Антенна с эллиптической поляризацией
Патент 2169972
Авторы
Классы МПК
Антенна с эллиптической поляризацией
Реферат
Изобретение относится к антенной технике и может выть использовано в качестве антенны с эллиптической поляризацией в системах связи. Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента усиления антенны с эллиптической поляризацией при высоте подвеса витка провода над металлическим экраном много меньше длины волны. Указанный технический результат достигается тем, что в антенну с эллиптической поляризацией, содержащую виток провода 1, расположенный над металлическим экраном 2 параллельно его плоскости, введены конденсаторы 3, включенные в виток провода 1 на расстоянии T друг от друга. Емкость С конденсаторов 3 равна где - круговая частота; k = 2 / - волновое число; W - волновое сопротивление; n = La/, La - длина витка провода; - длина волны, причем T < 0,1 . Антенна возбуждается коаксиальным кабелем 4 с одного конца витка провода 1, другой конец которого соединен с металлическим экраном 2 согласованной нагрузкой 5. 1 ил.
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны с эллиптической поляризацией поля в системах связи.
Известна антенна (Драбкин А.А. и др. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. Радио, 1974) с эллиптической поляризацией поля, состоящая из двух идентичных взаимно перпендикулярных вибраторов, расположенных над металлическим экраном на высоте h = 0,25 , где - длина волны в свободном пространстве, соответствующая рабочей частоте. Вибраторы запитываются таким образом, что токи в них равны и сдвинуты по фазе на 90o. Недостатком такой антенны является сложная система питания вибраторов и большая высота подвеса ее вибраторов над металлическим экраном. К тому же коэффициент усиления такой антенны невелик. Известна антенна (ANSERLIN: A Broad-band, low-profile, circularly polarized antenna. Drewniak J.I., Mayes P.E. "IEEE Trans. On Antennas and Propag.", 1989, 37, N 3, 281-288) в виде витка провода длиной La = , расположенного над металлическим экраном. Эта антенна как наиболее близкое техническое решение к предлагаемому принимается за прототип. В антенне-прототипе вдоль провода распространяется бегущая волна тока с волновым числом k = 2 /, которая обуславливает излучение электромагнитной волны с эллиптической поляризацией поля. Основными недостатками данной антенны являются низкий коэффициент усиления вследствие небольшого размера aнтенны в поперечной плоскости (0,3 - 0,35 ), а также невозможность низкого расположения витка провода над металлическим экраном, т.к. при h 0,1 эффективность излучения резко снижается из-за влияния противофазного отражения от металлического экрана. Предлагаемое решение направлено на повышение коэффициента усиления антенны с эллиптической поляризацией при высоте подвеса витка провода над металлическим экраном много меньше длины волны (h << ). Указанная цель достигается тем, что в антенне с эллиптической поляризацией, состоящей из витка провода, расположенного над металлическим экраном, параллельно его плоскости, в виток провода на одинаковом расстоянии T друг от друга введены конденсаторы, емкость C которых равна где - круговая частота; n = La/ ; La - длина витка провода; - длина волны, причем T < 0,1 . Отличительным от прототипа признаком предлагаемого решения является введение в провод на одинаковом расстоянии Т друг от друга конденсаторов, емкость которых выбрана таким образом, что в линии, образованной проводом и металлическим экраном, распространяется ускоренная волна, длина которой равна длине витка провода. В этом случае (как и в прототипе) в ортогональных участках провода токи сдвинуты на 90o и излучение в перпендикулярном плоскости витка провода направлении имеет эллиптическую поляризацию. Если период T включения емкостных нагрузок достаточно мал (T < 0,1 ), то провод с емкостными нагрузками, расположенный над металлическим экраном, можно рассматривать как линию передачи с распределенными параметрами Zn = kW -1/(CT), Yn = k/W, где Zn, Yn - погонные сопротивление и проводимость рассматриваемой линии; W - волновое сопротивление линии в виде провода над металлическим экраном. С учетом того, что согласно телеграфным уравнениям длина ускоренной волны , а длина витка провода La= у и, кроме того, La = n, получим, что емкость C конденсаторов равна: . Конструкция предлагаемой антенны представлена на чертеже. Антенна с эллиптической поляризацией состоит из витка провода 1, расположенного над металлическим экраном 2 параллельно его плоскости. В виток провода 1 включены конденсаторы 3 на расстоянии T друг от друга. Антенна возбуждается коаксиальным кабелем 4 с одного конца витка провода 1, другой конец которого соединен с металлическим экраном 2 согласованной нагрузкой 5. Периметр (La) витка провода 1 равен длине у ускоренной волны, условие распространения которой обеспечивается включением в провод 1 конденсаторов 3 на расстоянии T друг от друга. Предлагаемая антенна с эллиптической поляризацией может быть выполнена, например, в виде круглого витка ленточного проводника шириной = 0,025 , длиной La = 2,59 , подвешенного над металлическим экраном на высоте h = 0,05 , в который с периодом T = 0,07 включены конденсаторы емкостью C = 2,47 пФ. Такая антенна на расчетной частоте имеет коэффициент усиления 8 дБ, КПД = 0,76, коэффициент эллиптичности 0,84. Таким образом, включение в виток провода на расстоянии T < 0,1 друг от друга конденсаторов, емкость которых вычисляется по вышеприведенному закону, позволяет увеличить длину витка провода в n раз, что обеспечивает повышение коэффициента усиления антенны при высоте подвеса витка провода над металлическим экраном много меньше .Формула изобретения
Антенна с эллиптической поляризацией, состоящая из витка провода, расположенного над металлическим экраном параллельно его плоскости, отличающаяся тем, что в провод на расстоянии Т друг от друга включены конденсаторы, емкость которых равна где - круговая частота; k = 2/ - волновое число; W - волновое сопротивление; n = La/; La - длина витка провода; - длина волны, причем Т < 0,1.РИСУНКИ
Рисунок 1