Симметричная вибраторная антенна

Полезная модель относится к радиотехническим приемопередающим устройствам, а именно к симметричным вибраторным антеннам, и может применяться в качестве передающей или приемной антенны метрового и декаметрового диапазона частот для радиолокаторов космического базирования и в наземных приемопередающих станциях связи.
Из существующего уровня техники известны приемопередающие вибраторные антенны, которые состоят из двух симметричных вибраторов и симметрирующего устройства, представляющего собой четвертьволновый отрезок линии [Войтович Н.И., Ершов А.В., Соколов А.Н. - УКВ дипольные антенны: Учебное пособие // Челябинск: Изд. ЮУрГУ - 2002 / с. 55-57]. Такие антенны могут применяться в качестве передающих или приемных антенн метрового и декаметрового диапазона частот в наземных приемопередающих станциях связи. Недостатками данного технического решения являются большие габариты, порядка λ/2 при небольшой полосе пропускания 15-20%. Применение такой антенны из-за больших габаритов для радиолокаторов космического базирования затруднено на малых космических аппаратах.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является симметричная вибраторная антенна, содержащая два вибратора и симметрирующее устройство [В. Приходько - Симметрирующие устройства // Журнал «Радио и дизайн» №13 - 2000 г. / с. 59-65]. Такая антенна может применяться в качестве передающей или приемной антенны метрового и декаметрового диапазона частот в наземных приемопередающих станциях связи. Недостатками данного технического решения являются большие габариты, порядка λ/2 при небольшой полосе пропускания 15-20%. Применение такой антенны из-за больших габаритов для радиолокаторов космического базирования затруднено на малых космических аппаратах.
Технической задачей является уменьшение массо-габаритных характеристик антенны за счет укорочения вибраторов и согласования реактивной составляющей сопротивления вибраторов, возникшей в результате укорочения, в широкой полосе частот согласующим устройством.
Задача решается за счет того, что к каждому вибратору антенны подключены катушки индуктивности, один контакт которых подключен к вибратору антенны, а ко второму контакту подключен параллельный LC-контур, при этом входы LC-контуров подключены к выходам симметрирующего устройства, т.е. образуются два чебышевских двухзвенных полосно-пропускающих фильтра, последовательные выходные контуры которых образованы емкостными реактивными сопротивлениями вибраторов антенны для расширения рабочей полосы частот параллельно индуктивностям, подключенным к вибраторам, подключены резисторы.
Задача решается за счет того, что к каждому вибратору антенны подключены катушки индуктивности, один контакт которых подключен к вибратору антенны, а ко второму контакту подключены параллельные LC-контуры, что вместе образует два чебышевских двухзвенных полосно-пропускающих фильтра, последовательные выходные контуры которых образованы емкостными реактивными сопротивлениями вибраторов антенны для расширения рабочей полосы частот параллельно индуктивностям, подключенным к вибраторам, подключены резисторы.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшение габаритов и расширение рабочей полосы частот.
На фиг. 1 представлена схема соединений предлагаемой симметричной вибраторной антенны.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема вибраторной антенны.
На фиг. 3 представлена принципиальная схема вибраторной антенны с резисторами, подключенными параллельно индуктивностям последовательных контуров полосно-пропускающих фильтров.
На фиг. 4 представлена эквивалентная схема полосно-пропускающего фильтра.
На фиг. 5 представлена (амплитудно-частотная характеристика) АЧХ коэффициента стоячей волны (КСВ) экспериментального образца симметричной вибраторной антенны.
Симметричная вибраторная антенна состоит из двух вибраторов 1, 2, согласующего устройства 3 в виде двух полосно-пропускающих фильтров 4, 5 и симметрирующего устройства 6, представляющего собой трансформатор, выполненный на ферритовом кольце. К первичной обмотке симметрирующего устройства, подключается коаксиальный разъем, а к выходам вторичной обмотки полосно-пропуекающие фильтры 4, 5, к выходам которых подключаются вибраторы 1,2.
Примечание - На фиг. 2, 3, 4 пунктирной линией выделены эквивалентные схемы вибраторов антенны.
Полосно-пропускающие фильтры 4, 5 представляют собой параллельный и последовательный LC-контуры. Емкость и нагрузка последовательного контура полосно-пропускающего фильтра образована входным импедансом вибратора.
3
4
Работает устройство следующим образом. Полное входное сопротивление вибраторной антенны состоит из активной и реактивной составляющей, имеющей емкостной характер. Симметрирующее устройство трансформирует активное сопротивление вибраторной антенны во входное номинальное сопротивление приемника или передатчика. Реактивное (емкостное) сопротивление вибраторной антенны определяется размерами вибраторов. Полное его согласование обеспечивается во всей полосе пропускания фильтра. Для расширения рабочей полосы частот вибраторной антенны в согласующее устройство параллельно L, L включены резисторы (фиг. 3), которые уменьшают добротность индуктивностей, тем самым уменьшая влияние изменения активного сопротивления антенны в рабочей полосе частот.
На фиг. 5 представлена АЧХ КСВ укороченной вибраторной антенны, полученная в результате согласования вибраторной антенны с помощью описанного выше устройства. Как видно из фиг. 5, данный тип согласования обеспечивает широкую полосу пропускания порядка 30% при КСВ не хуже 2.