АНТЕННА С СОГЛАСУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности, к антенной технике, и может быть использована при разработке антенно-фидерных устройств СВЧ.
Известна штыревая антенна (Авторское свидетельство СССР №629575, опубликовано 25.10.1987 г., MПK: H01Q 9/34) с согласующим устройством, содержащая вертикальный проводник и присоединенные к нему на верхнем конце радиальные наклонные проводники, при этом на вертикальный проводник насажена с возможностью осевого смещения дополнительная контактная цанговая втулка, соединенная дополнительными проводниками с радиальными наклонными проводниками, причем в местах соединения вертикального проводника с радиальными наклонными проводниками, радиальных наклонных проводников с дополнительными проводниками, а также дополнительных проводников с дополнительной контактной цанговой втулкой установлены поворотные контактные соединения.
К недостаткам данной антенны можно отнести сложность конструкции согласующего устройства и антенны в целом.
Н
В
ср
Н
В
ср
Из уровня техники известна сверхширокополосная приемопередающая антенна, содержащая коаксиальный вход, устройство согласования и излучатели электромагнитной энергии, (Патент RU №2205478, дата публикации 2003.05.27, МПК: H01Q 5/01). Три излучателя электромагнитной энергии выполнены в виде несимметричных вибраторов одинакового сечения с электрическими длинами волн 3λ/4, 3λ/4, 3λ/4 соответственно, где λ, λ, λ - длина волны низкой, высокой и средней частот излучения, причем самый длинный и самый короткий вибраторы соединены между собой короткозамыкателем с тем же сечением, что и вибраторы, при этом полоса согласования антенны определяется расстоянием от устройства согласования до короткозамыкателя, причем вибраторы формируют воронкообразную диаграмму направленности в плоскости вибраторов, а в ортогональной плоскости - ненаправленную диаграмму направленности.
Недостатком данного технического решения являются большие габариты (высота) антенны, недостаточно широкая полоса согласования, наличие элемента подстройки, что усложняет конструкцию антенны, а также пониженная механическая и электрическая прочность.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой антенне является мобильная антенна (Свидетельство на полезную модель RU №24043, опубликовано 20.07.2002 г., МПК: H01Q 9/00), которая и выбрана в качестве прототипа. Мобильная антенна состоит из излучателя с приподнятой точкой питания, основания, коаксиального кабеля, имеющего оплетку и центральный проводник. При этом излучатель выполнен в виде стеклопластиковой трубы, по поверхности которой наклеены основной и экранирующий проводники, выполненные печатным способом; дополнительно имеется трансформатор и индуктивность, причем трансформатор выполнен в виде плоской печатной катушки и конденсатора, одна из обкладок которого соединена с оплеткой коаксиального кабеля, а другая - с промежуточной точкой на плоской печатной катушке, один из концов которой соединен с центральным проводником коаксиального кабеля, а другой - с основным проводником излучателя. Индуктивность выполнена из витка коаксиального кабеля, оплетка которого соединена с основанием и экранирующим проводником излучателя, а центральный проводник - с основным проводником излучателя через трансформатор. Основной проводник излучателя имеет различную конфигурацию по вертикали, а именно: нижняя часть представляет собой узкий проводник, длина которого равна высоте экранирующего проводника, что определяет высоту точки питания, центральная часть - кольцо, охватывающее стеклопластиковую трубу, верхняя часть - разомкнутое кольцо, в разрезе которого проходит узкий проводник, соединяющий центральную часть с верхней, причем между этим узким проводником и разомкнутым кольцом размещены конденсаторы; вершина верхней части основного проводника замкнута в кольцо.
К недостаткам данной антенны можно отнести сложность конструкции согласующего устройства мобильной антенны.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции антенны, обеспечение согласования волнового сопротивления излучающего элемента с коаксиальным кабелем для получения требуемых радиотехнических характеристик антенны.
Технический результат достигается тем, что антенна с согласующим устройством содержит элемент электромагнитного излучения, выполненный в виде металлического стержня, коаксиальный кабель, имеющий оплетку и центральный проводник.
При этом она отличается от прототипа тем, что согласование элемента электромагнитного излучения с коаксиальным кабелем обеспечивают за счет введения согласующего резистора, выполненного в виде двух соединенных между собой пластин с напылением резистивного слоя, размещенных и жестко закрепленных в нижней части элемента электромагнитного излучения и соединенных с коаксиальным кабелем.
На рисунке представлена конструкция антенны с согласующим устройством, где
1 - элемент электромагнитного излучения;
2 - коаксиальный кабель;
3 - оплетка коаксиального кабеля;
4 - центральный проводник коаксиального кабеля;
5 - согласующий резистор;
6 - пластины с напылением резистивного слоя;
7 - скоба соединительная;
8 - соединение паяное.
Антенна с согласующим устройством содержит элемент электромагнитного излучения 1, выполненный в виде металлического стержня, коаксиальный кабель 2, состоящий из оплетки 3 и центрального проводника 4, согласующий резистор 5, выполненный в виде двух пластин 6 с напылением резистивного слоя. При этом согласующий резистор 5 размещен и жестко закреплен при помощи скобы соединительной 7 в нижней части элемента электромагнитного излучения 1 и соединен с коаксиальным кабелем 2 посредством паяного соединения 8.
Сборка и работа антенны с согласующим устройством осуществляется следующим образом.
Две пластины 6 с напылением резистивного слоя, образующие согласующий резистор 5, соединяют между собой с помощью клея. Центральный проводник 4 коаксиального кабеля 2 пропускают в сквозное отверстие, выполненное на вертикальной оси внутренних поверхностей склеенных пластин 6, и распаивают в отверстие, выполненное в верхней части скобы соединительной 7. К контактным площадкам резистивного слоя пластин 6 методом пайки присоединяют соединительную скобу 7. Оплетку 3 коаксиального кабеля 2 распаивают на свободные контактные площадки в нижней части пластин 6 с напылением резистивного слоя. Элемент электромагнитного излучения 1 устанавливают и жестко закрепляют в центральной части скобы соединительной 7.
Питание антенны с согласующим устройством осуществляют посредством коаксиального кабеля 2, соединенного с центральной частью нижнего основания элемента электромагнитного излучения 1. Согласующий резистор 5 обеспечивает компенсацию комплексного сопротивления элемента электромагнитного излучения 1 до величины, равной волновому сопротивлению питающего коаксиального кабеля 2.
Данное техническое решение было использовано при разработке линейки излучателей для тестового канала.
На рисунке (Фиг.2) представлена конструкция излучателя тестового канала, включающего элемент электромагнитного излучения 1, коаксиальный кабель 2, согласующий резистор 3, скобу соединительную 4, втулку соединительную 5, основание 6, корпус излучателя 7. соединение паяное 8.
Проведенные испытания показали, что данная конструкция антенны с согласующим устройством позволяет получить низкое значение КСВН. Например, значение КСВН, измеренного в безэховой камере, представлено на диаграмме (Фиг.3), где КСВН составляет (1.3-1.7) в диапазоне частот от 1 до 2 ГГц.
Предлагаемое техническое решение позволяет создать штыревую антенну простой конструкции с надежным согласованием элемента электромагнитного излучения с коаксиальным кабелем, позволяющую получить высокие радиотехнические характеристики.