АНТЕННА ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ

Техническое решение (полезная модель) относится к антенной технике, в частности, к конструированию антенн поверхностных электромагнитных волн.
Известна антенна Г.Бевереджа (ОБ), содержащая проводник, расположенный над подстилающей поверхностью с относительной диэлектрической проницаемостью ε, магнитной проницаемостью µ и удельной проводимостью σ. [1].
Недостатком данной антенны является ее низкая эффективность, обусловленная ограниченными функциональными возможностями.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является антенна К.Харченко (ОБ-Е), содержащая проводник, расположенный над подстилающей поверхностью с относительной диэлектрической проницаемостью ε, магнитной проницаемостью µ и удельной проводимостью σ. [2].
Недостатком этой антенны является ее низкая эффективность, обусловленная ограниченными функциональными возможностями.
В основу предложенного технического решения положена задача создания такой антенны поверхностной электромагнитной волны, которая позволит обеспечить более высокую эффективность за счет расширения ее функциональных возможностей.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в антенне поверхностной электромагнитной волны, содержащей проводник, расположенный над подстилающей поверхностью с относительной диэлектрической проницаемостью ε, магнитной проницаемостью µ и удельной проводимостью σ, дополнительно вводится излучатель, установленный на поверхности проводника.
На фиг.1 изображена антенна поверхностной электромагнитной волны.
Антенна поверхностной электромагнитной волны содержит проводник 1, подстилающую поверхность 2 и излучатель 3.
Проводник 1 антенны поверхностной электромагнитной волны расположен над подстилающей поверхностью 2 с относительной диэлектрической проницаемостью ε, магнитной проницаемостью µ и удельной проводимостью σ. Излучатель 3 установлен на поверхности проводника 1. Излучатель 3 может быть выполнен в виде приемного, передающего или приемо-передающего антенного элемента. Проводник 1 антенны поверхностной электромагнитной волны может быть выполнен в виде одиночного провода, в виде группы проводов, в виде проводящей поверхности, имеющих произвольную форму и произвольные габаритные размеры. Излучатель 3 может быть выполнен в виде направленного в заданном секторе углов или всенаправленного по азимуту излучателя. Высота h проводника 1 над подстилающей поверхностью 2 определяется заданными техническими требованиями и может изменяться в больших пределах, включая вариант, когда высота (h) равна нулю, то есть когда проводник 1 расположен на подстилающей поверхности 2. Излучатель 3 может быть выполнен в виде следующих конструкций и типов. В виде одиночного элемента или решетки из несимметричных или симметричных вибраторов. В виде одиночного элемента или решетки из рупорных антенн произвольного сечения. В виде одиночного элемента или решетки из зеркальных параболических или параболоцилиндрических антенн. В виде одиночного элемента или решетки из логопериодических антенн. В виде одиночного элемента или решетки из щелевых антенн. В виде одиночного элемента или решетки из линзовых антенн. В виде одиночного элемента или решетки из микрополосковых антенн. В виде одиночной активной антенны или активной фазированной антенной решетки (АФАР). В виде одновитковой или многовитковой рамочной антенны. В виде конического или биконического вибратора. В виде дискоконусного антенного элемента или антенной решетки из них.
Предложенная конструкция антенны поверхностной электромагнитной волны позволяет повысить ее эффективность и проектировать высокоэффективные антенны поверхностной электромагнитной волны за счет применения в качестве излучателя 3 хорошо известных и широко используемых в промышленности антенн и антенных устройств. Это и расширяет ее функциональные возможности. Кроме того, установка излучателя 3 на поверхности проводника 1 позволяет повысить эффективность антенны за счет уменьшения влияния подстилающей поверхности 2 и снижения потерь (например, снижение потерь в земле и нагрузке).
Антенна поверхностной электромагнитной волны (в режиме передачи) работает следующим образом.
a2
a2
а2
а2
a2
а2
Известно, что поверхностная электромагнитная волна может возбуждаться и распространяться над слоем диэлектрика на металлическом проводе, над слоем диэлектрика на плоском экране и над ребристой структурой. Что касается границы раздела двух сред в виде цилиндрического провода или проводящей плоскости, то при условии, когда σ/ωε>>1 (60λσ/ε>>1) может распространяться поверхностная электромагнитная волна. Следует отметить, что σ и ε это проводимость и диэлектрическая проницаемость второй среды соответственно, ω - частота, λ - длина волны. (См. Г.З.Айзенберг. Антенны ультракоротких волн. Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио. Москва 1957. с.99-106; Г.Т.Марков, А.Ф.Чаплин. Возбуждение электромагнитных волн. М: «Радио и связь» 1983 г. с.201-202). Излучатель 3 возбуждает поверхностную электромагнитную волну, которая распространяется вдоль поверхности проводника 1. Технические характеристики предложенной антенны поверхностной электромагнитной волны определяются конструкцией и характеристиками выбранного излучателя 3, типом, конструкцией и габаритными размерами проводника 1, параметрами подстилающей поверхности 2, ее относительной диэлектрической проницаемости ε, магнитной проницаемости µ и удельной проводимости σ.
Оптимальный выбор всех этих составляющих позволит спроектировать высокоэффективную антенну поверхностной электромагнитной волны за счет расширения ее функциональных возможностей. При увеличении длины проводника в направлении распространения максимум диаграммы направленности «прижимается» к поверхности проводника 1. В идеальном случае при бесконечных размерах проводника 1 в виде проводящей поверхности, имеющей бесконечную проводимость, можно увеличить коэффициент усиления или эффективную площадь антенны поверхностной электромагнитной волны по сравнению с тем же излучателем 3 в свободном пространстве в два раза. При этом максимум диаграммы направленности антенны поверхностной электромагнитной волны вертикальной поляризации будет находиться на поверхности проводника 1.
Таким образом получена антенна поверхностной электромагнитной волны, позволяющая обеспечить более высокую эффективность за счет расширения ее функциональных возможностей.
Источники информации.
1. Харченко К.П. KB антенны - рупоры без видимых стенок. - М.: РадиоСофт, 2003 г. с.9.
2. 1. Харченко К.П. KB антенны - рупоры без видимых стенок. - М.: РадиоСофт, 2003 г. с.22. - прототип.