цегляна стіна або тільки асфальтове покриття. З іншими середовищами антена буде не узгоджена. Найбільш близьким по технічній суті до пристрою, що заявляється, є рупорна антена у вигляді ТЕМ-рупора з подвійним зламом твірної [5]. Уздовж осі антени за межами її апертури в Е-площині розташована прямокутна діелектрична пластина з фторопласту, яка своєю вузькою гранню примикає до апертури рупора. Подвійний злам твірної рупора дозволяє зменшити габарити антени [6], а за рахунок концентрації поля поблизу діелектричної пластини забезпечується зменшення її ширини діаграми спрямованості передусім у Н-площині і тим самим зростає її коефіцієнт підсилення. Недоліком антени є неможливість її узгодження з непрозорим середовищем, якщо діелектричні параметри середовища будуть змінюватися. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити максимальну передачу потужності випромінювання передавального пристрою від антени в середовище, яке зондується, з метою збільшення дальності виявлення об'єкта за поверхнею середовища. Задача вирішується за рахунок того, що в надширокосмуговій ТЕМ-рупорній антені для систем виявлення об'єктів за поверхнею непрозорого середовища, яка містить ТЕМ-рупор з трапецеїдальних металевих пластин з подвійним зламом твірної, між металевими пластинами в області останнього зламу твірної встановлена решітка з рівнобедрених трикутних діелектричних пластин товщиною d і періодом розташування Т так, щоб площина пластин була паралельна Еплощині і бічним сторонам ТЕМ-рупора, основа трикутних пластин лежить у площині апертури рупора і поперечні розміри основи решітки рівні розмірам апертури антени, кут при вершинах діелектричних пластин дорівнює куту між трапецеїдальними площинами рупора, основи яких утворюють його апертуру, при цьому період решітки Т в апертурі рупора визначається з рівня Т=dεr cp(εr-1)/εr(εr cp-1), (1) де εr - відносна діелектрична проникність трикутних пластин, εr cp - відносна діелектрична проникність непрозорого середовища в місці його контакту з антеною. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями фіг. 1 … фіг. 3, на яких представлена конструкція запропонованого пристрою. На фіг. 1 зображений вид спереду, на фіг. 2 - вид зверху, на фіг. 3 - вид збоку. Надширокосмугова ТЕМ-рупорна антена являє собою дві металеві пластини 1 трапецеїдальної форми. Основи трапецій лежать у площині апертури антени, а вершини 1 UA 100916 U 5 10 15 20 25 трапецій утворюють горловину рупора. Площини пластин в горловині рупора розташовані під кутом α один до одного. При певній від горловини рупора відстані відбувається стрибкоподібне збільшення кута між площинами пластин (злам твірної рупора 2). Новий кут між площинами пластин θ стає більше кута α. Далі на певній відстані від першого зламу твірної відбувається другий злам твірної рупора, при цьому новий кут між площинами пластин β стає більше кута θ. Всередині рупора періодично з періодом Т