×
20.06.2013
216.012.4e5d

ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки. Технической результат - повышение идентичности ширины диаграммы направленности (ШДН) в ортогональных плоскостях и снижение уровня бокового излучения. Новым является то, что крайние логарифмически-периодические структуры 1, 2 расположены под углом α=45°, а на расстоянии I=0,15λ от вибраторов наибольшей длины крайних логарифмически-периодических структур 1, 2 расположен экран 5 из диэлектрического материала с ε=6 в форме квадрата с размерами сторон λ× λ, перфорированный двадцатью отверстиями диаметром 0,07λ, расположенными симметрично оси квадрата, где λ - максимальная длина волны рабочего диапазона. Предложенное техническое решение позволяет при использовании логарифмически-периодической антенны в качестве сверхширокополосного облучателя осесимметричных зеркальных антенн обеспечить их эффективное облучение и тем самым повысить энергетический потенциал приемной системы. 3 ил.
Основные результаты: Логопериодическая антенна, состоящая из расположенных под углом плоских структур, стандартного коаксиального кабеля, к внутренней жиле которого присоединены две логарифмически-периодические структуры, расположенные симметрично относительно центральной структуры, соединенной с внешней оболочкой коаксиального кабеля, отличающаяся тем, что крайние логарифмически-периодические структуры расположены под углом α=45°, а на расстоянии I=0,15λ от вибраторов наибольшей длины крайних логарифмически-периодических структур расположен экран из диэлектрического материала с ε=6 в форме квадрата с размерами сторон λ × λ, перфорированный двадцатью отверстиями диаметром 0,07λ, расположенными симметрично оси квадрата, где λ - максимальная длина волны рабочего диапазона.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны либо в качестве базового элемента антенной решетки.

Известна логопериодическая антенна («Сверхширокополосные антенны» под ред. Л.С.Бененсона. М.: Мир, 1964, с.371), используемая в качестве сверхширокополосного облучателя зеркальных антенн, содержащая две идентичные логопериодические трапецеидальные структуры, расположенные под углом ψ друг к другу с вершинами в общей точке.

Логопериодическая структура представляет собой решетку подобных элементов, расположенных на общей оси, размеры которых и расстояние между ними изменяется по закону геометрической прогрессии с коэффициентом подобия τ<1. Если первый элемент решетки резонирует на частоте fn, то последующие элементы будут резонировать на частоте fnnf1 (n - номер элемента), при этом свойства антенны изменяются периодично с логарифмом частоты, повторяясь на частотах, отличающихся в 8 раз. Если изменение параметров антенны в пределах одного частотного периода (от fk до τfk) допустимо, то антенна будет практически сверхширокополосной.

Существенным недостатком таких логопериодических антенн является неидентичность ширины диаграммы направленности (ШДН) в ортогональных плоскостях и значительный уровень бокового излучения (до 10 дБ).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранная в качестве прототипа направленная антенна с логарифмической периодичностью (а.с. СССР №148116, кл. 21а4, 3514, Бюл. №12 за 1962 г.), состоящая из расположенных под углом плоских структур, где с целью уменьшения уровня паразитной поляризации в главном направлении и улучшения согласования со стандартным коаксиальным кабелем к внутренней жиле кабеля присоединены две логарифмически-периодические структуры, расположенные симметрично относительно центральной структуры, соединенной с внешней оболочкой кабеля.

Существенным недостатком этой направленной антенны с логарифмической периодичностью являются неидентичность ШДН в ортогональных плоскостях (Е и Н). В плоскости Е ШДН остается практически неизменной и относительно узкой (по уровню минус 10 дБ составляет порядка 90-100°). В результате чего по возможным значениям ШДН в плоскости Н такие логопериодические антенны могут эффективно использоваться как сверхширокополосные излучатели в зеркальных антеннах с соотношением f/D от 0,2 до 0,8 (f - фокусное расстояние, D - диаметр зеркала), а в плоскости Е в зеркальных антеннах с соотношением f/D от 0,45 до 0,65, а уровень бокового излучения составляет 10 дБ. Следовательно, неидентичность ШДН в ортогональных плоскостях и, прежде всего, обуженность ШДН в плоскости Е ограничивает возможность применения таких антенн в качестве облучателей зеркальных антенн с большим соотношением f/D.

Технической задачей изобретения является повышение идентичности ШДН в ортогональных плоскостях и снижение уровня бокового излучения.

Задача достигается тем, что в известной антенне, состоящей из расположенных под углом плоских структур, стандартного коаксиального кабеля, к внутренней жиле которого присоединены две логарифмически-периодические структуры, расположенные симметрично относительно центральной структуры, соединенной с внешней оболочкой коаксиального кабеля, согласно изобретению крайние логарифмически-периодические структуры расположены под углом α=45°, а на расстоянии l=0,15λмакс от вибраторов наибольшей длины крайних логарифмически-периодических структур расположен экран из диэлектрического материала с ε=6 в форме квадрата с размерами сторон λмакс × λмакс, перфорированный двадцатью отверстиями диаметром 0,07λмакс, расположенными симметрично оси квадрата, где λмакс- максимальная длина волны рабочего диапазона.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенная логопериодическая антенна отличается наличием нового элемента - экрана из диэлектрического материала с ε=6, в форме квадрата с размерами сторон λмакс × λмакс, перфорированного двадцатью отверстиями диаметром 0,07λмакс расположенными симметрично оси квадрата, расположенного на расстоянии l=0,15λмакс от вибраторов наибольшей длины крайних структур, а крайние структуры расположены под углом α=45°.

Таким образом, изобретение соответствует критерию изобретения «новизна».

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежной с ней позволяет сделать вывод, что введенные элементы известны, однако введение их в логопериодическую антенну указанным образом и с указанными связями, а также расположение крайних структур под углом α=45° позволяет обеспечить ей такое сложение полей в дальней зоне от логопериодических структур, при котором ШДН в плоскости H обужается, а в плоскости Е расширяется. В результате чего обеспечивается выравнивание ширины диаграммы направленности логарифмически-периодической антенны в ортогональных плоскостях и снижается уровень бокового излучения.

Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Изобретение является «промышленно применимым», так как оно может быть использовано в различных областях радиосвязи.

На фиг.1 приведен общий вид логарифмически-периодической антенны.

На фиг.2 приведены графики зависимости ширины диаграммы направленности (2Θ°) по уровню минус 10 дБ в зависимости от частоты в плоскостях Е и Н для прототипа и предлагаемой логарифмически-периодической антенны.

На фиг.3 приведен внешний вид макета логарифмически-периодической антенны.

Фиг.1: 1, 2 - крайние логарифмически-периодические структуры, 3 - центральная логарифмически-периодическая структура, 4 - коаксиальный кабель, 5 - экран из диэлектрического материала.

Логопериодическая антенна (фиг.1) выполнена в виде H-плоскостной решетки, состоящей из трех логарифмически-периодических структур 1, 2, 3, расположенных вершинами в общей точке О. Крайние логарифмически-периодические структуры 1, 2 расположены под углом α=45° друг к другу, a центральная логарифмически-периодическая структура 3 расположена вдоль биссектрисы угла α=45°. Запитывается антенна коаксиальным кабелем 4, проложенным вдоль центральной логарифмически-периодической структуры 3, внешняя оплетка которого соединена с ее вершиной, а центральная жила - с вершинами логарифмически-периодических структур 1, 2. На расстоянии l=0,15λмакс от вибраторов наибольшей длины логарифмически-периодических структур 1, 2 расположен экран 5 из диэлектрического материала с ε=6 в форме квадрата с размерами сторон λмакс × λмакс, перфорированный двадцатью отверстиями диаметром 0,07λмакс, расположенными симметрично оси квадрата, где λмакс - максимальная длина волны рабочего диапазона.

Логопериодическая антенна работает следующим образом.

Питающее напряжение (фиг.1) по коаксиальному кабелю 4 подводится к вершинам логарифмически-периодических структур 1, 2, 3 и возбуждает их. В результате происходит излучение ими электромагнитных волн в положительном направлении оси Z. Однако вследствие неидентичности элементов распределение фаз структуры будет таким, что будет осуществляться излучение электромагнитных волн в направлении больших вибраторов, что приведет к появлению бокового излучения. Для уменьшения уровня бокового излучения на расстоянии l=0,15λмакс от вибраторов наибольшей длины крайних структур 1, 2 расположен экран 5 из диэлектрического материала с ε=6 в форме квадрата с размерами сторон λмакс × λмакс, перфорированный двадцатью отверстиями диаметром 0,07λмакс, расположенными симметрично оси квадрата, где λмакс - максимальная длина волны рабочего диапазона. Это позволяет частично понизить электромагнитное излучение от больших вибраторов и рассеять его вдоль экрана, что приведет к ослаблению его влияния на ДН антенны и снизит уровень бокового излучения.

Излученные логарифмически-периодическими структурами электромагнитные поля, складываясь в дальней зоне, формируют суммарное поле с определенным угловым распределением амплитуды, т.е. определенной диаграммной направленности (ДН). При этом механизм формирования ДН в плоскостях Е (плоскость YZ) и Н (плоскость XZ) различный и определяется преимущественно проекцией логарифмически-периодической антенны на эти плоскости и распределением поля в раскрыве. Проекция логарифмически-периодической антенны на горизонтальную плоскость (плоскость Н) представляет собой трехэлементную решетку продольно-излучающих логарифмически-периодических структур, расположенных радиально вершинами в общей точке. ДН такой решетки описывается известным выражением [1], которое применительно к обозначениям фиг.1 и имеет вид

где f(φ- δn) - диаграмма направленности элемента;

An - напряжение в точке возбуждения n-го элемента;

γn - относительная фаза поля, излучаемого n-м элементом;

β=2π/λ - волновое число;

d - расстояние от вершины (точки О) до фазового центра элемента.

Анализ рассчитанных согласно выражению (1) ДН показал, что в плоскости Н предложенная логопериодическая антенна обладает более узкой ДН по сравнению с ДН логарифмически-периодической антенны-прототипа, что подтверждается и практическими результатами, приведенными на фиг.2.

Проекция логарифмически-периодической антенны на вертикальную плоскость YZ (фиг.1) представляет собой плоскую продольно-излучающую антенну, которую можно рассматривать как антенную решетку, состоящую из двух плоских логопериодических антенн, имеющих общий раскрыв. Одна из них образована проекциями на плоскость YZ логарифмически-периодических структур 1 и 3, а вторая - логарифмически-периодических структур 2 и 3. Распределение поля в такой антенной решетке согласно принципу линейной суперпозиции представляет собой сумму функций распределения поля в двух совпадающих однородных раскрывах с изменением фазы вида E(U)=ехр[j(πU/2а)] в одном раскрыве и с изменением фазы вида E(U)=exp[-j(πU/2a)] - в другом, которая равна EΣ(U)=cos(πU/2a). Следовательно, можно полагать, что рассматриваемая логопериодическая антенна обладает в плоскости Е распределением поля по закону косинуса, которое, как известно, ведет к расширению ДН по нулям в полтора раза по сравнению с равномерным распределением поля, присущим логарифмической антенне-прототипу.

Таким образом, предложенное техническое решение ведет к сужению ДН логарифмической антенны в плоскости Н и расширению - в плоскости Е, повышая тем самым их идентичность, и снижает уровень бокового излучения.

Экспериментальные исследования качественно подтвердили теоретические предпосылки. Измеренные значения ШДН по уровню минус 10 дБ в плоскости Е и Н действующей модели (фиг.3) предложенной логарифмической антенны и аналогичные характеристики логарифмической антенны-прототипа приведены на фиг.2. Уровень бокового излучения снизился до 20 дБ. При этом обе антенны имеют одинаковые геометрические параметры логарифмически-периодических структур.

Сравнительный анализ приведенных характеристик свидетельствует о том, что предложенное техническое решение ведет к повышению идентичности ШДН в ортогональных плоскостях и снижению уровня бокового излучения, что является необходимым для расширения границы применимости таких логопериодических антенн в качестве облучателя зеркальных антенн с малыми значениями соотношения f/D.

Логарифмически-периодические структуры изготовлены из листа ДПРХМ 1,0 НД Л63 ГОСТ 931-90, экран изготовлен из текстолита ПТК-2,0 сорт 1 ГОСТ 5-78, коаксиальный кабель РК50-2-25-С.

Предложенное техническое решение позволяет при использовании логарифмически-периодической антенны в качестве сверхширокополосного облучателя осесимметричных зеркальных антенн обеспечить их эффективное облучение и тем самым повысить энергетический потенциал приемной системы.

Логопериодическая антенна, состоящая из расположенных под углом плоских структур, стандартного коаксиального кабеля, к внутренней жиле которого присоединены две логарифмически-периодические структуры, расположенные симметрично относительно центральной структуры, соединенной с внешней оболочкой коаксиального кабеля, отличающаяся тем, что крайние логарифмически-периодические структуры расположены под углом α=45°, а на расстоянии I=0,15λ от вибраторов наибольшей длины крайних логарифмически-периодических структур расположен экран из диэлектрического материала с ε=6 в форме квадрата с размерами сторон λ × λ, перфорированный двадцатью отверстиями диаметром 0,07λ, расположенными симметрично оси квадрата, где λ - максимальная длина волны рабочего диапазона.
ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА
ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА
ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ АНТЕННА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 624.
27.08.2013
№216.012.65cb

Модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Технический результат заключается в упрощении, создании режима эксплуатации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491696
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.6871

Дренажно-предохранительный клапан

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к устройствам, поддерживающим избыточное давление в заданных пределах внутри емкостей, в том числе криогенных, и предназначено для использования в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения. Дренажно-предохранительный клапан снабжен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492384
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6b0d

Космический аппарат дистанционного зондирования земли

Изобретение относится к конструкции космического аппарата (КЛ) и его бортовым, главным образом, терморегулирующим системам. КЛ конструктивно объединяет модули целевой аппаратуры и служебных систем и снабжен термостабилизирующим кожухом, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493056
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6ca2

Клапан для регулирования расхода горячего газа

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений и предназначенных для управления вектором тяги летательных аппаратов. Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493461
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6cec

Противопехотная осколочная мина дистанционной установки

Изобретение относится к боеприпасам и может быть использовано для поражения живой силы противника. Противопехотная осколочная мина дистанционной установки содержит направляющий корпус, устройство установки, подпружиненные лапки, накидную крышку, стабилизатор в виде капроновых лент или парашюта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493535
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.10.2013
№216.012.76b1

Разъемное соединение

Изобретение относится к многоразовым разъемным соединениям трубопроводов в ракетно-космической технике, обеспечивающим разделение пневмогидромагистралей от управляющего давления сжатого воздуха с дублированием разделения вручную при технологических операциях при подготовке изделия к старту....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496045
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a8c

Газораспределительный клапан

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено в качестве газораспределительных клапанов управлять летательными аппаратами по плоскостям тангажа, рыскания и крена. Газораспределительный клапан содержит корпус с входным и двумя выходными патрубками, с седлами, установленными в выходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497034
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7afe

Блок приема и синхронизации

Изобретение относится к приемному тракту радиолокационных систем и предназначено для обеспечения высокопроизводительной первичной цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. Достигаемый технический результат изобретения - повышение эффективности цифровой обработки радиолокационных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497148
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7efe

Теплообменный аппарат

Изобретение относится к энергетике. Теплообменный аппарат содержит теплообменник с корпусом и цилиндрической оболочкой, образующими каналы, входной и выходной коллекторы, дополнительный теплообменник, расположенный последовательно с первым, содержащий входной и выходной коллекторы. Кроме того,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498183
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81e4

Обтекатель антенны самолёта

Изобретение относится к конструктивным элементам фюзеляжа летательного аппарата. Обтекатель антенны, установленный на самолете, содержит радиопрозрачную переднюю и металлическую заднюю части, обшивку, подкрепленную силовым набором. Обтекатель выполнен обтекаемой сигарообразной формы с жесткой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498928
Дата охранного документа: 20.11.2013
Показаны записи 11-20 из 349.
27.08.2013
№216.012.65cb

Модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Технический результат заключается в упрощении, создании режима эксплуатации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491696
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.6871

Дренажно-предохранительный клапан

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к устройствам, поддерживающим избыточное давление в заданных пределах внутри емкостей, в том числе криогенных, и предназначено для использования в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения. Дренажно-предохранительный клапан снабжен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492384
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6b0d

Космический аппарат дистанционного зондирования земли

Изобретение относится к конструкции космического аппарата (КЛ) и его бортовым, главным образом, терморегулирующим системам. КЛ конструктивно объединяет модули целевой аппаратуры и служебных систем и снабжен термостабилизирующим кожухом, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493056
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6ca2

Клапан для регулирования расхода горячего газа

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений и предназначенных для управления вектором тяги летательных аппаратов. Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493461
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6cec

Противопехотная осколочная мина дистанционной установки

Изобретение относится к боеприпасам и может быть использовано для поражения живой силы противника. Противопехотная осколочная мина дистанционной установки содержит направляющий корпус, устройство установки, подпружиненные лапки, накидную крышку, стабилизатор в виде капроновых лент или парашюта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493535
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.10.2013
№216.012.76b1

Разъемное соединение

Изобретение относится к многоразовым разъемным соединениям трубопроводов в ракетно-космической технике, обеспечивающим разделение пневмогидромагистралей от управляющего давления сжатого воздуха с дублированием разделения вручную при технологических операциях при подготовке изделия к старту....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496045
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a8c

Газораспределительный клапан

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено в качестве газораспределительных клапанов управлять летательными аппаратами по плоскостям тангажа, рыскания и крена. Газораспределительный клапан содержит корпус с входным и двумя выходными патрубками, с седлами, установленными в выходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497034
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7afe

Блок приема и синхронизации

Изобретение относится к приемному тракту радиолокационных систем и предназначено для обеспечения высокопроизводительной первичной цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. Достигаемый технический результат изобретения - повышение эффективности цифровой обработки радиолокационных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497148
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7efe

Теплообменный аппарат

Изобретение относится к энергетике. Теплообменный аппарат содержит теплообменник с корпусом и цилиндрической оболочкой, образующими каналы, входной и выходной коллекторы, дополнительный теплообменник, расположенный последовательно с первым, содержащий входной и выходной коллекторы. Кроме того,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498183
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81e4

Обтекатель антенны самолёта

Изобретение относится к конструктивным элементам фюзеляжа летательного аппарата. Обтекатель антенны, установленный на самолете, содержит радиопрозрачную переднюю и металлическую заднюю части, обшивку, подкрепленную силовым набором. Обтекатель выполнен обтекаемой сигарообразной формы с жесткой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498928
Дата охранного документа: 20.11.2013
+ добавить свой РИД