Способ уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны

 

Изобретение относится к антеннам и может быть использовано для самостоятельной приемной антенны или в антенных решетках. Цель изобретения - увеличение глубины компенсации пепеиэлученного поля при одновременном увеличении мощности сигнала, выделяемого в нагрузке. Способ уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны заключается в том, что формируют компенсирующую волну из части принятого сигнала в отрезке линии передачи, связывающем вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, путем установления его фазы и усиления до амплитуды равной а (Ь + А)/(1 - Га), где b - амплитуда волны, принятой антенной, Га - коэффициент отражения от входа антенны , Д(0.1-0,3)/Ьехр{-Я(85-95°)-агд(Ь0)} - амплитуда волны на входе антенны в режиме компенсации рассеянного поля, arg(bo) - фаза волны, принятой антенной на ее резонансной частоте. 4 ил. сл С

СОК В СОВЕ1r,:êÈÕ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я) s Н 01 Q 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ", К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4663629/09 (22) 15,03.89 (46) 07.11.92. Бюл, М 41 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.M.Äàâûäî÷êèí и А.В,Маторин (56) IEEE Trans. on Aut. Propag, 1977, ч. АР25, Рв 6, р. 737 — 741.

Бененсон Л.С., Фельд Я.Н. Рассеяние электромагнитных волн антеннами. (Обзор).—

Радиотехника и электроника, 1988, т. 33, М

2, с, 225-246. (54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РАССЕЯННОГО ПОЛЯ ПРИЕМНОЙ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к антеннам и может быть использовано для самостоятельной приемной антенны или в антенных решетках. Цель изобретения — увеличение

Изобретение относится. к антеннам и может быть использовано в качестве самостоятельной приемной антенны или в антенных решетках, Известен способ уменьшения рассеянного поля приемной вибрэторной антенны путем компенсации его переизлученным полем этой антенны, причем глубину компенсации рассеянного поля регулируют изменением величины нагрузки антенны.

Наиболее близок к предлагаемому способ уменьшения рассеянного поля вибраторной приемной антенны переизлученным полем этой антенны, которое формируют зэ счет обратного переизлучения большей части энергии, принятой антенной и отражен. SU„„1774413 А1 глубины компенсации пепеизлученного поля при одновременном увеличении мощности сигнала, выделяемого в нагрузке.

Способ уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны заключается в том, что формируют компенсирующую волну из части принятого сигнала в отрезке линии передачи, связывающем вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, путем установления его фазы и усиления до амплитуды равной а = (Ь + hj/(1 - Г ), где

Ь вЂ” амплитуда волны, принятой антенной, Га — коэффициент отражения от входа антенны, Л=(0.1 — 0,3)/Ь exp {-1((85-95 ) — arg(bp)j) — амплитуда волны на входе антенны в режиме компенсации рассеянного поля, arg(bp) — фаза волны, принятой антенной нэ ее резонансной частоте. 4 ил. ной от входа усилителя, являющегося нагрузкой антенны.

Недостатки известного способа и при- ф емной вибраторной антенны, реализующей фь, известный способ, заключаются в том, что они не обеспечивают глубокой компенсации 1 рассеянного поля, имеют невысокий КПД (коэффициент полезного действия) входной цепи, что снижает полезную мощность сигнала в нагрузке (на входе приемника). Указанные недостатки объясняются двумя причинами, Во-первых, для компенсации используется отраженная от нагрузки энергия, причем глубина компенсации связана с величиной энергии, отраженной or нагрузки. Например, для максимальной компенсации рассеянного поля резонансного

1774413 полуволнового вибратора необходимо, чтобы от нагрузки отражалась вся энергия. Таким образом, в нагрузку энергия не передается. Во-вторых, из-за различного распределения токов в антенне в режиме 5 приема излучения и в режиме передачи, которые близки только на частоте первого резонанса, на частотах, отличных от частоты первого резонанса, для глубокой компенсации рассеянного поля недостаточно даже 10 энергии волны, полностью отраженной от нагрузки, Цель изобретения — увеличение глубины компенсации переизлученного поля при одновременном увеличении мощности сиг- 15 нала, выделяемого в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в способе уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны, заключающемся в формировании компенсирующей 20 волны из части принятого сигнала в отрезке линии передачи, связывающей вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, компенсирующая волна формируется путем установления фазы и усиления части приня- 25 того сигнала до амплитуды

Ь+Л а—

1 — Г.

30 где b — амплитуда волны, принятой приемной вибраторной антенной;

Га — коэффициент отражения от входа приемной вибраторной антенны;

Л= (0,1-0,3)/Ь/е @в5 95 "rg(b,)) — ампли- 35 туда волны на входе приемной вибраторной антенны в режиме компенсации рассеянного поля;

erg(b<) — фаза волны, принятой приемной вибраторной антенной на резонансной 40 частоте вибратора.

Осуществление предлагаемого способа возможно с помощью устройства, содержащего приемную вибраторную антенну, выход которой через согласующее устройство 45 подключен к первому входу циркулятора с передачей энергии в направлении увеличения номеров входов, между вторым и последним входом циркулятора включены последовательно соединенные усилитель, 50 устройство выделения части принятой волны с двумя выходами и фазовращатель, а первый выход устройства выделения части принятой волны соединен с нагрузкой (приемником). При этом коэффициент передачи 55 по замкнутому кольцу, образованнсму циркулятором, устройствам выделения части принятой волны, усилителем и фазовращателем, определен соотношением

b+A

К =- — — —:--, Ь+ЛГ

Предлагаемый способ осуществлен в приемной вибраторной антенне. Вибратор возбуждали волной из внешнего пространства и компенсирующей волной, полученной из части принятой, усиленной и сдвинутой по фазе волн . Контролировали распределение тока в проводниках вибратора и результирующий ток на входе, Установлено, что на частоте первого резонанса вибратора необходимая для максимальной компенсации рассеянного поля амплитуда компенсирующего тока на входе вибратора должна быть равна амплитуде тока, возбуждаемого принимаемой волной, а фаза тока должна отличаться на -170О. При этом глубина компенсации рассеянного поля не менее

-26 дБ. В этом случае результирующий ток на входе вибратора составляет 0,175 — 0,18 от тока на входе антенны при отсутствии компенсирующего тока, а модуль коэффициента передачи К по замкнутому кольцу. образованному циркулятором, устройством выделения части принятой волны, усилителем и фазовращателем, равен 1.

Установлено, что при изменении фазы компенсирующего тока на + 4 и при изменении амплитуды результирующего тока на входе вибратора в режиме компенсации от

0,1 до 0,3 тока на входе антенны в приемном режиме глубина компенсации рассеянного поля не менее -20 дБ, Установлено, что при параметрах а, Л, определенных предлагаемыми соотношениями, в диапазоне 300/ от резонансной частоты вибратора глубина компенсации не менее -16 дБ. Снижение глубины с изменением частоты объясняется тем, что на частотах, отличных от частоты первого резонанса вибратора, амплитудное распределение тока в плечах вибратора в приемном и передающем режимах различны. На всех частотах различны также фазовые распределения тока в плечах вибратора, Реализация предлагаемого способа поясняется с помощью устройств, представленных на фиг,1 — 4.

Устройство на фиг.1 содержит антенну

1, подключенную через согласующее устройство 2 к первому входу 3 циркулятора 4, К второму входу 5 циркулятора 4 через устройство 6 выделения части принятой волны с двумя выходами 7 и 8 к выходу 7 подключена нагрузка 9. Между выходом 8 устройства 6 выделения части принятой волны и последним входом 10 циркулятора 4 включены последовательно соединенные усилитель 11 и фазовращатель 12. В случае

1774413

45 входу 29 циркулятора 20 подключена согласованная нагрузка 30. Свободный выход 31 направленного ответвителя 23 соединен с поглощающей нагрузкой 32.

Устройство работает следующим образом, Падающее на антенну 17 электромагнитное поле возбуждает ток в проводниках вибратора, с выхода которого волна через согласующее устройство 18 поступает на первый вход циркулятора 20. С второго входа 21 циркулятора 20 волна через усилитель

22 и первый выход 24 направленного ответвителя 23 поступает в приемник 26, а часть 5 энергии принятой и усиленной волны ответвляется на второй выход 25 направленного ответвителя 23, с которого через фазовращатель 28 подается на последний вход 27 циркулятора 20. Прошедшая через циркуля50 использования четырехвходового циркулятора к третьему входу 13 подключена согласованная нагрузка 14. В рассматриваемом примере в качестве устройства выделения части принятой волны может быть использован направленный ответвитель, третий выход 15 которого соединен с поглощающей нагрузкой 16, При работе устройства волна с выхода антенны 1 поступает на первый вход 3 циркулятора 4 через согласующее устройство 2.

С первого входа 3 циркулятора 4 волна проходит на его второй вход 5, делится на неравные части в устройстве 6 выделения части принятой волны, причем основная часть принятой волны поступает в нагрузку

9 (приемник), подключенную к первому выходу 7 устройства выделения части принятой волны 6. С второго выхода 8 устройства

6 выделения части принятой волны через усилитель 11 и фазовращатель 12 ответвленная и усиленная волна с измененной фазой поступает на последний вход 10 циркулятора 4, проходит через циркулятор на его первый вход 5 и через согласующее устройство 2 возбуждает антенну 1 с амплитудно-фазовыми соотношениями, обеспечивающими компенсацию рассеянного поля.

Пример 2, Устройство для уменьшения рассеянного поля приемных вибраторных антенн (фиг.2) содержит антенну 17, подключенную через согласующее устройство 18 к первому входу 19 циркулятора 20, к второму входу 21 которого через усилитель 22 и устройство 23 выделения части принятой волны с двумя выходами 24 и 25 (направленный ответвитель) подключена нагрузка 26 (приемник). Между вторым выходом 25 направленного ответвителя 23 и последним входом 27 циркулятора 20 включен фазовращатель 28. К предпоследнему

35 тор 20 волна подается на согласующее уст ройство 18, а с согласуюгцего устройства « — на вход антенны 17 и излучается в пространство.

Пример 3. Устройство для уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны (фиг,З) содержит антенну 33, подключенную через согласующее устройство 34 к первому входу 35 циркулятора 36, к второму входу 37 которого подключена нагрузка 38 (приемник) с калибоованным отражателем на входе 39 (например. скачок волнового сопротивления линии с нагрузкой), В представленном примере в качестве устройства выделения части принятой волны применены отражатель 39 (несогласованная нагрузка) и часть циркулятора 36 между вторым 37 и третьим 40 входами.

Между третьим 40 и четвертым 41 входами циркулятора 36 включены последовательно соединенныеусилитель42 и фазовращатель

43, Устройство работает следующим образом. Падающее на антенну 33 электромагнитное поле возбуждает ток в проводниках вибратора, с выхода которого волна через согласующее устройство 34 поступает на первый вход 35 циркулятора 36, С второго входа 37 циркулятара 36 волна подается в нагрузку 38 через калиброванный отражатель 39, Отраженная часть волны проходит через циркулятор 36 с второго входа 37 на третий вход 40. через усилитель 42 и фазовращатель 43 подается на четвертый вход 41 циркулятора 36. Волна, прошедшая с четвертого входа 41 циркулятора 36 на его первый вход 35, через согласующее устройство

34 возбуждает антенну ЗЗ и излучается в пространство. В приведенном примере модуль произведения коэффициента усиления усилителя на коэффициент отражения калиброванного отражателя и нэ коэффици-. ент затухания в элементах схемы должен быть близок к ". или равен ей.

Пример 4. Устройство для уменьшения рассеянного поля приемных вибраторных антенн (фиг.4) содержит антенну 44, подключенную через согласующее устройство 45 к первому входу 46 циркуаятора 47. к второму входу 42 которого подключена нагрузка 49 (приемник) с калиброванным отражателем на входе 50. В представленном примере в качестве устройства выделения части принятой волньi и, именены отражатель 50 и часть циркул тора 4? между вторым 48 и третьим 5 i» одами

К третьему входу 51 циркуля :, па 1? подключен отражательный усн. и: „, .."1, а к четвертому входу53-страха..:, ий ьазовращатель 54.

1774413

Устройство работает следующим образом.

Падающее на антенну 44 электромагнитное поле возбуждает ток в проводниках вибратора, с выхода которого волна через 5 согласующее устройство 45 поступает на первый вход 46 циркулятора 47. С второго входа 48 циркулятора 47 волна подается в нагрузку 49 через калиброванный отражатель 50. Отраженная часть волны проходит 10 через циркулятор 47 с второго входа 48 на третий вход 51, усиливается отражательным усилителем 52. Усиленная волна поступает с третьего входа 51 на четвертый вход 53 циркулятора 47, сдвигается по фазе отража- 15 тельным фазовращателем 54, подается с четвертого 53 на первый 46 вход циркулятора 47 и через согласующее устройство 45 возбуждает антенну 44 и излучается в пространство. 20

Во всех приведенных примерах основное свойство — глубина компенсации — одинаково, Однако каждый из трех примеров устройства имеет дополнительные свойства. Устройство, изображенное на фиг.1 (пер- 25 вый пример), наиболее устойчиво за счет минимального влияния входных параметров приемника. Устройство, изображенное на фиг.2 (второй пример), имеет максимальную чувствительность и максимальное отно- 30 шение сигнал/шум за счет того, что потери сигнала между выходом антенны и приемником минимальны. Последние устройства (фиг,3, 4) наиболее просты конструктивно.

Исследования предлагаемого способа 35 уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны показали, что по сравнению с существующим способом можно увеличить глубину компенсации рассеянного поля до -(20 — 30) дБ при одновременном увеличении КПД входной цепи приемных антенн с 0 — 5 до 60-90 .

Формула изобретения

Способ уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны. заключающийся в формировании компенсирующей волны иэ части принятого сигнала в отрезке линии передачи, связывающем вход прием- . ной вибраторной антенны с нагрузкой, о т личаа ю щи и с я тем, что, с целью увеличения глубины компенсации при увеличении мощности сигнала. поступающего в нагрузку, формирование компенсирующей волны осуществляют путем установления фазы и усиления части принятого сигнала до амплитуды, равной

b+h, а

Э

Га где Ь вЂ” амплитуда волны, принятой приемной вибраторной антенной;

f a — коэффициент отражения от входа приемной вибраторной антенны;

Ь - (0,1-0,3)/Ь/ему(85-95 ) - аг9(Ьоф — амплитуда волны на входе приемной вибраторной антенны в режиме компенсации рассеянного поля;

arg(bp) — фаза волны принятой приемной вибраторной антенной на резонансной частоте вибратора.

1774413

Составитель В. Давыдочкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор- Е, Г зпп

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,;арина, 101

Заказ 3931 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5