SU1741205A1 - Антенна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к антенной технике и может быть использовано в антеннах , содержащих резонатор малой по сравнению с длиной рабочей волны глубины , в раскрыве которого расположен слой диэлектрика с нанесенными на него металлическими площадками, емкостна  проводимость которого компенсирует индуктивную проводимость резонатора Целью изобретени   вл етс  увеличение КПД за счет снижени  потерь в емкостной проводимости и расширение полосы рабочих частот. Антенна содержит резонатор 4 глубиной не более 0,06 Я, на дне которого расположен возбудитель 5, например, в виде металлической полосы. Раскрыв резонатора 4 закрыт слоем 2 диэлектрика, на обеих сторонах которого размещены частично перекрывающиес  пр моугольные металлические площадки 1 размером не более 0,03 длины рабочей волны А, образующие между собой емкости. Положительный эффект достигаетс  за счет введени  свободных от металлизации полос на слое диэлектрика параллельных пол ризации, и выбора соотношений размеров пр моугольных металлических площадок. 1 з. п. ф-лы, 1 табл , 5 ил сл

Description

фиг 1

Предлагаема  антенна предназначена дл  излучени  или приема электромагнитных волн.

Известна антенна с плоским емкостным листом, представл юща  собой полый объ- емный пр моугольный резонатор, одна из металлических стенок которого с наибольшей площадью заменена емкостным листом. Через эту полупрозрачную стенку происходит излучение , она  вл етс  раскрывом антенны.

Емкостный лист представл ет собой плоскую структуру из электрических емкостей . Конструктивно это тонка  диэлектрическа  пластина, на обе стороны которой нанесены тонкие параллельные металличе- ские перекрывающиес  ленты. На кра х емкостного листа по всему его периметру ленты соединены с четырьм  металлическими стенками резонатора.

Обычные габариты такой антенны не бо- лееО,15АхО,15АхО,05А, причем 0,15АхО,15А- это размеры емкостного листа, а 0,051- глубина резонатора. Мала  глубина резонатора 0,05 А и менее получаетс  вследствие использовани  емкостного листа, когда воз- можен низкочастотный (нулевой) резонанс, при котором тангенциальное электрическое поле перпендикул рно лентам. Резонатор антенны согласуетс  с коаксиальным кабелем при помощи апериодического возбуди- тел  - петли св зи.

Така  антенна не  вл етс  оптимальной по КПД и широкополосности. Потери энергии вызываютс  противоположно направленными токами на кромках каждой ленты. Эти токи не основные, они текут вдоль кромок лент, т.е. поперек пол ризации, и вызываютс  составл ющей магнитного пол , пронизывающей емкостный лист. Основные токи текут поперек лент, т.е. по направле- нию пол ризации.

Кромочные токи реактивны, они увеличивают добротность антенны, что снижает ее широкополосность. Друга  причина уменьшени  широкополосности состоит в возбуждении резонатора антенны при помощи апериодической (не резонансной) петли св зи. Такому возбуждению присуща узкополосна  одновпадинна  частотна  крива  КСВ. Кроме того, такое возбуждение не позвол ет получить согласование с питающим кабелем при габаритах антенны более 0,15Ах 0,15АхО,05 А,

Цель изобретени  - увеличение КПД и ширины полосы рабочих частот.

Дл  увеличени  КПД необходимо существенно ослабить паразитные кромочные (не основные) токи. Этого можно добитьс , разорвав сплошные перекрывающиес  ленты на малые части - металлические площадки. Металлические площадки перекрываютс  по направлению поперек прежних лент и не перекрываютс  вдоль них. Кромочные токи ослабл ютс , но не исчезают. Они переход т в замкнутые (вихревые) токи, циркулирующие по периметрам площадок. Дл  дальнейшего ослаблени  вихревых токов необходимо увеличивать долю устраненных участков металла , но до определенного значени , так как иначе может увеличитьс  сопротивление дл  основных токов, т.е. существует оптимальна  дол  устраненного металла.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследовани  привод т к следующим оптимальным соотношени м, обеспечивающим максимум КПД, минимум добротности Q и резонанс на заданной длине волны А: q/cr 0,5 - 0,8А: а 0,03 А; ь 0,03 А;

b + 2д

CT((q+6)e.

В этих соотношени х р- величина перекрыти ; b - период расположени  металлических площадок в р ду по направлению пол ризации а - период расположени  р дов; q - ширина пр моугольных металлических площадок перпендикул рно пол ризации.Т- глубина резонатора,д-толщина сло  диэлектри- ка,Ј-относительна  проницаемость диэлектрика.

Дальнейшее увеличение ширины полосы рабочих частот (при минимальной добротности Q) достигаетс  за счет применени  резонансного возбудител , настроенного на резонансную частоту антенного резонатора, что дает широкополосную двухвпадинную кривую КСВ. Резонансный возбудитель установлен параллельно основанию корпуса антенны симметрично над его центром по направлению пол ризации и выполнен в виде металлической полосы с размерами (0,1-0,3)А х (0,02- 0,06) А. Концы полосы замкнуты на корпус и она разорвана в центре. К разрыву подключены конденсатор настройки и кабель питани  с согласующим конденсатором в центральном проводнике. Кабель проложен вдоль полосы. Св зь между резонатором и возбудителем , вли юща  на форму кривой КСВ, регулируетс  рассто нием полосы от основани  корпуса, а согласование с кабелем - конденсатором св зи. В отличие от апериодического предлагаемый резонансный возбудитель позвол ет возбуждать антенны с большими размерами, но не более 0,3 АхО,3 А хО,06 А.

С точки зрени  колебательных процессов предлагаема  антенна работает как система двух св занных колебательных контуров . Однако дл  габаритов антенны более 0,1 АхО,1 АхО,05 А така  аналоги  не вполне точна,

Предлагаема  антенна допускает двух- канальный вариант. Дл  получени  второго канала с перпендикул рной пол ризацией, независимой резонансной частотой и независимой регулировкой от первого в емкостный лист ввод тс  дополнительные р ды перекрывающихс  металлических площадок , перпендикул рные первым, и дополнительный перпендикул рный возбудитель. Поскольку степень заполнени  поверхности диэлектрика металлом увеличиваетс  за счет введени  дополнительных р дов, то необходимо уменьшить ширину q металлических площадок обоих каналов, чтобы степень заполнени  была прежней.

На фиг. 1 схематично показана антенна, разрез, где 4 - корпус; 5 - металлическа  полоса возбудител ; 6 - конденсатор настройки; 7 - согласующий конденсатор; 8 - коаксиальный кабель (оплетка припа на к полосе 5 возбудител ), у - направление по- л ризации, д - толщина сло  диэлектрика; Т- глубина резонатора.На фиг,4 показан фрагмент емкостного листа,состо щего из верхних металлических площадок 1 диэлектрической пластины 2,нижнихметаллическихплощадокЗ,образующих с верхними площадками р ды перекрывающихс  площадок по направлению пол ризации у.Пока- заны обозначени  размеров, вход щие в описанные выше оптимальные соотношени .

На фиг. 2 и 3 показаны варианты емко- стного листа дл  двухканальной антенны (обозначени  1, 2, 3 как и на фиг. 4), Один канал обеспечивает пол ризацию пол  по оси х, другой - по оси у. На фиг. 5 показано устройство двухканальной антенны с емко- стным листом, построенным по фиг. 2.

В качестве примера приведена двухканаль- на  антенна габаритами 0,ЗАхО,ЗД хО,05Я. Несущим элементом конструкции  вл етс  металлическа  обечайка (четыре боковые стенки резонатора размером 0,3 А хО,05 А кажда ). Металлическое основание резонатора (дно) конструктивно совмещено с возбудителем и выполнено методом фотопечати на одном листе фольгированного стеклотекстолита, С внешней стороны фольга полностью сохранена и по кромкам гальванически соединена (пайкой) с боковыми стенками (с обечайкой). На внутренней стороне стеклотекстолита сохранены только металлические полосы взаимно перпендикул рных возбудителей двух каналов. Концы полос возбудителей гальванически соединены с дном резонатора короткозамыкател ми , равномерно распределенными по ширине полосы. В, центре возбудител  оставлены островки фольги, к которым припа ны четыре подстроечных конденсатора (КТ4-25 с перекрытием 4-20 пф). Кабели питани  проход т по половинам полос возбудителей, оплетка гальванически соединена с полосой. Центральный проводник кабел  присоедин етс  через конденсатор к противоположной стороне полосы возбудител  за разрезом. Второй конденсатор присоединен к сторонам разреза. Центральна  часть возбудител  с конденсаторами и кабел ми схематично показана на фиг. 5. Емкостный лист выполнен методом фотопечати из листа стеклотекстолита с двухсторонним фольгированием по фиг. 2.

В таблице приведены значени  вы- играша по КПД и по ширине полосы частот предлагаемой антенны по отношению к прототипу, характеризующемус  дан- ными: h 0 (фиг. 4), апериодический возбудитель.

Таким образом, показано (теоретически и экспериментально), что оптимизаци  размеров структуры емкостного листа и использование резонансного возбудител  приводит к существенному улучшению основных параметров антенны: КПД и ширины полосы рабочих частот.

Claims (1)

1.Антенна, содержаща  экран, полость в экране, размеры которой не более 0,3А хО,3 А и глубина не более 0,06 А, где А- длина рабочей волны, возбудитель, расположенный на дне полости, входной коаксиальный кабель, присоединенный к возбудителю, параллельные возбудителю р ды пр моугольных металлических площадок, расположенных поочередно с взаимным перекрытием на двух сторонах сло  диэлектрика, установленного в раскрыве полости, причем крайние пр моугольные металлические площадки соединены с экраном, отличающа с  тем, что, с целью увеличени  КПД и ширины полосы рабочих частот, величина перекрыти  р, период b расположени  в р ду и ширина q пр моугольных металлических площадок, периода расположени  р дов , глубина полости Т, толщина д и проницаемость в сло  диэлектрика выбраны из соотношени 

q/ff 0,5 - (Ш;ст 0,03 А; .l , b - р 2 д;

од)ОА

р о .

4л2ТЬ(с{ + 5)е

2,Антенна по п. 1,отличающа с  тем, что возбудитель выполнен в виде металлической полосы, соединенной концами

с дном полости и снабженной разрезом в ее ны входной коаксиальный кабель и согласу- середине, к сторонам которого присоедине- ющие элементы.

Фиг.З

У