СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемые полезные модели относятся к радиотехнике дециметрового диапазона и могут быть использованы в качестве слабонаправленного приемопередающего УКВ вибратора, элемента антенной решетки или облучателя зеркальной антенны.
Из уровня техники известны:
«Симметричный вибратор с коническими плечами» [1]; В [1] приводится график частотной зависимости КБВ (коэффициент бегущей волны) в фидере с волновым сопротивлением равным волновому сопротивлению вибратора, подтверждающий способность работы симметричного вибратора с коническими плечами в семикратном и даже более широком диапазоне. При этом для реализации максимально широкой полосы согласования с фидером длина плеч вибратора должна быть значительно больше 0,2λ, и не указан способ запитки симметричного вибратора с помощью стандартной коаксиальной линии.
«Симметричный вибратор» [2]. Изобретение относится к радиотехнике метрового диапазона и обеспечивает уменьшение габаритов симметричного вибратора. Симметричный вибратор содержит два плеча, установленные на двух параллельных стойках, суммарная длина плеча и металлической стойки выбрана в пределах (0,25-0,34)λ, где λ - длина рабочей волны, а расстояние от точки подключения центрального проводника питающего коаксиального фидера до короткозамкнутых концов параллельных металлических стоек выбрано в пределах (0,01-0,1)λ.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является «Антенна» [3], которая выбрана в качестве прототипа, содержащая вибратор, представляющий собой симметричный волновой вибратор, образованный двумя полуволновыми вибраторами, расположенными в плоскости четвертьволновой двухпроводной линии и направленными перпендикулярно ей в противоположные стороны. Рабочий диапазон антенны не соответствует дециметровому диапазону и не обладает достаточно широкой полосой рабочих частот, в частности в [3] указанны результаты испытаний опытного образца антенны соответствующие относительной полосе рабочих частот около 12%.
Недостатком всех известных устройств симметричных вибраторов является:
- не обладает достаточно широкой полосой рабочих частот [3];
- большие габаритные размеры плеч вибратора [1], [3].
- невозможность работы в дециметровом диапазоне волн [2]; [3]. Аналогов предложенного симметричного вибратора в ходе проведенных исследований не выявлено.
Задачей, решаемой группой полезных моделей, является снижение габаритных размеров устройств и расширение диапазона частот.
Сущность первой полезной модели заключается в том, что симметричный вибратор содержит два плеча, имеющих форму усеченного конуса и установленных на параллельных металлических стойках, имеющих круглую форму и питающих коаксиальный фидер, размещенный внутри одной из металлических стоек. Внешний проводник коаксиального фидера электрически подключен по краю бокового отверстия к той металлической стойке, внутри которой размещен коаксиальный фидер, а внутренний проводник - через боковое отверстие в этой металлической стойке - к другой металлической стойке. Металлические стойки установлены на металлическом экране, обеспечивающем короткое замыкание металлических стоек друг с другом в точке их установки. Экран располагается параллельно к плечам.
Предлагаемая полезная модель представлена на фигуре 1, где
1 - плечо (П), 2 - металлические стойки (МС), 3 - коаксиальный фидер (КФ), 4 - металлический экран (МЭ),
5 - боковое отверстие (БО).
Технический результат достигается за счет выбора параметров конструкции плеч симметричного вибратора и параметров конструкции запитки симметричного вибратора следующим образом:
Длина плеч (1) равна (0,15-0,22)λ, где λ - длина рабочей волны; половина угла при вершине конуса плеч (1) равна (2-6)°;
Диаметр вершины конуса П (1) (совпадает с диаметром МС (2)) и равен (0,027-0,035)λ; межосевое расстояние между МС (2) равно (0,035-0,048)λ;
Высота подключения центрального проводника КФ (3) относительно коротко замкнутых концов МС (2) равна (0,1-0,3)λ, расстояние от П (1) до МЭ (4) равно (0,34-0,36)λ. Высота МС (2) равна (0,34-0,36)λ.
Снижение габаритов и расширение рабочего диапазона наблюдается (при данных параметрах конструкции) за счет снижения волнового сопротивления симметричного вибратора с одновременным сохранением диапазонности при укороченных плечах.
Металлический экран вместе с металлическими стойками может представлять конструктивно единое целое.
Симметричный вибратор работает следующим образом:
Падающая электромагнитная волна наводит полезный сигнал на плечах 1, который через двухпроводную линию передачи организованную двумя стойками 2 поступает в коаксиальный фидер 3. Выбор геометрических размеров и формы плеч 1, стоек 2 и высоты подключения центрального проводника КФ (3) относительно короткозамкнутых концов МС (2) обеспечивается широкополосное согласование симметричного вибратора с подводящим коаксиальным фидером.
Сущность второй полезной модели заключается в том, что металлический экран располагается не в точке короткого замыкания металлических стоек, а на расстоянии (0,28-0,34)λ от плеч.
А в экране выполнено углубление диаметром (0,19-0,36)λ. Дно углубления располагается в точке установки металлических стоек и обеспечивает короткое замыкание металлических стоек друг с другом в точке их установки.
Предлагаемая полезная модель представлена на фигуре 2, где 1 - плечо (П), 2 - металлические стойки (МС), 3 - коаксиальный фидер (КФ), 4 - металлический экран (МЭ), 5 - боковое отверстие (БО), 6 - углубление (У).
Технический результат достигается за счет снижения искажения максимума главного лепестка диаграммы направленности, то есть за счет выбора расстояния до металлического экрана (0,28-0,34)λ от плеч.
В настоящее время изготовлен опытный образец вибратора и проведены его макетные испытания в диапазоне 0,8…3 ГГц. Рабочий диапазон макета вибратора по уровню КСВН=2 составил не менее 60% относительно средней частоты рабочего диапазона.
Источники информации:
1. «Антенны УКВ» Под ред. Г.З.Айзенберга. В 2-х ч. Ч.1 М., «Связь», 1977, с.180
2. Авторское свидетельство №1395068.
3. Свидетельство на полезную модель №25646.