Симметричный вибратор
SYMMETRIC VIBRATOR

Изобретение относится к области антенно-фидерной техники и может быть применено в качестве антенны с широким рабочим диапазоном частот.
Известен симметричный вибратор с трубчатыми плечами (А.С. Лавров, Г.Б. Резников. «Антенно-фидерные устройства». – Москва: Сов. Радио, 1974. - С. 96, рис. 5.1а, г). Ширина рабочего диапазона таких вибраторов - (10-15) %. Более широкополосны вибраторы с приподнятой точкой питания, в том числе и симметричные (М.С. Жук, Ю.Б. Молочков. «Проектирование антенно-фидерных устройств». – Москва: Энергия, 1966. - С. 149-151, рис. 3-18в).
6
Известна также широкополосная антенна, которая содержит вибратор, выполненный в виде пластины преимущественно квадратной формы, противовес в виде пластины прямоугольной формы, средство для подключения вибратора и противовеса к линии передачи (Патент RU №2111584 С1, Широкополосная антенна. – МПК  H01Q 9/02. - 1998.05.20). Недостатками известной широкополосной антенны являются сложность конструкции и недостаточный коэффициент усиления.
Прототипом предложения является симметричный вибратор с двумя точками питания в виде зазоров, отстоящих на равных расстояниях от середины вибратора, к которым по коаксиальным кабелям подведены противофазные напряжения равной величины (журнал «Радиолюбитель» №4, 2015 г. г. Минск, стр. 26 рис. 1). Он также имеет недостаточно широкий рабочий диапазон и большие габариты, его длина равна примерно половине длины рабочей волны.
Технический результат предложения состоит в значительном расширении рабочего диапазона симметричного вибратора и уменьшении его габаритов.
Результат достигается тем, что в симметричном вибраторе, разделенном на 3 участка двумя зазорами, равноудаленными от его середины, к которым по коаксиальным кабелям подведены противофазные напряжения равной величины, участки равной величины выполнены из металлического листа, имеют прямоугольную форму. Два отрезка коаксиального кабеля равной длины присоединены к зазорам между участками. Их противоположные концы расположены в середине среднего участка, и к ним через симметрирующее устройство присоединен входной коаксиальный кабель, причем длина продольной стороны участка составляет (0,1÷0,08) максимальной длины рабочей волны, а его ширина составляет от 0,6 до 1,0 его продольной стороны.
Дополнительное увеличение технического эффекта достигается тем, что концы отрезков коаксиального кабеля расположены над серединой среднего участка на высоте не менее 1/12 длины его продольной стороны, центральные проводники отрезков коаксиального кабеля соединены между собой, входной коаксиальный кабель введен на средний участок через его середину, проложен по среднему участку и одному из отрезков коаксиального кабеля и присоединен к зазору между внешними проводниками отрезков коаксиального кабеля, а также тем, что волновое сопротивление отрезков коаксиального кабеля выбрано в 2 раза большим волнового сопротивления входного коаксиального кабеля, а центральный проводник каждого отрезка коаксиального кабеля соединен с внешним проводником другого отрезка коаксиального кабеля.
На чертежах представлено:
Фиг. 1
Вид сбоку симметричного вибратора (ось вибратора горизонтальна, плоскость участков 1 вертикальна - рабочее положение).
Фиг. 2
Вид сбоку симметричного вибратора по п. 2. Диэлектрические накладки 2 условно не показаны.
Фиг. 3
Вид снизу симметричного вибратора по п. 2.
Фиг. 4
Схема соединения отрезков коаксиального кабеля 4 и входного коаксиального кабеля 6 над серединой среднего участка 1.
На фигурах обозначено:
1 - участок
2 - диэлектрическая накладка
3 - зазор
4 - отрезки коаксиального кабеля
5 - входной коаксиальный кабель
6 - симметрирующее устройство
Симметричный вибратор содержит три участка 1, выполненных в виде металлических прямоугольных пластин, скрепленных между собой диэлектрическими накладками 2 с образованием зазоров 3. К сторонам зазоров 3 присоединены отрезки коаксиального кабеля 4. Отрезки коаксиального кабеля 4 проложены к середине среднего участка 1, где к их центральным проводникам присоединены входной коаксиальный кабель 5, снабженный симметрирующим устройством 6. Такое подключение обеспечивает равное и противофазное питание отрезков коаксиального кабеля 4, а с учетом их противонаправленного по отношению друг к другу положения возбуждает синфазные токи на всех трех участках 1. Симметрирующее устройство шунтирует входной кабель 5, что отрицательно сказывается на согласовании.
Для исключения этого влияния отрезки коаксиального кабеля 4 располагаются над участком 1 наклонно, так чтобы их концы располагались над участком 1 на высоте не менее 1/12 длины его продольной стороны, их центральные проводники соединяются между собой, а входной коаксиальный кабель присоединяется к зазору между внешними проводниками отрезков коаксиального кабеля 4.
Дальнейшее улучшение согласования достигается использованием отрезков коаксиального кабеля 4 с удвоенным волновым сопротивлением по отношению к волновому сопротивлению входного коаксиального кабеля 5, причем центральный проводник одного отрезка коаксиального кабеля 4 соединен с внешним проводником другого отрезка коаксиального кабеля 4 и наоборот.
Это объясняется тем, что в точке соединения отрезки коаксиального кабеля 4 соединены параллельно и согласованы, поэтому с волновым сопротивлением входного коаксиального кабеля 5, а также тем, что удвоенное, т.е. высокоомное, волновое сопротивление отрезков коаксиального кабеля 4 лучше согласуется с высокоомным сопротивлением в зазорах 3.
Предложенный симметричный вибратор эффективно работает на прием-передачу при его общей длине 0,2 от максимальной длины рабочей волны. Например, вибратор с квадратными участками 1 имеет коэффициент усиления 0 дБм при длине волны 5 L и 5 дБм при длине волны 0,7 L, где L - общая длина вибратора.