БИКОНИЧЕСКАЯ АНТЕННА С ЗАПОЛНЕНИЕМ МАТЕРИАЛОМ С ПЕРЕМЕННОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ

Предлагаемое устройство относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, а также в системах измерения напряженности поля и потоков мощности.
Известна биконическая антенна (Volakis John L. Antenna engineering handbook / John L. Volakis. - 4-е изд., - New York; London; Toronto: McGraw-Hill Education, 2007. - гл. 48, с. 48-4, рис. 48.1), выбранная в качестве прототипа (фиг. 1), выполненная в виде двух объемных соосных металлических конусов 1 и 2, обращенных друг к другу вершинами, соединенных с питающим коаксиальным кабелем и имеющих с ним электрический контакт: излучатель 1 соединен с центральной жилой кабеля 3, излучатель 2 соединен с оплеткой 4.
Устройство-прототип работает следующим образом.
При подаче сигнала через коаксиальный кабель ВЧ сигнала, благодаря электромагнитной связи между питающим кабелем и коническими излучателями 1 и 2, происходит возбуждение антенны. Благодаря широкополосным свойствам биконической антенны происходит значительное расширение полосы рабочих частот. Антенна может работать как на передачу, так и на прием, аналогичным образом.
Недостатками антенны-прототипа являются недостаточно широкая полоса рабочих частот (верхняя граничная частота принимает значение меньше желаемого), неудовлетворительная форма диаграммы направленности на высоких частотах.
Задачей предлагаемого устройства является расширение полосы рабочих частот, улучшение диаграммы направленности, а именно понижение уровня боковых лепестков диаграммы.
Техническим результатом настоящей полезной модели является более широкий диапазон рабочих частот до увеличения полосы частот на октаву, улучшенный коэффициент стоячей волны (КСВН) и улучшенные направленные свойства.
Технический результат достигается тем, что в биконической антенне с заполнением материалом с переменной диэлектрической проницаемостью, содержащей питающий коаксиальный кабель, состоящий из оплетки и центральной жилы, соединенный с коническими металлическими излучающими поверхностями таким образом, что центральная жила имеет электрический контакт с первым коническим излучателем, а оплетка - со вторым коническим излучателем, согласно полезной модели, в пространство между коническими излучателями введена линза, разделенная на блоки из материала, имеющего значение диэлектрической проницаемости тем большее, чем ближе блок к направлению, перпендикулярному оси антенны; при этом в диэлектрической линзе выполнены два соосных конических углубления, сопряженных соответственно с коническими металлическими излучающими поверхностями.
На фиг. 1 приведена схема устройства-прототипа.
На фиг. 2 представлена схема заявленного устройства.
Предлагаемая биконическая антенна с заполнением материалом с переменной диэлектрической проницаемостью содержит два конических металлических излучателя 5 и 6, расположенных соосно, вершинами друг к другу, соединенных с питающим коаксиальным кабелем и имеющих с ним электрический контакт: излучатель 5 соединен с центральной жилой кабеля 7, излучатель 6 соединен с оплеткой 8, а также линзу из диэлектрика, расположенную в пространстве между коническими излучателями, имеющую различные значения диэлектрической проницаемости в зависимости от направления, причем значение диэлектрической проницаемости остается постоянным в рамках каждого из 1…N составляющих линзу блоков 9 и принимает значение тем большее, чем ближе блок к направлению, перпендикулярному оси антенны.
Предлагаемая антенна работает следующим образом.
При подаче сигнала через коаксиальный кабель ВЧ сигнала, благодаря электромагнитной связи между питающим кабелем и коническими излучателями 5 и 6, происходит возбуждение антенны.
Благодаря компенсации разности хода лучей в апертуре антенны введением в пространство между коническими излучателями линзы, состоящей из блоков с различной диэлектрической проницаемостью, увеличивается ширина полосы рабочих частот и улучшается диаграмма в полосе. Диэлектрическая проницаемость выбирается таким образом, чтобы время распространения луча в направлении, перпендикулярном оси конусов, было равно времени в любом из направлений распространения. Положительный эффект будет достигнут, если диэлектрическая проницаемость блоков, расположенных в направлении, перпендикулярном оси конусов, будет наибольшей. Значение диэлектрической проницаемости блока должно быть тем меньше, чем больше угол между перпендикуляром к оси конусов и блоком.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая антенна имеет более широкий диапазон рабочих частот (до увеличения полосы частот на октаву), улучшенный коэффициент стоячей волны (КСВН) и улучшенные направленные свойства.