Спиральная антенна

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Капралов Михаил Егорович Кременя Карина Игоревна Янушкевич Виктор Францевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Спиральная антенна, включающая двухзаходный спиральный излучатель, размещенный на диэлектрической подложке и подключенный к питающему фидеру, отличающаяся тем, что огибающие кривые боковых сторон ветвей спирали излучателя имеют форму логарифмической спирали, проводники фидера выполнены из кабелей без внешней оболочки и соединены с разными ветвями двухзаходной спирали излучателя, кроме того, антенна снабжена рефлектором, размещенным под спиральным излучателем с зазором к нему.(56) 1. Патент Российской Федерации 2163739, МПК 01 1/36, 2001. 2. Патент Российской Федерации 2369948, МПК 01 11/08, 2009. Фиг. 1 Полезная модель относится к антенной технике, в частности к спиральным антеннам различного назначения, например используемым в наземных приемниках спутниковых систем связи. Известна спиральная антенна 1, сформированная из проводников, расположенных в одной плоскости и выполненных в виде двухзаходной спирали. Витки двухзаходной спи 92072013.06.30 рали направлены встречно друг другу. Проводники спиральной антенны выполнены в виде отрезков линий с прямыми углами витков. Два антенных элемента расположены в плоскости двухзаходной спирали. Антенные элементы подсоединены оппозитно друг другу к проводникам крайних витков двухзаходной спирали для каждого проводника одного и другого захода двухзаходной спирали соответственно. Каждый из антенных элементов выполнен в виде равнобочной трапеции и подсоединен к концу проводника в вершине меньшего основания равнобочной трапеции. Основания равнобочных трапеций расположены параллельно отрезкам линий двухзаходной спирали спиральной антенны. Недостатком этой антенны является относительно высокое значение коэффициента стоячей волны, невысокая широкополосность. В качестве прототипа выбрана спиральная антенна 2, содержащая резонатор и излучатель, выполненный в виде плоской двухзаходной спирали, размещенный на диэлектрической подложке, который подключен к питающему фидеру. На внутренних и наружных боковых сторонах ветвей двухзаходной спирали выполнены согласующие ступенчатые неоднородности. Формы огибающих кривых боковых сторон ветвей двухзаходной спирали излучателя антенны и положения согласующих ступенчатых неоднородностей на боковых сторонах ветвей двухзаходной спирали рассчитывают по соответствующим формулам. Устройство-прототип обладает недостаточно большой широкополосностью и имеет большие габаритные размеры. Задачей полезной модели является расширение частотного диапазона антенны. Поставленная задача решается тем, что в спиральной антенне, включающей двухзаходный спиральный излучатель, размещенный на диэлектрической подложке и подключенный к питающему фидеру, в отличие от прототипа, огибающие кривые боковых сторон ветвей спирали излучателя имеют форму логарифмической спирали, проводники фидера выполнены из кабелей без внешней оболочки и соединены с разными ветвями двухзаходной спирали излучателя, кроме того, антенна снабжена рефлектором, размещенным под спиральным излучателем с зазором к нему. Расширение частотного диапазона в данной конструкции антенны достигается за счет увеличения длины спирали, за счет увеличения коэффициента расширения плеча антенны,за счет улучшенного согласования фидера с антенной, имеющей форму логарифмической спирали, обеспечивающей выполнение принципов дополнительности и электродинамического подобия в более широком частотном диапазоне. На фиг. 1 представлена заявляемая антенна, на фиг. 2 - двухзаходный спиральный излучатель. Предлагаемая спиральная антенна (фиг. 1) включает двухзаходный спиральный излучатель 1, рефлектор 2, размещенный под спиральным излучателем 1 с зазором 3 к нему. Рефлектор представляет собой круглый диск из любого хорошо проводящего электрический ток материала, обычно это металлический диск (в данном случае диск из листа толщиной 1 мм), толщина рефлектора существенной роли на излучение не играет и влияет только на массогабаритные характеристики антенны. Рефлектор расположен параллельно излучателю 1 на расстоянии 50 мм от нее, включая толщину излучателя. В качестве рефлектора может быть использована металлизированная плата. Зазор 3 заполнен диэлектриком, например пенопластом. Излучатель 1 сверху накрыт диэлектрической крышкой 4,которая крепится к нему болтами 5 из фторопласта. Двухзаходный спиральный излучатель (фиг. 2) включает две проводящие ветви спирали 6, изготовленной печатным методом на плате ФАФ-4 Д-1,5 ГОСТ 21000-81. Огибающие кривые боковых сторон ветвей излучателя имеют форму логарифмической спирали и описываются уравнением в полярных координатах 0, 2 92072013.06.30 где- радиус 0 - малый радиус (внутренний)- константа- текущая координата (для 0). Для выполнения предлагаемой конструкции взято 05,0,2. Другие линии образуются той же линией границы, повернутой на 90, 180 и 270 (самодополнительная структура). Кроме того, спиральный излучатель включает фидер, состоящий из двух проводников 7 и 8, выполненных, например, из кабеля РК-50-2-21 без внешней оболочки. Проводники 7 и 8 напаяны посередине вдоль разных ветвей двухзаходной спирали излучателя 1. Остальную площадь излучателя занимает подложка из диэлектрика 9. Расстояние между торцами кабелей в центре излучающей части составляет 2 мм. Сигнал подается через внешний разъем (на фиг. 2 не показан), подключенный к одному из кабелей. Габаритные размеры антенны следующие диаметр излучающей структуры - 190 мм общий диаметр - 210 мм высота - 60 мм. Антенна работает следующим образом сигнал с частотой 1 подается по проводникам 7 и 8 питающего фидера к двум проводящим ветвям 6 двухзаходного спирального излучателя 1. Ветви 6 спиральной антенны выполнены из проводящего материала, расположенного на диэлектрической подложке 9. Для уменьшения излучения в противоположную сторону используется рефлектор 2. Зазор 3 предназначен для надежного крепления рефлектора. Для защиты от механических и климатических воздействий излучатель 1 накрыт крышкой 4. Работа антенны основана на принципе автоматической отсечки токов. Ток,проходя участок спирали с длиной, равной длине волны, практически уменьшается до нуля. Таким образом, оставшаяся часть антенны может быть как бы отброшена без ухудшения характеристик антенны. Частотный диапазон спиральной антенны определяется минимальным участком спирали, необходимым для подключения питающего фидера и определяющим верхнюю граничную частоту, и максимально возможной длиной участка спирали, определяющего нижнюю частоту излучения. Использование предлагаемой спиральной антенны обеспечит расширение частотного диапазона антенны при уменьшении ее габаритов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3