Результат интеллектуальной деятельности: СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР УКВ

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенно-фидерных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств.

Известен симметричный вибраторный излучатель, имеющий тонкие цилиндрические плечи с диаметром d, закрепленные на симметрирующем устройстве под прямым углом, при этом d<<λ₀, где λ₀ - длина волны, соответствующая центральной частоте рабочего диапазона частот [1 - Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток. Под ред. Д.И. Воскресенского, М., «Радиотехника», 2003, рис. 2.6.1а].

Недостатком этого излучателя является недостаточная ширина диаграммы направленности (ДН) [1 - стр. 222].

Известен также симметричный вибратор [1 - рис. 2.6.1б], плечи которого выполнены из плоских пластин и крепятся под прямым углом к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи высотой λ/4 и шириной, равной ширине плеч вибратора, нижние концы внешних проводников симметрирующего устройства закреплены на плоском проводящем экране, верхняя часть центрального плоского проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора, а нижняя его часть имеет экспоненциальный переход для соединения с центральным проводником коаксиальной линии передачи, оплетка которого соединена с проводящим экраном, боковые края плеч вибратора загнуты по направлению к экрану, а боковые края внешних проводников симметрирующего устройства загнуты наружу.

К недостаткам известного устройства следует отнести:

- недостаточная жесткость конструкции в условиях воздействия вибрации. В известном устройстве внешние проводники трехпроводной плоской воздушной линии передачи соединены между собой только в верхней части. Поскольку в диапазоне УКВ длина плеча и симметрирующего устройства находится, в зависимости от рабочих частот, в пределах 100-200 мм, очевидно, что такая конструкция не обеспечивает вибропрочность;

- в известном устройстве отсутствует возможность оперативной установки вибратора - он закреплен на проводящем экране неразъемно, а сигнал подается через соединенный пайкой коаксиальный кабель.

Наиболее близким по сущности к изобретению является симметричный вибратор [2 - Патент РФ 2472262 "Симметричный вибратор УКВ" опубл. 10.01.13 г.], взятый за прототип, предназначенный для установки на плоском металлическом экране, в котором плечи выполнены из плоских пластин, прикрепленных к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, внешние проводники которой имеют такую же ширину, как плечи вибратора, верхняя часть центрального проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора, а нижняя его часть является входом вибратора и имеет сужающийся переход для подключения к внешней линии передачи сигнала, при этом боковые края плеч вибратора загнуты под прямым углом по направлению к экрану, крепление плеч вибратора к симметрирующему устройству выполнено с наклоном 45° в направлении экрана, боковые поверхности плеч вибратора дополнительно соединены с внешними проводниками симметрирующего устройства стенками треугольной формы, боковые края внешних проводников симметрирующего устройства загнуты под прямым углом внутрь, верхние части плечей вибратора соединены между собой с помощью диэлектрической пластины, нижняя часть левого внешнего проводника симметрирующего устройства согнута под прямым углом влево для формирования левой части фланца крепления к экрану, а нижняя часть правого внешнего проводника симметрирующего устройства согнута под прямым углом вправо для формирования правой части фланца крепления вибратора к экрану, в каждой части фланца выполнены отверстия крепления к экрану.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- недостаточная вибропрочность конструкции, поскольку соединение внешних проводников симметрирующего устройства и центрального проводника симметрирующего устройства выполнено только в их верхней части, что может вызвать их взаимную вибрацию;

- недостаточная жесткость фланца для крепления вибратора, который выполнен в виде двух частей, представляющих собой загнутые части внешних проводников симметрирующего устройства. Поскольку до установки на несущую конструкцию две части фланца не соединены между собой, это затрудняет настройку вибратора.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение вибропрочности конструкции симметричного вибратора.

Для достижения указанной цели предлагается симметричный вибратор УКВ, в котором плечи выполнены из плоских пластин, прикрепленных к внешним проводникам симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, внешние проводники которой имеют такую же ширину, как плечи вибратора, верхняя часть центрального проводника симметрирующего устройства соединена с одним из плеч вибратора, а нижняя его часть является входом вибратора и подключается к внешней линии передачи сигнала, при этом боковые края плеч вибратора загнуты под прямым углом по направлению к экрану, на котором установлен симметричный вибратор, крепление плеч вибратора к симметрирующему устройству выполнено с наклоном 45° в направлении экрана, боковые поверхности плеч вибратора дополнительно соединены с внешними проводниками симметрирующего устройства стенками треугольной формы, боковые края внешних проводников симметрирующего устройства загнуты под прямым углом внутрь, нижняя часть левого внешнего проводника симметрирующего устройства согнута под прямым углом влево для формирования левой части фланца крепления вибратора к экрану, а нижняя часть правого внешнего проводника симметрирующего устройства согнута под прямым углом вправо для формирования правой части фланца крепления вибратора к экрану, в каждой части фланца выполнены отверстия крепления к экрану.

Согласно изобретению, загнутые вертикально края левой и правой частей фланца соединены металлическими перемычками, центральный и внешние проводники симметрирующего устройства соединены между собой в верхней и нижней части с помощью диэлектрических пластин, при этом центральный проводник фиксируется посредине между внешними проводниками симметрирующего устройства.

Проведенный сравнительный анализ заявленного устройства и прототипа показывает, что заявленное устройство отличается тем, что:

- в прототипе соединение проводников симметрирующего устройства выполнено только в верхней части, в отличие от этого, в предлагаемом устройстве они соединены между собой в верхней и нижней части с помощью диэлектрических пластин, что обеспечивает более высокую жесткость и вибропрочность конструкции вибратора относительно прототипа;

- в прототипе фланец выполнен в виде двух частей - правой и левой, в предлагаемом устройстве две части фланца соединены между собой перемычками, что обеспечивает более высокую жесткость и вибропрочность конструкции вибратора относительно прототипа.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого симметричного вибратора из литературы не известно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На чертеже приведен внешний вид симметричного вибратора УКВ.

Симметричный вибратор УКВ (фиг.) состоит из левого плеча 1 и правого плеча 2 симметрирующего устройства, выполненного в виде трехпроводной плоской воздушной линии передачи, содержащей левый внешний проводник 3, правый внешний проводник 4 и центральный проводник 5. Верхняя часть центрального проводника 5 симметрирующего устройства соединена с правым плечом 2. Плечи 1 и 2 выполнены из плоских пластин, для повышения вибропрочности соединены с внешними проводниками 3 и 4 симметрирующего устройства стенками треугольной формы 6 и 7, по две стенки с каждой стороны плечей 1 и 2.

Плечи вибратора 1 и 2 имеют такую же ширину, как и внешние проводники 3 и 4 трехпроводной плоской воздушной линии передачи, при этом крепление плеч вибратора 1 и 2 к симметрирующему устройству выполнено с наклоном 45° в направлении экрана (на фиг. не показан).

Нижние части левого и правого внешних проводников 3 и 4 согнуты под прямым углом соответственно влево и вправо, что обеспечивает формирование фланца из двух частей - левой 8 и правой 9 для крепления вибратора к экрану (на фиг. не показан). Загнутые вертикально края левой 8 и правой 9 частей фланца соединены металлическими перемычками 12. Крепление вибратора к экрану (на фиг. не показан) выполняется через отверстия 13.

Центральный проводник 5 и внешние проводники 3 и 4 симметрирующего устройства соединены между собой в верхней и нижней части с помощью диэлектрических пластин 10 с помощью винтов 11, при этом центральный проводник 5 фиксируется посредине между внешними проводниками 3 и 4 симметрирующего устройства.

Боковые края левого и правого плеч 1 и 2 для повышения механической прочности загнуты под прямым углом в направлении экрана (на фиг. не показан), а боковые края внешних проводников 3 и 4 симметрирующего устройства загнуты под прямым углом внутрь для уменьшения кроссполяризационного излучения. Нижняя часть центрального проводника 5 симметрирующего устройства является входом вибратора и подключается к внешней линии передачи сигнала (на фиг. не показана) пайкой.

Симметричный вибратор выполнен из дюралюминиевого листа, соединение стенок треугольной формы 6 и 7 с внешними проводниками 3 и 4 симметрирующего устройства и с плечами 1 и 2 выполнено сваркой.

Использование в предлагаемом вибраторе соединения внешних проводников 3 и 4 симметрирующего устройства с помощью диэлектрических пластин 10 в двух местах обеспечивает повышение вибропрочности конструкции симметричного вибратора, а соединение левой 8 и правой 9 частей фланца перемычками 12 обеспечивает более высокую жесткость фланца по сравнению с прототипом.

Диэлектрические пластины 10 обеспечивают более жесткое и фиксированное положение центрального проводника 5 симметрирующего устройства посередине между внешними проводниками 3 и 4 симметрирующего устройства, чем в прототипе.

Поскольку две части фланца в предлагаемом вибраторе соединены между собой, это облегчает проверку и настройку до его установки на экран, в то время как в прототипе, из-за отсутствия жесткости фланца, это было сделать затруднительно.

Для проверки функционирования предлагаемого устройства был изготовлен макет, экспериментально проверенные характеристики которого подтверждают расчетные данные.