слабонаправленная широкополосная антенна

Формула изобретения

Слабонаправленная антенна, содержащая полый металлический конус, плоский проводник, расположенный над вершиной конуса параллельно его основанию, и проходящий в полости конуса коаксиальный кабель, внешний проводник которого гальванически соединен с вершиной конуса, а внутренний проводник - с плоским проводником, отличающаяся тем, что плоский проводник выполнен в виде металлического круга диаметром а, причем 0,05_мa0,1_м, где _м - максимальная длина волны рабочего диапазона, и гальванически соединенного с ним плоского криволинейного проводника, границами которого являются две сопрягающиеся с кругом идентичные логарифмические спирали, одна из которых повернута относительно другой на некоторый угол, определяющий ширину проводника, при этом длина спиралей должна лежать в пределах (0,7-1,2)_м, а криволинейный проводник радиально ограничиваться дугой окружности, диаметр которой превышает диаметр основания конуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве широкополосной антенны для приема-передачи радиосигналов в широком секторе азимутальных и угломестных направлений.

Известна слабонаправленная широкополосная антенна - плоская логарифмическая спиральная антенна [1, стр. 323], состоящая из двух плоских криволинейных металлических пластин (плеч антенны). Границы каждого плеча представляют собой две идентичные логарифмические спирали, одна из которых повернута относительно другой на некоторый угол , определяющий ширину плеча. Длина плеча составляет (1-1,5)_м, где _м - максимальная длина волны рабочего диапазона волн. Основным недостатком плоской спиральной антенны как слабонаправленной антенны является то, что она излучает электромагнитное поле с эллиптической поляризацией только в направлениях, близких к нормали, к плоскости расположения антенны. Излучение в направлениях, близких к плоскости антенны, отсутствует.

Известна слабонаправленная антенна - дискоконусная антенна [1, стр. 158] , которая состоит из металлического конуса, плоского проводника в виде металлического круга, расположенного у вершины конуса, в плоскости, параллельной основанию конуса, и коаксиального кабеля, проходящего в полости конуса. Внешний проводник кабеля гальванически соединен с вершиной конуса, а внутренний проводник - с металлическим кругом (в его центре). Благодаря конической форме дискоконусная антенна при высоте конуса b = 0,25_м, диаметре основания конуса с=0,275_м и диаметре металлического круга a = 0,175_м излучает линейно поляризованное электромагнитное поле в широком диапазоне частот (с перекрытием не менее 1:2) [1, стр. 157]. Эта антенна как техническое решение, наиболее близкое к предлагаемому, принимается за прототип. Основным недостатком антенны-прототипа как слабонаправленной антенны является то, что она излучает преимущественно в направлениях, близких к горизонтальной плоскости, при этом в направлении нормали к горизонтальной плоскости (оси симметрии конуса) излучение отсутствует.

Предлагаемое техническое решение направлено на уменьшение направленности дискоконусной антенны-прототипа за счет создания дополнительного излучения вдоль оси конуса (со стороны его вершины) и в направлениях, близких к этой оси.

Указанная цель изобретения достигается тем, что в антенне, состоящей из полого металлического конуса и расположенного над его вершиной параллельно основанию плоского проводника, а также проходящего внутри конуса коаксиального кабеля, внешний проводник которого гальванически соединен с вершиной конуса, а внутренний - с центром круга, плоский проводник выполнен в виде металлического круга диаметром а (где 0,05_мa0,1_м, и _м - максимальная длина волны рабочего диапазона) и гальванически соединенного с ним плоского криволинейного проводника, границами которого являются две сопрягающиеся с кругом идентичные логарифмические спирали, одна из которых повернута относительно другой на некоторый угол, определяющий ширину проводника, при этом длина спиралей должна лежать в пределах (0,7-1,2)_м, а криволинейный проводник радиально ограничиваться дугой окружности, диаметр которой превышает диаметр основания конуса.

Отличительным от прототипа признаком предложенного решения является введение плоского криволинейного проводника, который совместно с кругом малого диаметра обеспечивает излучение электромагнитного поля в направлениях, близких к оси конуса (со стороны его вершины), которое в прототипе отсутствует.

Конструкция предлагаемой антенны представлена на чертеже.

Слабонаправленная широкополосная антенна содержит полый металлический конус 1 и расположенные над его вершиной в плоскости, параллельной основанию, металлический круг 2 и гальванически соединенный с ним плоский криволинейный проводник 3. Антенна возбуждается проходящим внутри конуса 1 коаксиальным кабелем 4, внешний проводник которого гальванически соединен с вершиной конуса 1, а внутренний - с центром металлического круга 2.

Предлагаемая слабонаправленная широкополосная антенна была выполнена в виде полого металлического конуса высотой b = 0,25_м, диаметром основания c = 0,275_м, металлического круга диаметром a = 0,1_м, соединенного с плоским криволинейным проводником, границами которого являются две сопряженные с кругом спирали ₁ = 0,02_мexp(0,3), ₂ = 0,75₁, где (₁,) и (₂,) - полярные координаты спиралей с началом в центре круга, причем выполнены условия 0,5a₁0,6c, 0,5a₂0,6c. Такая антенна в диапазоне (_м-0,5_м) имела круговую ДН в азимутальной плоскости, а в угломестной плоскости ДН близка к форме кардиоиды (с неравномерностью 2 dB).

Таким образом, выполнение плоского проводника в виде металлического круга малого диаметра и гальванически соединенного с ним плоского криволинейного проводника спиральной формы обеспечивает необходимое излучение вдоль оси корпуса, тем самым делая антенну менее направленной, чем антенна-прототип.

Источник информации

1. Драбкин А. Л. и др. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. Радио, 1974).