БИКОНИЧЕСКАЯ АНТЕННА С ПОЛЯРИЗАТОРОМ
BICONICAL ANTENNA WITH POLARISER

Изобретение относится к антенной технике, в частности к биконическим антенным устройствам, содержащим поляризатор, и может быть использовано, например, в радиолокационных, радиосвязных и других радиотехнических системах. Технический результат использования изобретения заключается в упрощении конструкции. Кроме того, описываемое в изобретении техническое решение расширяет арсенал известных средств.
Известна биконическая рупорная антенна [1] у которой в непосредственной близости от раскрыва биконического рупора помещен поляризатор, представляющий собой соосную с запиткой биконического рупора многослойную проволочную структуру. Однако в [1] не указывается способ практической реализации конструкции поляризатора, который с целью обеспечения конструктивной жесткости проволочных слоев, должен содержать ряд дополнительных элементов. Также не указан способ крепления поляризатора к антенне.
Известен биконический излучатель [2] представляющий биконус с помещенным в его раскрыв поляризационным фильтром (поляризатором). Поляризатор представляет собой соосную с запиткой биконуса симметричную конструкцию трапециевидных металлических пластин.
Однако в [2] не указывается способ практической реализации конструкции поляризатора, который с целью обеспечения конструктивной жесткости металлических пластин поляризатора, должен содержать ряд дополнительных элементов. Также из описания патента и поясняющего рисунка к [2] следует, что поляризатор помещается непосредственно в раскрыв излучателя. Следовательно, можно предположить, что в качестве несущей конструкции для крепления поляризатора выступают конические плечи излучателя. Однако, непосредственно способ крепления поляризатора в [2] не указывается.
Известна широкополосная всенаправленная антенна с изменяемой поляризацией [3], содержащая дискоконусную антенну, закрепленную на основании и поляризатор на основе концентрически расположенных проволочных структур, разделенных слоями диэлектрика. Снаружи поляризатор и вся антенна укрыты обтекателем, который крепится к основанию антенны. Таким образом описанная конструкция содержит элементы необходимые для обеспечения жесткости конструкции поляризатора (слои диэлектрика), а также элемент крепления поляризатора к антенне через основание, в качестве которого (элемента крепления) выступает обтекатель.
Однако данное техническое решение относится к другому типу антенн, имеет сложную конструкцию, т.к. содержит диэлектрические элементы сложной формы – основание, обтекатель, а также радиопоглащающие экраны.
Данное изобретение было выбрано в качестве прототипа.
Цель изобретения – упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления биконических антенн, содержащих многослойный поляризатор, при сохранении жесткости конструкции и улучшении электрических характеристик.
Достижение поставленной цели осуществляется за счет использования в поляризаторе фольгированных диэлектрических материалов, установочного кольца, а также исключения из состава конструкции основания, обтекателя и радиопоглощающих экранов. При этом жесткость поляризатора обеспечивается замкнутой цилиндрической многослойной конструкцией колец из фольгированного материала, разделённых слоями диэлектрика с низким значением величины диэлектрической проницаемости. За счет исключения из конструкции обтекателя обеспечивается снижение потерь энергии электромагнитной волны и увеличение коэффициента усиления антенны, а также становится возможным исключить радиопоглощающие экраны, предназначенные (как указывается в описании к [3]) для поглощения отраженной от обтекателя энергии.
Поляризатор биконической антенны выполняется в виде цилиндрических колец из фольгированного диэлектрического материала, на котором выполняется рисунок, например, соответствующий проволочной структуре прототипа. Поляризатор крепится к верхнему и нижнему плечам биконического рупора с помощью установочных колец из диэлектрического материала, не затеняющих апертуру антенны.
Таким образом отличие от прототипа обеспечивается использованием фольгированных материалов вместо проволочных структур, а также исключением обтекателя, основания и радиопоглощающих экранов.
На чертеже представлен общий вид биконической антенны, разрез. Она состоит из биконического рупорного излучателя 1, многослойного поляризатора 2 и установочных колец 3. Размеры биконического рупора выбираются с целью формирования необходимой диаграммы направленности в рабочем диапазоне частот. Поляризатор 2 представляет собой многослойную цилиндрическую конструкцию с соосными цилиндрическими слоями, выполненными из фольгированного диэлектрического материала, с нанесенным травлением рисунком в виде параллельных проводников. Ширина, шаг и наклон проводников, а также количество слоев выбирается с целью обеспечения рабочего диапазона частот и рабочей поляризации антенны. Установочные кольца 3 крепятся к внешней поверхности раскрыва биконического рупора 1 и предназначены для удержания и центровки поляризатора 2 относительно биконического рупора 1. С целью снижения влияния на формируемое излучателем электромагнитное поле, кольца 3 имеют форму и размер исключающий затенение раскрыва биконического рупора 1, а также могут быть выполнены из диэлектрического материала.
Литература:
1. Patent US №8487824. Zero degree grid antenna / M. J. Josypenko. 2013.
2. Патент РФ №2559770. Биконический излучатель / Немыченков В.С., Самбуров Н.В., Кузнецова Д.А. Опубл. 10.08.2015. Бюл. №22.
3. Патент РФ №2371820. Широкополосная всенаправленная антенна с изменяемой поляризацией / Лизуро В.И., Бобков Н.И., Колесникова О.Н. Опубл. 27.10.2009. Бюл. №30.