Широкополосная вибраторная антенна

Предлагаемая широкополосная вибраторная антенна относится к области антенной техники и может быть использована для приема или излучения линейно поляризованных СВЧ колебаний в составе антенной решетки. Технической задачей на решение которой направлена полезная модель является построение конструктивно простой и недорогой широкополосной вибраторной антенны с хорошо сформированной ДН и значением КСВН<1,75 в диапазоне частот с отношением . Широкополосная вибраторная антенна содержит экран 1, плоский вибратор, установленный перпендикулярно экрану 1 и питающий 50-омный коаксиальный кабель 12. Плоский вибратор выполнен на плате 2 из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, у которой ширина равна 0,55_макс и высота равна 0,225_макс. Вдоль всей нижней кромки платы 2, расположенной на оси экрана 1, на ее обеих сторонах выполнены нижние металлизированные полоски 4 и 10 шириной, равной 0,02_макс и вдоль обеих боковых кромок с двух сторон платы 2 выполнены боковые металлизированные полоски 3 и 8, 9 и 15, совмещенные с нижними металлизированными полосками 4 и 10, шириной, равной 0,067_макс и высотой от нижней кромки платы 2, равной 0,14_макс. Вдоль верхней кромки платы 2 на обеих ее сторонах выполнены по одной первой 11 и второй 7 металлизированной полоске, размер которых одинаков и по длине равен 0,113_макс, а по ширине равен 0,042_макс; первая 11 и вторая 7 металлизированные полоски расположены от оси платы 2 в разные стороны и отстоят от этой оси на расстояние, равное 0,02_макс. На одной стороне платы 2 напротив первой металлизированной полоски 11 выполнена третья металлизированная полоска 5 длиной вдоль верхней кромки платы 2, равной 0,122_макс и шириной, равной 0,042_макс, с которой совмещен первый металлизированный участок 6, выполненный по оси платы 2 шириной, равной 0,023_макс и длиной вдоль оси платы 2 до ее верхней кромки, равной 0,164_макс. На первом металлизированном участке 6 вдоль верхней кромки платы 2 выполнен участок без металлизации длиной, равной 0,045_макс и шириной, равной 0,017_макс, при этом первая 11 и третья 5 металлизированные полоски и первый металлизированный участок 6 образуют первое плечо вибратора. На другой стороне платы 2 напротив второй металлизированной полоски 7 выполнена четвертая металлизированная полоска 14 длиной вдоль верхней кромки платы 2, равной 0,144_макс и шириной, равной 0,067_макс от ее верхней кромки, с которой совмещен своим изменяющимся по ширине отрезком второй металлизированный участок 13 длиной вдоль оси платы 2, равной 0,14_макс, ширина изменяющегося по ширине отрезка второго металлизированного участка 13 меняется от значения, равного 0,077_макс при совмещении с четвертой металлизированной полоской 14 до значения, равного 0,033_макс, переходящего в ширину постоянного по ширине отрезка высотой, равной 0,023_макс, расположенного симметрично на оси платы 2 и совмещенного с нижней металлизированной полоской 10, причем на четвертой металлизированной полоске 14 около оси платы убрана металлизация на расстоянии от верхней кромки платы 2, равном 0,047_макс длиной, равной 0,047_макс и шириной, равной 0,025_макс при этом вторая 7 и четвертая 14 металлизированные полоски и второй металлизированный участок 13 образуют второе плечо вибратора. 50-омный коаксиальный кабель 12 установлен по оси платы 2, внешний проводник которого имеет омический контакт со вторым металлизированным участком 13, а внутренний проводник коаксиального кабеля 12 через отверстие, расположенное на оси платы 2 и на расстоянии от верхней кромки платы 2, равном 0,0365_макс, проходит на другую сторону платы 2 и имеет омический контакт с третьей металлизированной полоской 5. Первая 11 и третья 5, а также соответственно вторая 7 и четвертая 14 металлизированные полоски вдоль всей их длины на верхней кромке платы 2 между собой имеют омический контакт, первый 6 и второй 13 металлизированные участки, расположенные на обеих сторонах платы 2, на оси платы 2 имеют омический контакт на расстоянии от верхней кромки платы 2, равном 0,154_макс, кроме того, нижние металлизированные полоски 4 и 10 имеют омический контакт с экраном 1. Илл.1

Предлагаемая широкополосная вибраторная антенна относится к области антенной техники и может быть использована для приема или излучения линейно поляризованных СВЧ колебаний в составе антенной решетки.

Известны широкополосные вибраторные излучатели [Мейнеке X. и Гундлах Ф. Радиотехнический справочник. Том 1. Перевод с немецкого. Государственное энергетическое издательство. Москва-Ленинград, 1960 г., стр.309-315]. В широкополосных антеннах применяются вибраторы с поперечными размерами разнообразной формы. Типичными примерами таких антенн являются антенны с вибраторами цилиндрической формы, коническими вибраторами и экспоненциальными вибраторами, при этом только у конического вибратора волновое сопротивление постоянно и зависит от угла при вершине конуса.

Недостатком таких антенн является то, что у широкополосного симметричного вибратора питающая линия расположена перпендикулярно вибратору и лежит в поле его излучения и это приводит к искажениям диаграммы направленности (ДН), кроме того и при компенсации реактивного сопротивления в широкополосном вибраторе достигается недостаточное согласование с запитывающим 50-омным коаксиальным кабелем.

Технической задачей на решение которой направлена полезная модель является построение конструктивно простой и недорогой широкополосной вибраторной антенны с хорошо сформированной ДН и значением КСВН<1,75 в диапазоне частот с отношением .

Технический результат достигается тем, что в широкополосной вибраторной антенне, содержащей экран, плоский вибратор, установленный перпендикулярно экрану и питающий 50-омный коаксиальный кабель, плоский вибратор выполнен на плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, у которой ширина равна 0,55_макс и высота равна 0,225_макс, вдоль всей нижней кромки платы, расположенной на оси экрана, на ее обеих сторонах выполнены нижние металлизированные полоски шириной, равной 0,02_макс и вдоль обеих боковых кромок с двух сторон платы выполнены боковые металлизированные полоски, совмещенные с нижними металлизированными полосками, шириной, равной 0,067_макс и высотой от нижней кромки платы, равной 0,14_макс, вдоль верхней кромки платы на обеих ее сторонах выполнены по одной первой и второй металлизированной полоске, размер которых одинаков и по длине равен 0,113_макс, а по ширине равен 0,042_макс, первая и вторая металлизированные полоски расположены от оси платы в разные стороны и отстоят от этой оси на расстояние, равное 0,02_макс, на одной стороне платы напротив первой металлизированной полоски выполнена третья металлизированная полоска длиной вдоль верхней кромки платы, равной 0,122_макс и шириной, равной 0,042_макс, с которой совмещен первый металлизированный участок, выполненный по оси платы шириной, равной 0,023_макс и длиной вдоль оси платы до ее верхней кромки, равной 0,164_макс, на первом металлизированном участке вдоль верхней кромки платы выполнен участок без металлизации длиной, равной 0,045_макс и шириной, равной 0,017_макс, при этом первая и третья металлизированные полоски и первый металлизированный участок образуют первое плечо вибратора, на другой стороне платы напротив второй металлизированной полоски выполнена четвертая металлизированная полоска длиной вдоль верхней кромки платы, равной 0,144_макс и шириной, равной 0,067_макс от ее верхней кромки, с которой совмещен своим изменяющимся по ширине отрезком второй металлизированный участок длиной вдоль оси платы, равной 0,14_макс, ширина изменяющегося по ширине отрезка второго металлизированного участка меняется от значения, равного 0,077_макс при совмещении с четвертой металлизированной полоской до значения, равного 0.033_макс, переходящего в ширину постоянного по ширине отрезка высотой, равной 0,023_макс, расположенного симметрично на оси платы и совмещенного с нижней металлизированной полоской, причем на четвертой металлизированной полоске около оси платы убрана металлизация на расстоянии от верхней кромки платы, равном 0,047_макс длиной, равной 0,047_макс и шириной, равной 0,025_макс, при этом вторая и четвертая металлизированные полоски и второй металлизированный участок образуют второе плечо вибратора, 50-омный коаксиальный кабель установлен по оси платы, внешний проводник которого имеет омический контакт со вторым металлизированным участком, а внутренний проводник коаксиального кабеля через отверстие, расположенное на оси платы и на расстоянии от верхней кромки платы, равном 0,0365_макс, проходит на другую сторону платы и имеет омический контакт с третьей металлизированной полоской, первая и третья, а также соответственно вторая и четвертая металлизированные полоски вдоль всей их длины на верхней кромке платы между собой имеют омический контакт, первый и второй металлизированные участки, расположенные на обеих сторонах платы, на оси платы имеют омический контакт на расстоянии от верхней кромки платы, равном 0,154_макс, кроме того, нижние металлизированные полоски имеют омический контакт с экраном.

Существенные признаки, отличающие заявленную широкополосную вибраторную антенну от прототипа не поддаются самостоятельной квалификации, так как неотделимы от целого объекта. Взаимное положение и размеры всех элементов, входящих в антенну, окончательно определены экспериментально и позволяют построить малогабаритную широкополосную вибраторную антенну с хорошим согласованием с питающим 50-омным коаксиальным кабелем в широком диапазоне частот. Заявляемая антенна может быть использована в антенных решетках с углом сканирования до ±45°.

На Фиг. приведен эскиз предлагаемой широкополосной вибраторной антенны, на котором изображено:

1 - экран; 2 - плата;
3, 8, 9, 15 - боковые металлизированные полоски;	4, 10 - нижние металлизированные полоски;
5 - третья металлизированная полоска;	6 - первый металлизированный участок;
7 - вторая металлизированная полоска;
11 - первая металлизированная полоска;	12 - 50-омный коаксиальный кабель;
13 - второй металлизированный участок;	14 - четвертая металлизированная полоска.

Широкополосная вибраторная антенна состоит из металлического экрана 1, вибратора, выполненного на плате 2 из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита и 50-омного коаксиального кабеля 12, первое плечо вибратора составляют металлизированные полоски 5 и 11, которые по всей их длине на верхней грани платы имеют омический контакт, второе плечо вибратора составляют металлизированные полоски 7 и 14, которые по всей их длине на верхней грани платы имеют омический контакт, коаксиальный 50-омный кабель 12 установлен на оси платы 2, внешний проводник 50-омного коаксиального кабеля 12 имеет омический контакт с первым плечом вибратора, а внутренний проводник 50-омного коаксиального кабеля 12 имеет омический контакт со вторым плечом вибратора, для согласования вибратора с 50-омным коаксиальным кабелем 12 в широком диапазоне частот выполнен короткозамкнутый шлейф, образованный первым 6 и вторым 13 металлизированными участками, а также выполнены боковые металлизированные полоски 3, 8, 9 и 15 на боковых стенках платы. Нижние металлизированные полоски 4 и 10 имеют омический контакт с экраном 1.

Плата 2 имеет толщину 2 мм, ширину, равную 0,55_макс, высоту, равную 0,225_макс, и расположена на осевой линии экрана 1.

Вдоль всей нижней кромки платы 2 на ее обеих сторонах выполнены нижние металлизированные полоски 4 и 10 шириной, равной 0,02_макс каждая.

С двух сторон платы 2 вдоль обеих боковых кромок выполнены боковые металлизированные полоски 3 и 8, 9 и 15, совмещенные с нижними металлизированными полосками 4 и 10, шириной, равной 0,067_макс и высотой от нижней кромки платы 2, равной 0,14_макс.

Вдоль верхней кромки платы 2 на обеих ее сторонах выполнены по одной первой 11 и второй 7 металлизированной полоске, размер которых одинаков вдоль верхней кромки платы 2 по длине, равной 0,113_макс, и по ширине, равной 0,042_макс.

Первая 11 и вторая 7 металлизированные полоски расположены от оси платы 2 в разные стороны и отстоят от этой оси на расстоянии, равном 0,02_макс.

На одной стороне платы 2 напротив первой 11 металлизированной полоски выполнена третья 5 металлизированная полоска длиной вдоль верхней кромки платы 2, равной 0,122_макс, и шириной, равной 0,042_макс, с которой совмещен первый металлизированный участок 6, выполненный по оси платы 2 шириной, равной 0,023_макс и длиной вдоль оси платы 2 до ее верхней кромки, равной 0,164_макс.

На первом металлизированном участке 6 вдоль верхней кромки платы 2 выполнен участок без металлизации длиной, равной 0,045_макс и шириной, равной 0,017_макс, при этом первая 11 и третья 5 металлизированные полоски и первый металлизированный участок 6 образуют первое плечо вибратора.

На другой стороне платы 2 напротив второй металлизированной полоски 7 выполнена четвертая металлизированная полоска 14 длиной вдоль верхней кромки платы 2, равной 0,144_макс и шириной, равной 0,067_макс от ее верхней кромки, с которой совмещен своим изменяющимся по ширине отрезком второй металлизированный участок 13 длиной вдоль оси платы 2, равной 0,14_макс.

Ширина изменяющегося по ширине отрезка второго металлизированного участка 13 меняется от значения, равного 0,077_макс при совмещении с четвертой металлизированной полоской 14 до значения, равного 0,033_макс, переходящего в ширину постоянного по ширине отрезка высотой, равной 0,023_макс, расположенного симметрично на оси платы 2 и совмещенного с нижней металлизированной полоской 10.

На четвертой металлизированной полоске 14 около оси платы 2 убрана металлизация на расстоянии от верхней кромки платы 2, равном 0,047_макс длиной, равной 0,047_макс и шириной, равной 0,025_макс, при этом вторая 7 и четвертая 14 металлизированные полоски и второй металлизированный участок 13 образуют второе плечо вибратора.

50-омный коаксиальный кабель на втором металлизированном участке 13 установлен по оси платы 2 и его внешний проводник имеет омический контакт со вторым металлизированным участком 13.

Внутренний проводник 50-омного коаксиального кабеля через отверстие, расположенное на оси платы 2 и на расстоянии от ее верхней кромки, равном 0,0365_макс, проходит на другую сторону платы 2 и имеет омический контакт с третьей металлизированной полоской 5.

Первая 11 и третья 5, а также соответственно вторая 7 и четвертая 14 металлизированные полоски вдоль всей их длины на верхней кромке платы 2 между собой имеют омический контакт.

Первый 6 и второй 13 металлизированные участки, расположенные на обеих сторонах платы 2 на ее оси, имеют омический контакт на расстоянии от верхней кромки платы 2, равном 0,154_макс.

Экспериментально исследованы несколько макетов заявляемой антенны, у которых экран 1 имеет длину, равную 110 мм и ширину, равную 100 мм, а плечи вибратора выполнены на плате из двухстороннего стеклотекстолита толщиной 2 мм, длиной, равной 82 мм и высотой, равной 34 мм, длина вибратора равна 40 мм.

Расстояние между точкой запитки вибратора и точкой омического контакта между металлизированными участками перпендикулярными вибратору, равно 0,078_макс, металлизированные полоски на плате 2 вдоль экрана имели ширину 3 мм, а на боковых стенках выполнены металлизированные полоски высотой от нижней кромки платы, равной 21 мм и шириной 10 мм.

В диапазоне частот с отношением заявляемая широкополосная вибраторная антенна имела значение КСВН<1,75 и ширину ДН на уровне 3 дБ в плоскости вектора Е, равную (50÷70)° и в плоскости вектора Н, равную (90÷130)°.

Заявляемая широкополосная вибраторная антенна конструктивно проста и может широко использоваться при построении широкополосных антенных решеток. В нее входят широко применяемые материалы и она может быть изготовлена на любом среднетехническом предприятии.

По сравнению с прототипом предлагаемая широкополосная вибраторная антенна имеет улучшенные технические и экономические показатели:

- меньше значение КСВН;

- более простую конструкцию, меньшие габариты и соответственно более низкую цену.

Широкополосная вибраторная антенна, содержащая экран, плоский вибратор, установленный перпендикулярно экрану и питающий 50-омный коаксиальный кабель, отличающаяся тем, что плоский вибратор выполнен на плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, у которой ширина равна 0,55_макс и высота равна 0,225_макс, вдоль всей нижней кромки платы, расположенной на оси экрана, на ее обеих сторонах выполнены нижние металлизированные полоски шириной, равной 0,02_макс, и вдоль обеих боковых кромок с двух сторон платы выполнены боковые металлизированные полоски, совмещенные с нижними металлизированными полосками, шириной, равной 0,067_макс, и высотой от нижней кромки платы, равной 0,14_макс, вдоль верхней кромки платы на обеих ее сторонах выполнены по одной первой и второй металлизированной полоске, размер которых одинаков и по длине равен 0,113_макс, а по ширине равен 0,042_макс, первая и вторая металлизированные полоски расположены от оси платы в разные стороны и отстоят от этой оси на расстояние, равное 0,02_макс, на одной стороне платы напротив первой металлизированной полоски выполнена третья металлизированная полоска длиной вдоль верхней кромки платы, равной 0,122_макс, и шириной, равной 0,042_макс, с которой совмещен первый металлизированный участок, выполненный по оси платы шириной, равной 0,023_макс, и длиной вдоль оси платы до ее верхней кромки, равной 0,164_макc, на первом металлизированном участке вдоль верхней кромки платы выполнен участок без металлизации длиной, равной 0,045_макс, и шириной, равной 0,017_макс, при этом первая и третья металлизированные полоски и первый металлизированный участок образуют первое плечо вибратора, на другой стороне платы напротив второй металлизированной полоски выполнена четвертая металлизированная полоска длиной вдоль верхней кромки платы, равной 0,144_макс и шириной, равной 0,067_макс от ее верхней кромки, с которой совмещен своим изменяющимся по ширине отрезком второй металлизированный участок длиной вдоль оси платы, равной 0,14_макс, ширина изменяющегося по ширине отрезка второго металлизированного участка меняется от значения, равного 0,077_макс, при совмещении с четвертой металлизированной полоской до значения, равного 0,033_макс, переходящего в ширину постоянного по ширине отрезка высотой, равной 0,023_макс, расположенного симметрично на оси платы и совмещенного с нижней металлизированной полоской, причем на четвертой металлизированной полоске около оси платы убрана металлизация на расстоянии от верхней кромки платы, равном 0,047_макс, длиной, равной 0,047_макс, и шириной, равной 0,025_макс, при этом вторая и четвертая металлизированные полоски и второй металлизированный участок образуют второе плечо вибратора, 50-омный коаксиальный кабель установлен по оси платы, внешний проводник которого имеет омический контакт со вторым металлизированным участком, а внутренний проводник коаксиального кабеля через отверстие, расположенное на оси платы и на расстоянии от верхней кромки платы, равном 0,0365_макс, проходит на другую сторону платы и имеет омический контакт с третьей металлизированной полоской, первая и третья, а также соответственно вторая и четвертая металлизированные полоски вдоль всей их длины на верхней кромке платы между собой имеют омический контакт, первый и второй металлизированные участки, расположенные на обеих сторонах платы, на оси платы имеют омический контакт на расстоянии от верхней кромки платы, равном 0,154_макс, кроме того, нижние металлизированные полоски имеют омический контакт с экраном.