ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА
LOG-PERIODIC ANTENNA

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться при конструировании сверхширокополосных антенн, работающих в непрерывном диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот.
При проведении антенных измерений в диапазонах УВЧ и СВЧ в качестве эталонов с известным коэффициентом усиления в основном используются рупорные антенны П6-48, П6-49, П6-59, П6-38, П6-39, П6-40/1÷П6-40/7, П6-23А. Все они имеют большой коэффициент усиления и не могут быть использованы для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн, например вибраторных, рамочных и спиральных, имеющих коэффициент усиления в десятки и сотни раз меньше, чем у упомянутых рупорных антенн. Кроме того, диапазон рабочих частот рупорных антенн недостаточно широк. Максимальный коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот, равный 17,44, имеет антенна П6-59 (Рекламный проспект ФГУП «СКБ РИАП», г. Нижний Новгород, стр.26).
В качестве антенны, пригодной для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн, можно рассмотреть широкополосную логопериодическую антенну (Сверхширокополосные антенны, под редакцией Л.С.Бененсона, издательство «Мир», Москва, 1964 г., стр.239).
Антенна выполнена в виде плоской логопериодической структуры, установленной над отражающим экраном. Структура возбуждается в центре согласующим симметрирующим трансформатором. К недостаткам антенны, препятствующим использованию ее для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн, можно отнести большой коэффициент усиления, примерно 6,3, и малый коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот, равный 4,5. Как указывают авторы статьи, коэффициент перекрытия рабочего диапазона ограничивается влиянием металлического отражателя и может быть увеличен при изменении вида отражающей поверхности: ступенчатая или плоская с диэлектрическим заполнением между ней и излучателем. При этом коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот может достигать 10÷15.
Для увеличения коэффициента перекрытия рабочего диапазона частот и одновременного снижения коэффициента усиления указанной антенны может быть использовано поглощающее устройство, помещенное между излучателем и отражающим экраном.
Примером такого поглощающего устройства может служить цилиндрическое устройство для поглощения излучения, расположенное в отражающей полости и имеющее определенную в радиальном направлении характеристику поглощения излучения (патент США №4085406). Однако практическая реализация такого поглощающего устройства представляется довольно сложной.
Целью изобретения является получение сверхширокополосной логопериодической антенны с малым коэффициентом усиления, например 0,3÷3,5, пригодной для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн.
Указанная цель достигается за счет того, что в конструкции сверхширокополосной логопериодической антенны используется поглощающее устройство, выполненное в виде набора плоских радиопоглощающих дисков уменьшающегося диаметра, отделенных один от другого тонкими металлическими прокладками и расположенных концентрически между металлическим рефлектором и логопериодической структурой на различном расстоянии от нее.
На чертеже изображена конструкция антенны, где 1 - диэлектрический корпус, 2 - логопериодическая структура, 3 - металлические прокладки, 4 - радиопоглощающие диски, 5 - металлический рефлектор, 6 - согласующий симметрирующий трансформатор.
ниж
ниж
ниж
Для проверки радиотехнических характеристик был изготовлен и экспериментально проверен макет указанной антенны со следующими размерами относительно λ - длины волны, соответствующей нижней частоте рабочего диапазона: диаметр антенны - 0,6λ, высота - 0,24λ.
Антенна представляет собой плоскую логопериодическую самодополнительную структуру с зубцевидными выступами, изогнутыми по дугам окружностей.
Структура закреплена на опорном диэлектрическом корпусе и возбуждается в центре согласующим симметрирующим трансформатором. Между логопериодической структурой и металлическим рефлектором основания антенны помещено поглощающее устройство, выполненное в виде набора радиопоглощающих дисков уменьшающегося диаметра, отделенными один от другого тонкими металлическими прокладками, расположенными концентрически между металлическим рефлектором и логопериодической структурой на различном расстоянии от нее.
Каждый из радиопоглощающих дисков эффективно поглощает волны, излученные логопериодической структурой в направлении основания антенны в своем участке рабочего диапазона частот. С ростом частоты излучающая область передвигается по логопериодической структуре ближе к ее центру. Каждому положению излучающей области соответствует определенное расстояние между логопериодической структурой и радиопоглощающими дисками, которое при приближении к центру антенны уменьшается, оставаясь при этом меньше четверти длины волны, излучаемой соответствующим участком логопериодической структуры. Это обеспечивает удовлетворительные однонаправленные диаграммы направленности антенны в каждом отдельном участке рабочего диапазона частот и делает антенну максимально сверхширокополосной. Границы рабочего диапазона определяются только размерами минимального и максимального зубцов логопериодической структуры.
Кроме того, вследствие поглощения волн, излучаемых логопериодической структурой в направлении основания антенны, коэффициент усиления антенны становится примерно в два раза меньше, чем у широкополосных антенн, не имеющих поглощающих устройств, примерно 0,3÷3,5.
Таким образом, предложенная антенна является сверхширокополосной с малым коэффициентом усиления, пригодна для измерения коэффициента усиления слабонаправленных антенн.