логопериодическая антенна
Классы МПК: | H01Q11/10 антенны с логарифмическим периодом излучения |
Автор(ы): | Коновалов А.Г., Перетягин И.В., Чесноков О.Н. |
Патентообладатель(и): | ЗАО "НПП "Спец-Радио" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-12-06 публикация патента:
20.11.2002 |
Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения, в частности в качестве сверхширокополосной направленной антенны, устанавливаемой на подвижных объектах. Техническим результатом изобретения является расширение верхней частотной границы рабочего диапазона и упрощение конструкции. Логопериодическая антенна содержит антенное полотно, выполненное из вертикальных несимметричных вибраторов, расположенных над плоским металлическим экраном, и несимметричную полосковую линию питания. Соединение вибраторы осуществляют попеременно. Возбуждение несимметричной полосковой линии от сигнал-генератора осуществляется в вершине логопериодической антенны непосредственно либо посредством коаксиального кабеля. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Логопериодическая антенна, содержащая антенное полотно, выполненное из вертикальных несимметричных вибраторов, расположенных над плоским металлическим экраном, длины которых и расстояния между ними изменяются вдоль антенны согласно принципу логарифмической периодичности, и подключенных к линии питания, отличающаяся тем, что линия питания выполнена в виде несимметричной полосковой линии, заземляющей пластиной которой является плоский металлический экран, а вертикальные несимметричные вибраторы расположены вдоль продольной оси ее проводника и попеременно соединены с проводником непосредственно и заземляющей пластиной через отверстия, выполненные в проводнике, при этом волновое сопротивление несимметричной полосковой линии Zo выбирается из условия![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193266/2193266-5t.gif)
где Ro - входное сопротивление логопериодической антенны;
Za - волновое сопротивление вертикального несимметричного вибратора;
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193122/964.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193022/945.gif)
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения, в частности в качестве сверхширокополосной направленной антенны, устанавливаемой на подвижных объектах и предназначенной для работы на ходу. Известны логопериодические антенны [1], состоящие из ряда вертикальных несимметричных вибраторов, расположенных над плоским металлическим экраном и прикрепленных к горизонтальному проводнику, который вместе со своим зеркальным изображением образует линию передачи. Для обеспечения противофазной запитки соседних вибраторов к этому проводнику в точках, являющихся средними геометрическими между положениями соседних вибраторов, прикреплены горизонтальные стержни, образующие вместе со своими зеркальными изображениями разомкнутые на конце линии передачи - шлейфы, либо включены последовательные LC-контуры, резонансные частоты которых равны резонансным частотам соответствующих шлейфов. Существенным их недостатком является низкий коэффициент усиления и сложность конструкции. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранная в качестве прототипа логопериодическая антенна [2], содержащая антенное полотно, выполненное из вертикальных несимметричных вибраторов, расположенных над плоским металлическим экраном, длины которых и расстояния между ними изменяются вдоль антенны согласно принципу логарифмической периодичности, и подключенных к линии питания. С целью повышения коэффициента усиления и упрощения конструкции линия питания этой логопериодической антенны выполнена из отрезков коаксиальной линии, размещенных соосно, длины которых изменяются пропорционально длинам вибраторов, которые подключены к серединам центральных проводников этих отрезков через отверстия, выполненные в экранных проводниках, при этом центральные проводники отрезков коаксиальной линии размещены на высоте 0,01-0,02 средней длины волны над плоским металлическим экраном, а их концы подключены к торцам экранных проводников смежных отрезков коаксиальной линии. Существенными ее недостатками являются наличие верхней частотной границы применимости, относительная сложность и низкая жесткость конструкции. В диапазоне частот свыше 100 МГц эта логопериодическая антенна теряет работоспособность, что обусловлено возрастающим с ростом частоты влиянием неоднородностей, образующихся в местах перекрестного соединения проводников отрезков коаксиальной линии. Техническая задача изобретения - расширение верхней частотной границы рабочего диапазона и упрощение конструкции. Задача достигается тем, что в известной логопериодической антенне, содержащей антенное полотно, выполненное из вертикальных несимметричных вибраторов, расположенных над плоским металлическим экраном, длины которых и расстояние между ними изменяются вдоль антенны согласно принципу логарифмической периодичности, и подключенных к линии питания, согласно изобретению линия питания выполнена в виде несимметричной полосковой линии, заземляющей пластиной которой является плоский металлический экран, а вертикальные несимметричные вибраторы расположены вдоль продольной оси ее проводника и попеременно соединены с проводником непосредственно и заземляющей пластиной через отверстия, выполненные в проводнике, при этом волновое сопротивление несимметричной полосковой линии Z0 выбирается из условия![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193266/2193266-2t.gif)
где R0 - входное сопротивление логопериодической антенны, Za - волновое сопротивление вертикального несимметричного вибратора,
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193122/964.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193022/945.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193266/2193266-3t.gif)
обеспечивающего требуемое входное сопротивление R0 логопериодической антенны при выбранных значениях ее угла раствора
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193022/945.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193122/964.gif)
1 - вертикальные несимметричные вибраторы;
2 - плоский металлический экран;
3 - несимметричная полосковая линия;
4 - проводник несимметричной полосковой линии;
5 - отверстия, выполненные в проводнике несимметричной полосковой линии;
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193022/945.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193122/964.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193022/945.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193122/964.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193022/945.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193266/2193266-4t.gif)
Поскольку относительные фазы токов в соседних вертикальных несимметричных вибраторах 1, обусловленные как их расположением вдоль несимметричной полосковой линии 3, так и резонансными частотами будут стремиться к 180o, то излучаемые ими поля будут складываться в точке приема в противофазе. Попеременное соединение вертикальных несимметричных вибраторов 1 с проводником 4 непосредственно и плоским металлическим экраном (заземляющей пластиной) 2 несимметричной полосковой линии 3 через отверстия, выполненные в проводнике 4, обеспечивает токам соседних вертикальных несимметричных вибраторов необходимый дополнительный сдвиг фаз 180o. В результате обеспечивается синфазное сложение полей в точке приема и формирование неискаженной однонаправленной диаграммы направленности в широкой полосе рабочих частот. При этом по сравнению с прототипом верхняя граничная частота рабочего диапазона логопериодической антенны значительно повышается и может практически простираться до тех пор, пока длина самого короткого вертикального несимметричного вибратора 1 не станет соизмеримой с расстоянием от верхней кромки проводника 4 до плоского металлического экрана 2. Кроме того, попеременное крепление вертикальных несимметричных вибраторов 1 к проводнику 4 и плоскому металлическому экрану 2 значительно упрощает конструкцию логопериодической антенны и повышает ее жесткость. Результаты макетирования и экспериментального исследования подтвердили положительный эффект предложенного технического решения. В процессе макетирования изготовлен макет логопериодической антенны на диапазон рабочих частот (0,1-1) ГГц со следующими конструктивными параметрами: период логопериодической структуры
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193122/964.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193022/945.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193040/176.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193044/8804.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193038/8776.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193049/920.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193038/8776.gif)
![логопериодическая антенна, патент № 2193266](/images/patents/277/2193040/176.gif)
1. Сверхширокополосные антенны / Под ред. А.С. Бененсона. М.: Мир, 1964, с.341-351. 2. Авторское свидетельство SU 1450021, кл. Н 01 Q 11/10, 1989 / Серков В.П. и др. Логопериодическая антенна.
Класс H01Q11/10 антенны с логарифмическим периодом излучения
однонаправленная коническая антенна - патент 2505893 (27.01.2014) | ![]() |
многорезонансная однонаправленная вибраторная антенна - патент 2505892 (27.01.2014) | ![]() |
логопериодическая антенна - патент 2485643 (20.06.2013) | ![]() |
биконическая антенна - патент 2481678 (10.05.2013) | ![]() |
логопериодическая комбинированная антенна - патент 2427946 (27.08.2011) | ![]() |
логопериодическая антенна - патент 2392706 (20.06.2010) | ![]() |
логопериодическая антенна - патент 2387060 (20.04.2010) | ![]() |
вибраторная логопериодическая антенна поперечного излучения - патент 2383088 (27.02.2010) | |
логопериодическая вибраторная антенна - патент 2356140 (20.05.2009) | |
кольцевая антенна - патент 2346364 (10.02.2009) | ![]() |