Проектирование антенны типа «Волновой канал». Принципиальная схема устройства

Номер группы

Номер по журналу преподавателя

Номер зачетной книжки

Номер зачетной книжки + номер по журналу преподавателя

6

18

0702887

0702905

Тип антенны, ее вид

Частота

Мощность

(Вт)

Ширина ДН по

Уровню половинной мощности

(градусы)

Уровень боковых лепестков

dB

Доп. данные (из табл. 4,5,6)

«волновой канал».

Передающая.

15,6 МГц

10Вт

40 градусов

13

(54) Телевизионная двухканальная антенна

Формула полезной модели

1. Телевизионная двухканальная антенна типа волновой канал, предназначенная для приема телевизионных сигналов, состоящая из несущей стрелы, на которой расположены пассивный рефлектор, активный петлевой вибратор, длина которого соответствует половине длины волны низкочастотного канала, первый двойной директор, образованный из двух одинаковых элементов, длина которых соответствует половине длины волны высокочастотного канала и нескольких дополнительных директоров, отличающаяся тем, что оба элемента первого двойного директора, последующие директоры, рефлектор и стрела антенны располагаются в одной плоскости.

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что элементы первого двойного директора могут быть одинаковой длины или различаться по длине не более чем на 10%, при этом более длинный элемент располагается со стороны петлевого вибратора.

(54) СПОСОБ СВЕРТЫВАНИЯ-РАЗВЕРТЫВАНИЯ АНТЕННЫ РЛС МЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА И ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

(57) Реферат:

1. Способ свертывания-развертывания антенны объемной конструкции, отличающийся тем, что для свертывания антенны без ее демонтажа сначала объемную конструкцию преобразуют в «плоскую» за счет поворота излучателей, затем уменьшают ее вертикальный размер и приводят в габариты транспортного средства за счет «переломов» и(или) телескопического сложения несущих конструкций и компактно укладывают ее по периферии транспортного средства, освобождая место для размещения другого оборудования РЛС, а развертывание антенн из транспортного положения в рабочее производят в обратном порядке.

2. Антенна объемной конструкции, состоящая из ряда излучателей типа «волновой канал», установленных попарно в два этажа на подкосах, закрепленных на траверсе, состоящей из нескольких частей, отличающаяся тем, что излучатели дополнены устройствами поворота вокруг своих осей в точке крепления, подкосы выполнены из двух частей, соединенных шарнирами или телескопически, а части траверсы соединены шарнирами для ее перелома и укладки антенны по периферии транспортного средства.

(54) АНТЕННА ТИПА ВОЛНОВОЙ КАНАЛ С НОВЫМ АКТИВНЫМ ВИБРАТОРОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к линейно-поляризованным осевого излучения с повышенной полосой пропускания антеннам, имеющим более простую конструкцию возбудителя по сравнению с известными, и может быть использовано в телевидении, радиовещании, радиосвязи. Антенна содержит ряд параллельных цельных вибраторов и отличается тем, что на обратной стороне диэлектрической пластины применено согласующе-симметрирующее устройство в виде параллельного на половине длины активного вибратора четвертьволнового разомкнутого шлейфа и дополнительных перпендикулярных шлейфов, причем центральный проводник коаксиального волновода присоединяется к середине вибратора, а внешний проводник - к шлейфам. Для расширения диапазона частот помимо основного в качестве активного вибратора используются другие вибраторы-директоры, для чего под каждым из них расположено согласующе-симметрирующее устройство и присоединен коаксиальный фидер. Для настройки антенны используются поперечные пазы на плечах плоских активных вибраторов и основных шлейфах согласующе-симметрирующего устройства.

(54) БОРТОВАЯ АНТЕННА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенным устройствам метрового диапазона. Цель: упрощение конструкции, снижение трудоемкости настройки, улучшение эксплуатационных характеристик и обеспечение устойчивой радиосвязи транспортного средства со стационарной антенной на участке подхода транспортного средства к остановочному пункту. Бортовая антенна транспортного средства содержит активный вибратор, рефлектор и директор, конструктивно объединенные в виде направленной антенны типа "волновой канал" метрового и дециметрового диапазонов волн. Новым в устройстве является то, что активный вибратор, рефлектор и директор выполнены в виде асимметричных элементов половинного, относительно симметричных антенн, размера и установлены в плоскую монтажную планку, имеющую сплошное механическое и электрическое соединение с материалом крыши транспортного средства, при этом направленная антенна образована ее реальными элементами и их зеркальными отображениями в проводящем экране, которым является крыша транспортного средства, активный вибратор подсоединен к фидеру через согласующий трансформатор, а директор и рефлектор установлены в монтажную планку с возможностью регулировки их положения с последующей фиксацией положения по результатам настройки. [9]

1.3. Обзор статей.

1.3.1. Печатные директорные антенныс новой интегрированной структурой ключевого фрагмента

А. П. Горбачёв, Д. С. Елуков.

Рассмотрены особенности и характеристики печатных многоэлементных директорных антенн на основе нового ключевого интегрированного фрагмента, включающего в себя печатный дилольный возбудитель, симметрирующее устройство и рефлектор; предложена структура такой печатной антенны; представлены результаты моделирования и тестирования пятиэле-ментной печатной директорнои антенны.

Введение.

Известно, что многоэлементные директорные антенны (МДА) являются компонентами излучающих систем в телекоммуникационных проектах дециметрового диапазона, использующих линейную поляризацию радиосигналов. Это обусловлено приемлемой широкополосностью (относительная полоса рабочих частот составляет ~6...8%) таких антенн при их питании коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением, равном 50 или 75 Ом, а также высокой степенью линейности поляризации (уровень кросс-поляризационного излучения в упомянутой относительной полосе частот остается ниже -22...- 27 дБ), что позволяет задействовать при радиопеленгации или радиопозиционировании селекцию принимаемых сигналов не только по положению в пространстве «сигарообразной» диаграммы направленности МДА, но и ее плоскости поляризации, которая, проходя через направление главного максимума диаграммы направленности и ось дипольного возбудителя, может быть повернута вокруг этого направления на произвольный угол.

В настоящее время осуществляется модернизация МДА за счет использования вместо объемных цилиндрических элементов печатных проводников, сформированных на обеих сторонах диэлектрической подложки по технологии полосковых (травление медной фольги с пробельных мест) или микрополосковых (вакуумное осаждение меди на требуемых участках) микросхем. Об этом свидетельствуют результаты недавно опубликованных работ, причем модернизация осуществляется   за   счет   использования   новых структур ключевого фрагмента (КФ) директорнои антенны, включающего в себя печатные: диполь-ный возбудитель; симметрирующее устройство; рефлектор. Реализация именно этого фрагмента сопровождается значительными трудностями конструктивно-компоновочного характера, так как в классических директорных антеннах расстояние от рефлектора до дипольного возбудителя составляет порядка 0,1...0,2𝝀_с, где 𝝀_с =3*10⁸/f_с -длина волны оптимального (наилучшего) согласования антенны с питающим коаксиальным кабелем. В то же время, печатная реализация директоров, отстоящих друг от друга и от возбудителя на расстояние порядка 𝝀_с /3, не встречает затруднений. Поэтому представляется актуальной задача упрощения печатной реализации директорнои антенны за счет поиска новой интегрированной структуры ее ключевого фрагмента.

Цель работы - проанализировать новую печатную структуру, интегрирующую в одном фрагменте дипольный возбудитель, симметрирующее устройство и рефлектор, а также исследовать поляризационные и направленные характеристики многоэлементных директорных антенн с использованием предложенной структуры их ключевого фрагмента.

Структура  МДА  с   предлагаемый   ключевым

фрагментом. Топология исследуемой директорнои антенны, реализованной на двухстороннем фольгированном диэлектрике ФАФ - 4 (е, = 2,5), толщиной H = 1,5 мм (рис. 1) включает в себя следующие элементы:

Рис.1 Топология исследуемой антенны на лицевой стороне (ЛС) заготовки: три директора Д1, Д2, ДЗ; правая половина дипольного возбудителя (ППВ); питающая несимметричная полосковая линия (НПЛ) с волновым сопротивлением р₀ = 75 Ом;

на обратной стороне (ОС) заготовки: левая половина дипольного возбудителя (ЛПВ), симметрирующее устройство (СУ), содержащее отрезок связанных регулярных полосковых линий на «подвешенной» подложке, коротко замкнутых на стороне источника сигнала заземленным участком металлизации, обе кромки (я - bи с - d) которого играют роль рефлектора. При этом ППВ является продолжением питающей несимметричной полос-ковой линии (рис. 1,а), а ЛПВ - продолжением верхней (рис. 1,б) части левой половины симметрирующего устройства, имеющего форму «ласточкина хвоста». В топологии предусмотрены также согласующие зазоры (СЗ) по обеим сторонам основания (зоны короткого замыкания) «ласточкина хвоста», необходимые для того, чтобы не изменять его длину L_v(или, что то же, длину отрезка связанных линий) при подборе расстояния S_Rмежду кромками а - b, с - d(выполняющими функцию рефлектора) и смежными с ними кромками правой и левой половин печатного диполя. Очевидно, что ППВ и ЛПВ лежат в разных плоскостях и, строго говоря, не являются «соосными». Однако толщина подложки H невелика и «несоосностью» в 1,5 мм на частотах дециметрового диапазона вполне можно пренебречь.

В исследуемой директорной антенне задействованы три директора, так как большее их число не приводит к заметному улучшению характеристик антенны, хотя существенно увеличивает ее размер в направлении оси Y(орт у₀) максимального излучения, ортогонального параллельным возбудителю, рефлектору и директорам.

В предлагаемой структуре ключевого фрагмента, интегрирующего функции дипольного возбудителя, симметрирующего устройства и рефлектора, интенсивность излучения «назад» (в сторону источника возбуждения) значительно снижается. Это снижение, в отличие от классических объемных МДА с цилиндрическим рефлектором, обусловлено влиянием кромок а - bи с - dзаземленного участка металлизации, что способствуют концентрации излучения «вперед» (т. е. в направлении директоров). При этом СВЧ-сигнал в требуемом (например, по уровню входного K_стU=1,5) рабочем диапазоне частот f_L…f_R  подается в антенну по коаксиальному кабелю, центральный проводник которого соединяется гальванически (пайкой или разъемом) с началом питающей НПЛ (точка А на рис. 1,а). Наружный проводник кабеля также гальванически соединяется с противоположной точкой Б (рис. 1,б) заземленного участка металлизации на обратной стороне подложки. Таким образом, металлизация обратной стороны выполняет функции не только рефлектора, симметрирующего устройства и, частично, дипольного возбудителя (формируя левую его половину), но и является возвратной проводящей плоскостью питающей НПЛ.

В результате, на проводящей поверхности ППВ протекает поверхностный ток проводимости, имеющий значимую составляющую только по орту х0, переходящий в ток смещения, локализованный в пространстве, окружающем возбудитель. При этом толщина диэлектрической подложки, являющейся несущим конструктивным элементом печатной директорной антенны, практически не влияет на интенсивность токов смещения в дециметровом диапазоне частот. Поэтому ток смещения приводит к возникновению поверхностного тока проводимости той же интенсивности на проводящей поверхности ЛПВ, причем направление имеющих одинаковую интенсивность токов проводимости в обеих половинах дипольного возбудителя (т. е. как в ППВ, так и в ЛПВ) в системе координат xyz (рис. 1) одинаково и ориентировано по орту х0. Очевидно, что по отношению к клеммам питания печатного дипольного возбудителя упомянутые поверхностные токи проводимости протекают в противофазе.

Таким образом, при правильном настройке (при соответствующем подборе геометрических размеров) КФ возникает интенсивное излучение электромагнитной энергии в направлении оси  у (орт у₀). В то же время излучение в направлении отрицательных значений (орт у₀) будет ослаблено из-за наличия заземленной металлизированной поверхности, являющейся «возвратным» проводником питающей несимметричной полосковой линии. Наличие пьедестала в форме «ласточкина хвоста» способствует симметрированию и согласованию дипольного возбудителя с коаксиальным кабелем в полосе частот 𝛥f = f_R- f_L. При этом следует подчеркнуть, что на уровень входного коэффициента стабилизации по напряжению К_стU антенны, толщина подложки оказывает существенное влияние и должна быть учтена при оценивании качества согласования.

Гораздо меньшее влияние оказывает подложка на форму и параметры диаграммы направленности МДА в дальней зоне Фраунгофера, так как ее форма (и, следовательно, степень концентрации излучаемой электромагнитной энергии в том или ином направлении пространства) определяется длиной £д и расположением директоров, а также расстоянием от возбудителя до кромок а ~ bи с -dзаземленного проводника и их протяженностью I_ld. Эффективная концентрация излучения в направлении орта у₀ может быть достигнута лишь в ограниченном рабочем диапазоне частот 𝛥f = f_R- f_L так как при изменении длины волны (Л) СВЧ-генератора изменяются