коаксиальная антенна

Классы МПК:H01Q13/20 нерезонансные волноводные антенны с утечкой энергии или передающие антенны; эквивалентные конструкции, вызывающие излучение вдоль пути распространения направленной волны 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Войсковая часть 35533
Приоритеты:
подача заявки:
1993-06-18
публикация патента:

Изобретение относится к антенной технике. Целью изобретения является расширение класса реализуемых диаграмм направленности (ДН) при фиксированных геометрических размерах и уменьшение поперечных размеров при заданной ДН антенны на основе коаксиальной линии, во внешнем проводнике которой на одинаковом расстоянии Т друг от друга проделаны кольцевые щели, причем в каждую щель включены реактивные нагрузки X1. Указанная цель достигается тем, что в центральный проводник коаксиальной линии включены на одинаковом расстоянии Т1 друг от друга реактивные сопротивления X2. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

Коаксиальная антенна, выполненная в виде коаксиальной линии, во внешнем проводнике которой на одинаковом расстоянии Т друг от друга прорезаны кольцевые щели, причем в каждую щель включены реактивные нагрузки Х1, отличающаяся тем, что во внутренний проводник с периодом Т1 включены реактивные сопротивления Х2, которые вычисляются по формуле

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156

где

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156

S=60коаксиальная антенна, патент № 2071156p[J1(pa)No(pRo)-N1(pa)Jo(pRo)];

Ф=(60коаксиальная антенна, патент № 2071156p)2[Jo(pa)N1(pRo)-No(pa)J1(pRo)];

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156

p = m sinкоаксиальная антенна, патент № 2071156o- in cosкоаксиальная антенна, патент № 2071156o;

коаксиальная антенна, патент № 2071156

Rо радиус внешнего проводника коаксиальной линии;

а радиус внутреннего проводника коаксиальной линии;

коаксиальная антенна, патент № 2071156 длина электромагнитной волны;

n, m волновые числа электромагнитной волны, вытекающей под углом qo к оси коаксиальной антенны;

Jn(x); Nn(x); H(h2)(x) цилиндрические функции Бесселя, Неймана и Ханкеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антенной техники и предназначено для приема и передачи электромагнитной энергии.

Известна коаксиальная антенна [1] (Терешин О.Н. Двуреченский В.Д. Туркин М. В. Методика расчета коаксиальной антенны вытекающей волны. Вопросы радиоэлектроники, 1984, выпуск 1), представляющая собой коаксиальную линию, внешний проводник которой переходит в периодическую щелевую структуру в виде кольцевых щелей, расположенных на одинаковом расстоянии Т друг от друга. В каждую щель включена равномерно распределенная вдоль щели реактивная нагрузка, проводимость которой определяется по следующей формуле ([1] с.26):

коаксиальная антенна, патент № 2071156

где коаксиальная антенна, патент № 2071156 волновое число воздуха;

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156 длина волны;

Ro радиус внешнего проводника коаксиальной линии;

a радиус внутреннего проводника коаксиальной линии;

m, n волновые числа электромагнитной волны, вытекающей под углом qo к оси антенны.

Параметры вытекающей волны (n, m, коаксиальная антенна, патент № 2071156o), кроме величины проводимости Вн однозначно определяют поперечные размеры антенны (Ro) при требуемой величине коэффициента полезного действия (КПД) и фиксированной длине антенны L ([1] формулы (25), (29)).

На фиг. 1 приведен график зависимости величины Ro/коаксиальная антенна, патент № 2071156 от угла коаксиальная антенна, патент № 2071156o для случая, когда L=коаксиальная антенна, патент № 2071156, а 0,002; КПД 0,95. Из графика видно, что при изменении qo в два раза (от 40 до 80o) величина Ro/коаксиальная антенна, патент № 2071156 изменяется более, чем в 10 раз (от 0,1 коаксиальная антенна, патент № 2071156 до 0,005 коаксиальная антенна, патент № 2071156).. Такая зависимость поперечных размеров от параметров вытекающей волны, которые однозначно определяют диаграмму направленности (ДН) антенны ([1] формула 19)), сужает класс реализуемых ДН при ограничении на поперечные размеры антенны.

Целью изобретения является расширение класса реализуемых ДН при фиксированных геометрических размерах и уменьшение поперечных размеров при заданной ДН коаксиальной антенны.

Указанная цель достигается тем, что в центральный проводник коаксиальной линии включены на одинаковом расстоянии T1 друг от друга реактивные сопротивления X2. Физически достижение цели обусловлено тем, что включение в центральный проводник на одинаковом расстоянии друг от друга реактивных нагрузок эквивалентно созданию поверхности, для которой справедливы импедансные граничные условия.

Изменяя реактивные нагрузки, можно обеспечить условия существования около такой поверхности электромагнитного поля, у которого касательная к поверхности составляющая электрического поля не равна нулю, в отличие от прототипа, где на поверхности центрального провода эта составляющая равна нулю.

Величины сопротивлений реактивных нагрузок определены методами синтеза конструктивных импедансных структур и определяются из следующих выражений:

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156

S=60коаксиальная антенна, патент № 2071156p[J1(pa)No(pRo)-N1(pa)Jo(pRo)];

Ф=(60коаксиальная антенна, патент № 2071156p)2[Jo(pa)N1(pRo)-No(pa)J1(pRo)];

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156

коаксиальная антенна, патент № 2071156

In(x), Nn(x), H(n2)(x) цилиндрические функции Бесселя, Неймана, Ханкеля.

Предлагаемая коаксиальная антенна вытекающей волны состоит (фиг.2) из коаксиальной линии, во внешнем проводнике 1 которой прорезаны на одинаковом расстоянии Т друг от друга кольцевые щели 2, а во внутренний проводник 3 с периодом Т1 включены реактивные сопротивления X2. Одновременно в каждую щель внешнего проводника 1 включены реактивные сопротивления X1.

На фиг. 3 приведена зависимость отношения сопротивления нагрузки Х1 к периоду Т (кривая 1) и отношения сопротивления нагрузки X2 к периоду T1 (кривая 2) от угла коаксиальная антенна, патент № 2071156o предлагаемой коаксиальной антенны со следующими геометрическими размерами L = коаксиальная антенна, патент № 2071156 ;, Ro= 0,02коаксиальная антенна, патент № 2071156; a = 0,002коаксиальная антенна, патент № 2071156..

Из графика видно, что изменение X1/Т от 1,33 до 448 Ом/м, а X2/T1 от 889 до 1270 Ом/м обеспечивает изменение угла коаксиальная антенна, патент № 2071156o в пределах 45-90o при условии, что КПД равен 0,95.

В антенне-прототипе тех же геометрических размеров это условие выполняется при угле коаксиальная антенна, патент № 2071156o, равном 61o, а при угле коаксиальная антенна, патент № 2071156o, равном 45o, поперечные размеры прототипа должны быть в три раза больше, чем у предлагаемого устройства.

Класс H01Q13/20 нерезонансные волноводные антенны с утечкой энергии или передающие антенны; эквивалентные конструкции, вызывающие излучение вдоль пути распространения направленной волны 

коаксиальная антенна с утечками -  патент 2378747 (10.01.2010)
приемопередающая антенна с вертикальной поляризацией -  патент 2320059 (20.03.2008)
антенна -  патент 2207670 (27.06.2003)
антенна -  патент 2182392 (10.05.2002)
антенная система -  патент 2161352 (27.12.2000)
антенна -  патент 2113038 (10.06.1998)
плоская щелевая двухвходовая антенна -  патент 2099832 (20.12.1997)
лазерная антенна -  патент 2081488 (10.06.1997)
линейная излучающая система -  патент 2070356 (10.12.1996)
антенная система -  патент 2046472 (20.10.1995)
Наверх