Вибраторная широкополосная антенна

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Казарин Александр Борисович Казарин Борис Александрович Никитенко Михаил Иванович(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Вибраторная широкополосная антенна, содержащая два плеча в виде металлических многолепестковых пластин прямоугольной формы, причем к внутренней кромке одной из них подсоединена центральная жила запитывающего коаксиального кабеля, а к внутренней кромке другой - его оплетка, отличающаяся тем, что она содержит дополнительные металлические пластины, одна из которых расположена над обоими плечами вблизи точки запитки, две расположены симметрично у боковых краев обоих плеч, а остальные - над каждым из лепестков обоих плеч, причем дополнительные пластины, расположенные над лепестками плеча, подсоединенного к центральной жиле запитывающего коаксиального кабеля, электрически связаны с ним, а остальные дополнительные пластины изолированы. 4994 1 Изобретение относится к области радиотехники (раздел антенны) и может быть использовано в радиолокационных станциях с подповерхностным зондированием с широким спектром их применения, начиная от обнаружения и оценки состояния подземных коммуникаций и кончая мониторингом подземных вод. Известно, что в радиолокационных станциях с подповерхностным зондированием используются сигналы с широким спектром частот 1. Для излучения и приема таких сигналов необходимо применять широкополосные антенны. Известна широкополосная вибраторная антенна 2, состоящая из двух металлических многолепестковых пластин треугольной формы, расположенных в одной плоскости. Запитывающий антенну коаксиальный кабель размещен вдоль оси вибратора. Его наружная оплетка электрически соединена с одной из пластин (плечом вибратора), а центральная жила - с другой. Лепестки пластин расположены перпендикулярно оси вибратора. Длина лепестков и расстояние между ними меняется по закону геометрической прогрессии со знаменателем меньше единицы. Длина наибольшего лепестка определяет нижнюю границу рабочего диапазона частот антенны (максимальную рабочую длину волны - ). Длина наименьшего лепестка определяет верхнюю границу рабочего диапазона (минимальную рабочую длину волны ). Отношение ширины лепестков к ширине щелей между лепестками является величиной постоянной. При коэффициенте перекрытия, равном 10, минимальный размер плеча антенны равен 0,50,5. Известна плоская равноугольная спиральная антенна 3, состоящая из двух плоских расширяющихся от центра к переферии металлических пластин, контуры краев которых являются логарифмическими спиралями. Размер радиуса внешней кромки последнего витка спиральной пластины определяет нижнюю границу рабочего диапазона частот, а размер радиуса внешней кромки первого витка - верхнюю границу диапазона. При коэффициенте перекрытия 10 минимальный размер антенны равен 0,3. Так как нижняя граница рабочего диапазона частот сигналов радиолокационных станций с подповерхностным зондированием, как правило, составляет десятки мегагерц, использование рассмотренных выше типов антенн оказывается практически невозможным из-за их больших размеров. Известна широкополосная антенна в виде многолепесткового вибратора, размеры которого гораздо меньше рассмотренных антенн, а коэффициент перекрытия рабочих частот гораздо больше 4. Несимметричный вариант такой антенны включает в себя многолепестковую металлическую пластину прямоугольной формы и ортогонально расположенный по отношению к ней металлический экран. Запитка антенны осуществляется коаксиальным кабелем, внешняя оплетка которого подсоединена к плоскому экрану, а центральная жила - к центру внутренней кромки многолепестковой пластины. Известен симметричный вариант такой антенны. Размеры одного плеча антенны равны 0,1250,125,коэффициент перекрытия рабочих частот равен 20. Недостатком такой антенны является ограничение верхней границы рабочего диапазона частот. Эта граница непосредственно связана с длительностью зондирующего импульса, а она в свою очередь определяет разрешающую способность радиолокационной станции с подповерхностным зондированием и ее информационные возможности. Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении рабочего диапазона антенны в область более высоких частот. Сущностью изобретения является вибраторная широкополосная антенна, содержащая два плеча в виде металлических многолепестковых пластин прямоугольной формы, причем к внутренней кромке одной из них подсоединена центральная жила коаксиального кабеля, а к внутренней кромке другой - его оплетка, отличающаяся тем, что она содержит дополнительные пластины, одна из которых расположена над обоими плечами вблизи точки запитки, а две расположены симметрично у боковых краев обоих плеч. 2 4994 1 Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 и фиг. 2 показано устройство вибраторной широкополосной антенны, а на фиг. 3 - зависимость коэффициента стоячей волны (КСВ) этой антенны от частоты. Вибраторная широкополосная антенна состоит из двух плеч (1) в виде многолепестковых металлических пластин прямоугольной формы и дополнительных металлических пластин (3), (4), (5), (6). К одной пластине подсоединена наружная оплетка запитывающего коаксиального кабеля (2), а к другой - центральная жила. Дополнительная пластина (3) расположена над обоими плечами вибратора. Две дополнительные пластины (4) расположены у боковых краев обоих плеч, а дополнительные пластины (5) и (6) расположены над каждым лепестком обоих плеч. Причем пластины (5), расположенные над лепестками плеча, к которому подсоединена центральная жила коаксиального кабеля, электрически связаны с ним, а остальные дополнительные пластины (3), (4) и (6) изолированы. Работа вибраторной широкополосной антенны заключается в следующем согласование антенны со средой, в которую происходит излучение электромагнитных волн, основано на реализации принципа самодополнительности. Конструктивно этот принцип реализуется сочетанием металлических и щелевых излучающих элементов, совпадающих по форме и размерам. Устройство многолепестковой вибраторной антенны также предполагает, что на различных частотах наиболее интенсивно излучают только отдельные ее элементы. В области низких частот интенсивно излучают лепестки плеч вибратора и зазоры между ними. В области высоких частот излучают участки плеч вибратора, расположенные вблизи их внутренних кромок и щель между внутренними кромками. С целью расширения рабочего диапазона в область высоких частот самодополнительность обеспечивается двумя дополнительными пластинами (4), расположенными симметрично вблизи боковых краев плеч. При этом возникает рассогласование антенны в области средних и низких частот. Для компенсации этого рассогласования над обоими пластинами вблизи точки запитки и над каждым из лепестков обоих плеч расположены дополнительные пластины соответственно (3), (5) и (6). Источники информации 1. Филькенштейн М.И., Мендельсон В.Л., Кутов В.А. Радиолокация слоистых земных покровов. М. Сов. Радио, 1977. 2..Е.,С.Т. Однонаправленные широкополосные логарифмические антенны., 1958 1. - . 266-271. 3. Экспериментальное исследование эквиугольной спиральной антенны. 6,Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.