Антенно-фидерное устройство

Предлагаемое изобретение относится к области антенной техники, в частности к конструкциям антенно-фидерных систем.

Известна антенно-фидерная система, содержащая плоский экран, над которым расположена антенна в виде двух зигзагообразных проводников, соединенных на концах и имеющих точку питания в середине каждого, к одной из которых подключен центральный проводник фидера, а к другой - его экранный проводник (Свидетельство на ПМ №1575, МПК H01Q 9/16, 1993).

Недостатками такой антенно-фидерной системы являются: согласование в узкой полосе частот, конструктивная сложность реализации подобной системы и подверженность влиянию внешних воздействующих факторов из-за негерметичности антенно-фидерной системы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является антенно-фидерная система, содержащая питающую фидерную линию, плоский экран, над которым расположена антенна в виде двух зигзагообразных проводников, соединенных на концах и имеющих точку питания в середине каждого, к одной из которых подключен центральный проводник питающей фидерной линии, а к другой - его экранный проводник, причем к точкам питания подключено согласующе-симметрирующее устройство в виде U-колена (Патент на ПМ №22269, МПК H01Q 9/16, 2001).

Недостатками подобной антенно-фидерной системы являются сложность конструкции антенны и подверженность влиянию внешних воздействующих факторов из-за негерметичности антенно-фидерной системы. Кроме того, использование U-образного колена значительным образом сужает полосу рабочих частот, а также делает невозможным формирование диаграммы направленности с максимумом сигнала, отклоненным от нормали к плоскому экрану.

Перед авторами стояла задача создания антенно-фидерного устройства, лишенного перечисленных недостатков прототипа.

Данная задача решается за счет того, что в антенно-фидерное устройство, содержащее питающую фидерную линию, плоский экран, над которым расположена антенна в виде двух зигзагообразных проводников, соединенных на концах и имеющих точку питания в середине каждого, к одной из которых подключен центральный проводник питающей фидерной линии, а к другой - его экранный проводник, дополнительно введена крышка, выполненная из диэлектрика, имеющая цилиндрическую форму, жестко закрепленная с втулкой с внутренней резьбой, выполненной из диэлектрика, установленной на внешней поверхности фидерной линии, выполненной в виде коаксиальной линии, причем между плоскими поверхностями крышки и втулки зафиксирована при помощи герметика антенна, выполненная из плоского листа металла, при этом втулка, крышка и фидерная линия соосны.

В антенно-фидерном устройстве по вышеописанной конструкции на входе фидерной линии установлен элемент ее крепления на плоском экране, представляющий собой фланец, на котором установлен элемент питания фидерной линии, представляющий собой стандартный коаксиальный разъем.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение герметичности антенны, упрощение конструкции за счет использования частотно независимой связи фидерной линии с антенной, и, как следствие, увеличение диапазона рабочих частот, а также возможность формирования диаграммы направленности с максимумом сигнала, отклоненным от нормали к плоскому экрану.

Заявляемое антенно-фидерное устройство обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемое антенно-фидерное устройство, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов оно явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известно из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется при помощи чертежей, где:

- на фиг. 1 и 2 приведено антенно-фидерное устройство с одной антенной;

- на фиг. 3 изображен осевой разрез антенно-фидерного устройства;

- на фиг. 4 изображено антенно-фидерное устройство, выполненное на основе n антенн, где n≥2, соединенных коаксиальными кабелями с n-канальным делителем мощности, вид со стороны антенн;

- на фиг. 5 изображено антенно-фидерное устройство, выполненное на основе n антенн, где n≥2, соединенных коаксиальными кабелями с n-канальным делителем мощности, вид со стороны делителя мощности.

Антенно-фидерное устройство содержит питающую фидерную линию 1, выполненную в виде коаксиальной линии, плоский экран 2, над которым расположена антенна 3, выполненная из плоского листа металла, внешние грани которого образуют два проводника зигзагообразной формы, соединенные на концах. К антенне 3 в точках питания подключены центральный проводник 4 питающей фидерной линии и его экранный проводник 5. Также в антенну установлена крышка 6, выполненная из диэлектрика и имеющая цилиндрическую форму, и втулка 7 с внутренней резьбой, установленной на внешней поверхности фидерной линии, выполненной в виде коаксиальной линии, при этом втулка, крышка и фидерная линия соосны. Размер внутренней резьбы втулки соответствует резьбе на внешней поверхности фидерной линии. Крышка 6 и втулка 7 жестко закреплены между собой, причем в качестве элементов крепления преимущественно используются винты 8, а между плоскими поверхностями крышки и втулки расположена антенна 3, зафиксированная при помощи герметика 9. Кроме того, на входе фидерной линии может быть установлен элемент ее крепления на плоском экране, представляющий собой фланец 10, на котором установлен элемент питания фидерной линии, представляющий собой стандартный коаксиальный разъем 11. Антенна 3, выполненная из плоского листа металла имеет щель 12, необходимую для согласования питающей фидерной линии 1 с антенной 3.

Вышеописанное антенно-фидерное устройство может быть элементом фазированной антенной решетки, состоящей из нескольких подобных антенно-фидерных устройств, при этом антенно-фидерные устройства соединены коаксиальными кабелями с делителем мощности.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ сигнал с коаксиального разъема 11, установленного на фланец 10 питающей фидерной линии 1 поступает на антенну 3, расположенную над плоским экраном 2. Антенна 3 выполнена из плоского листа металла, что упрощает производство данного элемента конструкции. Внешние грани антенны образуют два проводника зигзагообразной формы, концы которых объединены. Кроме того, в плоском листе металла выполнена щель 12, которая позволяет согласовать антенну 3 с фидерной линией 1. Причем точки питания, представляющие собой соединения центрального проводника 4 питающей фидерной линии с зигзагообразным проводником 3 и экранного проводника 5 фидерной линии с зигзагообразным проводником 3 заключены в герметичный объем, образованный крышкой 6, выполненной из диэлектрика, и втулкой с внутренней резьбой 7. Крышка 6, втулка 7 и питающая фидерная линия 1 расположены соосно, причем крышка 6 и втулка 7 жестко закреплены между собой винтами 8, а антенна 3 зафиксирована между ними при помощи герметика 9. Поступая на антенну 3, СВЧ сигнал излучается в свободное пространство. Причем высота питающей фидерной линии 1 определяет наклон максимума диаграммы направленности относительно нормали к плоскому экрану, при этом оптимальное для согласования антенно-фидерного устройства расстояние между антенной и экраном равно (0,1-0,3)×λ₀, где λ₀ - длина волны. Согласование фидерной линии 1 с антенной 3 в виде двух зигзагообразных проводников, выполненной из плоского листа металла, достигается путем подбора геометрии щели 12 внутри листа металла. Ширина и длина щели 12 подбирается опытным путем.

На предприятии-заявителе изготовлены опытные образцы антенно-фидерных устройств, работающих в L-диапазоне длин волн, испытания которых подтвердили преимущества по сравнению с известными устройствами, в том числе с прототипом, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.