RU2096871C1 - Log-periodic resonant antenna - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: antenna has linear grip of slot radiators 1 cut in walls of resonators 2. Every resonator is made as truncated cone with sector recess at angle α. Edges of recess are coupled to flat metal surfaces 4. Truncated cones are made of full cone 3 the axis of which coincides with common edge of surfaces 4. Resonators are excited by supply line 9 to which exciters 15 are connected via tubular conductors 14. Relations of dimensions of construction members are given at which maximum gain factor and antenna efficiency are obtained. EFFECT: more efficient construction. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, в частности, логопериодическая резонаторная антенна (ЛПРА) может быть использована в качестве направленной ультракоротковолновой приемно-передающей антенны, защищенной от воздействия ударных и вибрационных нагрузок. The invention relates to the field of radio engineering, and in particular to antenna technology, in particular, a log-periodic resonator antenna (LPR) can be used as a directional ultra-short-wave receiving and transmitting antenna, which is protected from shock and vibration loads.

Известны логопериодические антенны, которые могут быть использованы в качестве защищенных антенн ультракоротковолнового диапазона (см. например, под ред. Бененсона Л.С. Сверхширокополосные антенны. М. Мир 1964, с. 329 - 335, 342). Однако известные аналоги обладают малой механической прочностью, низкой эффективностью при погружении в диэлектрик для защиты их от механических воздействий. Log-periodic antennas are known that can be used as shielded antennas of the ultra-short wavelength range (see, for example, Ed. L. Benenson, Ultra-wideband antennas. M. Mir 1964, pp. 329 - 335, 342). However, the known analogues have low mechanical strength, low efficiency when immersed in a dielectric to protect them from mechanical stress.

Наиболее близкой по своей технической сущности к заявленной является ЛПРА по патенту США N 4594595, 1986. Антенна-прототип представляет собой линейную решетку излучателей, выполненную в виде резонаторов, апертуры которых установлены в одной плоскости. В раскрыве каждого резонатора установлена металлическая пластина, связывающая резонатор с возбуждающей линией. Возбуждающая линия представляет собой проводник, размещенный над апертурами излучателей вдоль оси антенной решетки. К возбуждающей линии со стороны наименьшего резонатора подключен фидер, а на другом конце включена активная согласованная нагрузка. Антенна может использоваться как низкопрофильная на плоских поверхностях. Отношение двух соседних резонаторов, а также отношение интервалов между одноименными элементами излучателей, примыкающих друг к другу, постоянно. The closest in technical essence to the claimed one is the ballast according to US patent N 4594595, 1986. The prototype antenna is a linear array of emitters made in the form of resonators, the apertures of which are installed in one plane. In the aperture of each resonator, a metal plate is installed that connects the resonator to the exciting line. The exciting line is a conductor located above the apertures of the emitters along the axis of the antenna array. A feeder is connected to the exciting line from the side of the smallest resonator, and an active matched load is switched on at the other end. The antenna can be used as a low profile on flat surfaces. The ratio of two adjacent resonators, as well as the ratio of the intervals between the same elements of the emitters adjacent to each other, is constant.

Однако антенна-прототип обладает недостатками:
установка возбуждающей линии вне полости резонаторов приводит к снижению КПД и коэффициента усиления (КУ) антенны из-за слабой связи возбуждающей линии с резонаторами;
наличие относительно слабой в механическом отношении возбуждающей линии и наличие изолированных от общей конструкции элементов (пластины в апертурах резонаторов) делают антенну нестойкой к воздействию механических нагрузок.However, the prototype antenna has the disadvantages of:
the installation of the exciting line outside the cavity of the resonators leads to a decrease in the efficiency and gain of the antenna due to the weak coupling of the exciting line with the resonators;
the presence of a relatively mechanically weak exciting line and the presence of elements isolated from the general structure (plates in the apertures of the resonators) make the antenna unstable to mechanical stresses.

Целью данного изобретения является разработка ЛПРА, обладающей более высоким КУ, повышенной устойчивостью конструкции к механическим воздействиям (ударным, вибрационным) и стабильностью электрических параметров в условиях воздействия гидрометеоров. The aim of this invention is the development of an LPR with a higher KU, increased structural stability to mechanical stress (shock, vibration) and the stability of electrical parameters under the influence of hydrometeors.

Поставленная цель достигается тем, что в известной ЛПРА, включающей линейную решетку щелевых излучателей, вырезанных в стенках резонаторов, в которой соотношение геометрических размеров n-го и n + 1-го (n 1, 2, 3.) резонаторов, щелевых излучателей и соотношение расстояний вдоль продольной оси линейной решетки между центрами от n-го до n 1-го и от n-го до n + 1-го щелевых излучателей постоянно, питающую линию, содержащую проводник, подключенный одним концом к активному сопротивлению, равному волновому сопротивлению питающей линии, а другим к центральному проводнику коаксиального фидера, каждый резонатор выполнен в виде усеченного конуса с секторным вырезом с углом α Кромки оснований усеченного конуса, образованные секторным вырезом, электрически связаны с плоским металлическими поверхностями, установленными под углом a одна к другой. This goal is achieved by the fact that in the well-known ballast, including a linear array of slot emitters cut in the walls of the resonators, in which the ratio of the geometric dimensions of the nth and n + 1 (n 1, 2, 3.) resonators, slot emitters and the ratio the distances along the longitudinal axis of the linear grating between the centers from the n-th to n-th and from the n-th to n + 1-slot radiators constantly, a supply line containing a conductor connected at one end to an active resistance equal to the wave resistance of the supply line and others to the central mu conductor of the coaxial feeder, each resonator is formed as a truncated cone with a sector cut angle α with the base edge of the truncated cone formed by a sector cutaway electrically connected to the flat metal surfaces, mounted at an angle a to one another.

Усеченные конусы выполнены из полного конуса, ось которого совмещена с общей кромкой плоских металлических поверхностей. Щелевые излучатели вырезаны в боковой поверхности усеченных конусов симметрично относительно плоскости симметрии этих конусов. Нижние кромки щелевых излучателей совмещены с плоскими металлическими поверхностями, причем в каждом n-м резонаторе ширина щелевого излучателя равна расстоянию между основаниями образующего его усеченного конуса. Проводник питающей линии установлен параллельно оси конуса на расстоянии w от нее. Один конец этого проводника пропущен через отверстие в большем основании наибольшего резонатора и подключен к активному сопротивлению. Другой конец проводника пропущен через отверстие в меньшем основании наименьшего резонатора и подключен к центральному проводнику коаксиального фидера. Экранная оболочка коаксиального фидера электрически связана с металлической поверхностью, образующей стенки резонаторов. В полости каждого n -го резонатора с диэлектрическим зазором к его основаниям и коаксиально проводнику питающей линии установлен трубчатый проводник. К трубчатому проводнику подключена пара вибраторов в виде разомкнутых емкостных петель с периметром P_n каждая. Вибраторы ориентированы таким образом, что их проекция на апертуры соответствующих щелевых излучателей перпендикулярны их продольным кромкам и пересекают середину апертуры. Размеры элементов конструкции наибольшего резонатора выбраны из условий:
радиус большего основания r_max1 (0,3.0,45)l_max;
радиус меньшего основания r_min1 (0,75.0,9)r_max1;
ширина щелевого излучателя b_щ1 (0,25.0,35)(r_max1 - r_min1);
периметр разомкнутой емкостной петли P₁ (0,4.0,5) λ_max,
где λ_max максимальная длина волны рабочего диапазона волн.Truncated cones are made of a full cone, the axis of which is aligned with the common edge of flat metal surfaces. Slit emitters are cut in the lateral surface of the truncated cones symmetrically with respect to the plane of symmetry of these cones. The lower edges of the slot emitters are aligned with flat metal surfaces, and in each nth resonator, the width of the slot emitter is equal to the distance between the bases of the truncated cone forming it. The conductor of the supply line is installed parallel to the axis of the cone at a distance w from it. One end of this conductor is passed through an opening in the larger base of the largest resonator and is connected to an active resistance. The other end of the conductor is passed through an opening in the smaller base of the smallest resonator and connected to the center conductor of the coaxial feeder. The screen shell of the coaxial feeder is electrically connected to a metal surface forming the walls of the resonators. A tubular conductor is installed in the cavity of each n-th resonator with a dielectric gap to its bases and coaxially to the supply line conductor. A pair of vibrators is connected to the tubular conductor in the form of open capacitive loops with a perimeter P _n each. The vibrators are oriented in such a way that their projection onto the apertures of the corresponding slot emitters is perpendicular to their longitudinal edges and intersect the middle of the aperture. The dimensions of the structural elements of the largest resonator are selected from the conditions:
the radius of the larger base r _max1 (0,3.0,45) l _max ;
the radius of the smaller base r _min1 (0.75.0.9) r _max1 ;
the width of the slot emitter b _Щ1 (0.25.0.35) (r _max1 - r _min1 );
the perimeter of the open capacitive loop P ₁ (0,4.0,5) λ _max ,
where λ _{max is the} maximum wavelength of the operating wavelength range.

Угол α между плоскими металлическими поверхностями составляет 20^o.60^o. Угол v_щ между радиусами основания усеченного конуса, проведенными к узким кромкам щелевого излучателя выбран в пределах Φ_щ 100^o130^o. Расстояние ω между продольной осью полного конуса и проводником питающей линии соотносится с диаметром d₁ этого проводника как w/d₁ 2.3.The angle α between the flat metal surfaces is 20 ^o .60 ^o . The angle v _Щ between the radii of the base of the truncated cone, drawn to the narrow edges of the slot emitter is selected in the range Φ _Щ 100 ^o 130 ^o . The distance ω between the longitudinal axis of the full cone and the conductor of the supply line is related to the diameter d _{1 of} this conductor as w / d ₁ 2.3.

В случае заполнения полостей резонаторов диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью ε_r радиус большего основания наибольшего резонатора выбран из условия

Указанная новая совокупность существенных признаков обеспечивает формирование диаграммы направленности в сторону меньших резонаторов. Применение эффективных петлевых элементов связи повышает КУ и КПД антенны. В конструкции отсутствуют изолированные от корпуса элементы и нет элементов, выступающих за пределы апертур излучателей. Отмеченное обуславливает высокую механическую прочность и устойчивость к воздействию гидрометеоров, достигается сваливание с конструкции возможного навала грунта.In the case of filling cavity cavities with a dielectric with a relative permittivity ε _{r, the} radius of the larger base of the largest resonator is selected from the condition

The specified new set of essential features provides the formation of a radiation pattern in the direction of smaller resonators. The use of effective loopback communication elements increases the gain and efficiency of the antenna. The design lacks elements isolated from the housing and there are no elements protruding beyond the apertures of the emitters. The aforementioned causes high mechanical strength and resistance to the effects of hydrometeors; stalling from the construction of a possible pile of soil is achieved.

Заявленное устройство поясняется чертежами, где на фиг.1, 2 показан общий вид антенны и ее сечения; на фиг.3, 4 элементы конструкции; на фиг.5 - результаты экспериментальных исследований. The claimed device is illustrated by drawings, where figure 1, 2 shows a General view of the antenna and its cross section; figure 3, 4 structural elements; figure 5 - the results of experimental studies.

Логопериодическая резонаторная антенна, показанная на фиг.1, включает линейную решетку щелевых излучателей 1, вырезанных в стенках резонаторов 2, установленных вдоль общей продольной оси OO' конуса 3. Каждый резонатор 2 выполнен в виде усеченного конуса с секторным вырезом с углом α Основания каждого n-го резонатора имеют соответственно радиусы

(см. также фиг. 3). Плоские металлические поверхности 4, установленные по углом α друг к другу, электрически связаны с кромками оснований 5 и 6 усеченного конуса, образованными секторным вырезом. Усеченные конусы выполнены из полного конуса 3, ось которого OO' совмещена с общей кромкой 8 плоских металлических поверхностей 4. Щелевые излучатели 1 вырезаны в боковой поверхности каждого усеченного конуса симметрично относительно плоскости симметрии этих конусов. Ширина щелевого излучателя

в каждом n-м резонаторе равна расстоянию между основаниями 5 и 6 резонаторов. Нижние кромки 7 щелевых излучателей 1 совмещены с плоскими металлическими поверхностями 4.The log-periodic resonator antenna shown in Fig. 1 includes a linear array of slot emitters 1 cut in the walls of the resonators 2 mounted along the common longitudinal axis OO 'of the cone 3. Each resonator 2 is made in the form of a truncated cone with a sector cut-out with an angle α of the base of each n resonators have respectively radii

(see also Fig. 3). Flat metal surfaces 4, installed at an angle α to each other, are electrically connected with the edges of the bases 5 and 6 of the truncated cone, formed by a sector cut. The truncated cones are made of a full cone 3, the axis of which OO 'is aligned with the common edge 8 of the flat metal surfaces 4. The slot emitters 1 are cut in the lateral surface of each truncated cone symmetrically with respect to the plane of symmetry of these cones. Slit Emitter Width

in each nth resonator it is equal to the distance between the bases of 5 and 6 resonators. The lower edges 7 of the slot emitters 1 are aligned with flat metal surfaces 4.

Проводник 9 питающей линии с эквивалентным диаметром d, установлен параллельно продольной оси OO' полного конуса (кромке 8) на удалении ω от нее. Форма поперечного сечения проводника 9 может быть произвольной. На фиг.1, 2, 3, 4 этот проводник показан с круглым сечением. Для проводника, имеющего круглое сечение, эквивалентный диаметр d₁ равен истинному диаметру. Для проводника, имеющего отличное от круглого сечение, эквивалентный диаметр d₁ расчитывается по известным формулам (см. например, Емелин В.Ф. Фильтры на связанных линиях. Л. ВАС 1969). Один конец проводника 9 пропущен через отверстие 10 с диаметром d₂ в большем основании наибольшего резонатора и подключен к активному сопротивлению 11, равному волновому сопротивлению питающей линии, которое составляет 100.300 Ом. Другой конец этого проводника пропущен через отверстие 12 в меньшем основании наименьшего резонатора и подключен к центральному проводнику коаксиального фидера 13 (см. фиг.2). Экранная оболочка коаксиального фидера 13 электрически связана с металлической поверхностью 4 или 3. В пределах каждого n-го резонатора коаксиально с проводом питающей линии установлен трубчатый проводник 14 длиной

с внутренним диаметром d₃ (см. фиг.3). Торцы трубчатого проводника 14 не имеют электрического контакта с основаниями усеченного конуса 5, 6.The conductor 9 of the supply line with an equivalent diameter d is mounted parallel to the longitudinal axis OO 'of the full cone (edge 8) at a distance ω from it. The cross-sectional shape of the conductor 9 may be arbitrary. In figures 1, 2, 3, 4, this conductor is shown with a circular cross section. For a conductor having a circular cross section, the equivalent diameter d ₁ is equal to the true diameter. For a conductor having a different cross-section, the equivalent diameter d _{1 is} calculated according to well-known formulas (see, for example, Emelin V.F. Filters on connected lines. L. YOU 1969). One end of the conductor 9 is passed through an opening 10 with a diameter of d ₂ in the larger base of the largest resonator and connected to an active resistance 11 equal to the wave impedance of the supply line, which is 100.300 ohms. The other end of this conductor is passed through an opening 12 in the smaller base of the smallest resonator and connected to the central conductor of the coaxial feeder 13 (see FIG. 2). The screen shell of the coaxial feeder 13 is electrically connected to the metal surface 4 or 3. Within each n-th resonator, a tubular conductor 14 of length is installed coaxially with the wire of the supply line

with an inner diameter of d ₃ (see figure 3). The ends of the tubular conductor 14 do not have electrical contact with the bases of the truncated cone 5, 6.

К трубчатому проводнику 14 подключена пара вибраторов 15, которые представляют собой разомкнутые емкостные петли с периметром R_n каждая. Конфигурация петель может быть произвольной: полукруглой, полуэлептической, П-образной, Г-образной или другой аналогичной формы. Важно, чтобы часть петли была параллельна соответствующему основанию резонатора. На фиг.1, 2, 3, 4 приведен частный случай: незамкнутый контур. Каждый из проводников 15 с диаметром d₄ одним концом подключен к трубчатому проводнику 14, а второй их конец не имеет электрического контакта со стенками резонатора.A pair of vibrators 15 are connected to the tubular conductor 14, which are open capacitive loops with a perimeter R _n each. The configuration of the loops can be arbitrary: semicircular, semi-electric, U-shaped, L-shaped or other similar shape. It is important that the loop part is parallel to the corresponding resonator base. Figure 1, 2, 3, 4 shows a special case: an open circuit. Each of the conductors 15 with a diameter of d _{4 at} one end is connected to the tubular conductor 14, and their second end does not have electrical contact with the walls of the resonator.

Проекция каждой петли на апертуру соответствующего щелевого излучателя перпендикулярна его продольным кромкам, пересекает середину апертуры (т.е. в сечении Φ_щ/2 см. фиг. 4) и составляет не менее 0,75.0,95 от ширины щели. Минимальное расстояние проводника петли 15 от внутренней поверхности соответствующего основания резонатора должно составлять (2.10)d₄. Соединение вибраторов 15 с трубчатым проводником 14 должно быть в средней трети последнего. В отверстия 10 в основаниях резонаторов могут быть вставлены диэлектрические втулки, с целью фиксации трубчатого проводника 14 и проводника 9 питающей линии. Соотношение геометрических размеров n-го и n+1-го резонаторов и расстояний вдоль продольной оси полного конуса между одноименными элементами от n-го до n+1-го и от n-го до n-1-го резонаторов постоянно, т.е.The projection of each loop onto the aperture of the corresponding slot emitter is perpendicular to its longitudinal edges, intersects the middle of the aperture (i.e., in the section Φ _ш / 2 see Fig. 4) and is at least 0.75.0.95 of the width of the gap. The minimum distance of the loop conductor 15 from the inner surface of the corresponding resonator base should be (2.10) d ₄ . The connection of the vibrators 15 with the tubular conductor 14 should be in the middle third of the latter. Dielectric bushings can be inserted into the holes 10 in the bases of the resonators in order to fix the tubular conductor 14 and the conductor 9 of the supply line. The ratio of the geometric dimensions of the nth and n + 1st resonators and the distances along the longitudinal axis of the full cone between elements of the same name from the nth to n + 1th and from the nth to n-1st resonators is constant, i.e. .

где

соответственно ширина n-й излучающей щели, радиусы большего и меньшего оснований резонатора, R_n расстояние между серединами примыкающих друг к другу резонаторов вдоль оси конуса τ период структуры антенны. Расстояние w между проводником 9 питающей линии и кромкой 8 выбирается таким образом, чтобы образованная ими питающая линия имела волновое сопротивление в 1,5 2 раза больше, чем входное сопротивление резонатора на минимальной рабочей частоте. Для придания жесткости конструкции полости всех резонаторов и антенны в целом могут быть заполнены диэлектриком с диэлектрической проницаемостью e_r.
При известных размерах элементов конструкции наибольшего резонатора и заданных параметрах логопериодической структуры τ и σ, размеры остальных резонаторов определяет по известным правилам, изложенным, например, в книге В.Рамзей. Частотно-независимые антенны. М. Мир, 1968, с.85 95, т.е.

Where

accordingly, the width of the nth radiating gap, the radii of the larger and smaller bases of the resonator, R _{n is the} distance between the midpoints of adjacent resonators along the cone axis τ is the period of the antenna structure. The distance w between the conductor 9 of the supply line and the edge 8 is selected so that the feed line formed by them has a wave impedance of 1.5 2 times greater than the input impedance of the resonator at the minimum operating frequency. To impart structural rigidity, the cavities of all resonators and the antenna as a whole can be filled with a dielectric with a permittivity e _r .
Given the known sizes of the structural elements of the largest resonator and the given parameters of the log-periodic structure τ and σ, the dimensions of the remaining resonators are determined by the well-known rules set forth, for example, in the book of V. Ramsey. Frequency independent antennas. M. Mir, 1968, p. 85 95, i.e.

Аналогично рассчитывают и остальные размеры.

Other dimensions are calculated similarly.

Заявленное устройство работает следующим образом. При подключении возбуждающей ЭДС со стороны меньших резонаторов вдоль питающей линии распространяется электромагнитная волна. Резонатор, являющийся на данной частоте резонансным, возбуждается через вибраторы 15 наиболее эффективно. С меньшей эффективностью возбуждаются и резонаторы, примыкающие с двух сторон к резонансному, которые вместе с резонансным образуют активную зону антенны. При переходе на более высокие (низкие) частоты активная зона в соответствии с принципом электродинамического подобия смещается соответственно в сторону меньших (больших) резонаторов, обеспечивая тем самым сохранение электрических характеристик в диапазоне рабочих частот. The claimed device operates as follows. When an exciting EMF is connected from the side of smaller resonators, an electromagnetic wave propagates along the supply line. The resonator, which is resonant at a given frequency, is excited through the vibrators 15 most efficiently. Resonators adjacent to the resonant side on both sides, which together with the resonant form the active zone of the antenna, are also excited with less efficiency. When moving to higher (lower) frequencies, the core in accordance with the principle of electrodynamic similarity shifts accordingly to the side of smaller (large) resonators, thereby preserving the electrical characteristics in the operating frequency range.

Однонаправленное излучение вдоль оси OO' решетки щелевых излучателей 1 в сторону меньших резонаторов достигается за счет запаздывания фазы возбуждающего тока предыдущего элемента в активной зоне антенны. Unidirectional radiation along the axis OO 'of the grating of the slot emitters 1 towards the smaller resonators is achieved by delaying the phase of the exciting current of the previous element in the active zone of the antenna.

Для обоснованного определения соотношения размеров элементов конструкции антенны и возможности реализации поставленной цели был изготовлен макет заявленной антенны. Резонаторы выполнены из белой жести толщиной 0,5 мм и заполнены диэлектриком ε_r` 4. Антенна включала 5 резонаторов и имела период структуры τ 0,85. В ходе отработки конструкции было установлено, что поставленная цель реализуется, если радиус большего основания наибольшего резонатора

составляет (0,3.0,45) λ_max а радиус

его меньшего основания (0,75.0,9)

Ширина

щелевого излучателя в наибольшем резонаторе составляет (0,25.0,35) (r_max r_min). Угол Φ_щ выбирается в пределах Φ_щ 100^oC. 130^o. Наилучшие условия возбуждения достигается при выборе периметра P₁ разомкнутой емкостной петли в наибольшем резонаторе в пределах P₁ (0,4.0,5) λ_max Параметры питающей линии, то есть диаметр проводника d₁, его удаление от продольной оси полного конуса (кромки 8) ω расчитываются по известным методикам, изложенным, например, в книге под ред. Бененсона Л.С. Сверхширокоплостные антенны. М. Мир, 1964 с.309 311 с учетом требуемого качества ее согласования с коаксиальным фидером и величины мощности, подводимой к антенне. В частности, в опытном образце заявляемой антенны цилиндрический проводник 9 отстоял от кромки 8 на расстояние w (2.3)d₁, диаметр отверстий в основаниях резонаторов d₂ был принят равным d₂ 3d₁. Трубчатый проводник 14 имел внутренний диаметр d₃ 1,67d₁ и толщину стенок 1 мм. В случае заполнения резонаторов диэлектриком, приведенные соотношения остаются неизменными. Однако при этом необходимо учесть укорочение длины волны, т.е. в выражениях, куда входит l_max, ее нужно разделить на

Например,

С учетом определенных оптимальных соотношений макет, расчитанный для работы, начиная с минимальной частоты, равной 250 мГц, имеет размеры, приведенные в таблице.To reasonably determine the ratio of the dimensions of the antenna design elements and the possibility of realizing the goal, a mock-up of the claimed antenna was made. The resonators are made of tinplate 0.5 mm thick and filled with a dielectric ε _r` 4. The antenna included 5 resonators and had a structure period of τ 0.85. During the development of the structure, it was found that the goal is realized if the radius of the larger base of the largest resonator

is (0.3.0.45) λ _max and the radius

its smaller base (0.75.0.9)

Width

slot radiator in the largest resonator is (0.25.0.35) (r _max r _min ). The angle Φ _u is chosen in the range of Φ _u 100 ^o C. 130 ^o . The best excitation conditions are achieved by choosing the perimeter P _{1 of the} open capacitive loop in the largest resonator within P ₁ (0.4.0.5) λ _max Feed line parameters, that is, the diameter of the conductor d ₁ , its removal from the longitudinal axis of the full cone (edge 8) ω are calculated according to well-known methods described, for example, in the book under the editorship of Benenson L.S. Ultra Wide Array Antennas. M. Mir, 1964 p.309 311 taking into account the required quality of its coordination with the coaxial feeder and the amount of power supplied to the antenna. In particular, in the prototype of the claimed antenna, the cylindrical conductor 9 was spaced from the edge 8 by a distance w (2.3) d ₁ , the diameter of the holes in the bases of the resonators d ₂ was taken equal to d ₂ 3d ₁ . The tubular conductor 14 had an inner diameter of d _{3 of} 1.67 d ₁ and a wall thickness of 1 mm. In the case of filling the resonators with a dielectric, the above relations remain unchanged. However, it is necessary to take into account the shortening of the wavelength, i.e. in the expressions, which include l _max , it must be divided into

For instance,

Taking into account certain optimal ratios, the layout calculated for operation, starting from the minimum frequency equal to 250 MHz, has the dimensions shown in the table.

В качестве диэлектрика использовался гитенакс с ε_r 4. Размеры остальных резонаторов легко расчитываются с учетом выбранного конструктивного параметра антенны τ 0,85 по известным методикам, изложенным, например, в книге "Сверхширокополостные антенны" под ред. Бененсона Л.С.Githenax with ε _r 4 was used as the dielectric. The dimensions of the remaining resonators are easily calculated taking into account the chosen design parameter of the antenna τ 0.85 according to well-known methods described, for example, in the book “Ultra-wide-band antennas”, ed. Benenson L.S.

При использовании антенны необходимо устанавливать ее так, чтобы высота H между нижней кромкой наибольшего резонатора и поверхностью, на которой установлена антенна, составляла не менее 0,65 λ_max
На фиг.5 приведены результаты экспериментальных измерений параметров описанного макета, подтверждающие возможность формирования заданной диаграммы направленности и достижения согласования на уровне КБВ не ниже 0,5.When using the antenna, it is necessary to install it so that the height H between the lower edge of the largest resonator and the surface on which the antenna is mounted is at least 0.65 λ _max
Figure 5 shows the results of experimental measurements of the parameters of the described layout, confirming the possibility of forming a given radiation pattern and achieving coordination at the KBM level of at least 0.5.

Claims (2)

1. Логопериодическая резонаторная антенна, включающая линейную решетку щелевых излучателей, вырезанных в стенках резонаторов, в которой соотношение геометрических размеров n-го и n + 1-го (n 1, 2, 3.) резонаторов, щелевых излучателей и соотношение расстояний вдоль продольной оси решетки между центрами от n-го до n 1-го и от n-го до n + 1-го щелевых излучателей постоянно, питающую линию, содержащую проводник, подключенный одним концом к активному сопротивлению, равному волновому сопротивлению питающей линии, а другим к центральному проводнику коаксиального фидера, отличающаяся тем, что каждый резонатор выполнен в виде усеченного конуса с секторным вырезом с углом α, кромки оснований усеченного конуса, образованные секторным вырезом, электрически связаны с плоскими металлическими поверхностями, установленными под углом α одна к другой, усеченные конусы выполнены из полного конуса, ось которого совмещена с общей кромкой плоских металлических поверхностей, щелевые излучатели вырезаны в боковой поверхности усеченных конусов симметрично относительно плоскости симметрии этих конусов так, что нижняя кромка щелевых излучателей совмещена с плоскими металлическими поверхностями, причем в каждом n-м резонаторе ширина щелевого излучателя равна расстоянию между основаниями образующего его усеченного конуса, проводник питающей линии установлен параллельно продольной оси конуса на расстоянии w от нее, один конец этого проводника пропущен через отверстие в большем основании наибольшего резонатора и подключен к активному сопротивлению, а другой пропущен через отверстие в меньшем основании наименьшего резонатора и подключен к центральному проводнику коаксиального фидера, экранная оболочка которого электрически соединена с металлической поверхностью, образующей стенки резонаторов, кроме того, в полости каждого n-го резонатора с диэлектрическими зазорами к его основаниям и коаксиально проводнику питающей линии установлен трубчатый проводник с подключенной к нему парой вибраторов в виде разомкнутых емкостных петель с периметром P_n каждая, причем вибраторы установлены симметрично относительно оси конуса, а их проекции на апертуру соответствующего щелевого излучателя перпендикулярны его продольным кромкам и пересекают середину апертуры.1. Log-periodic resonator antenna, including a linear array of slot emitters cut in the walls of the resonators, in which the ratio of the geometric dimensions of the nth and n + 1 (n 1, 2, 3.) resonators, slot emitters and the ratio of the distances along the longitudinal axis lattice between the centers from the n-th to n-th and from the n-th to n + 1-th slot emitters constantly, a supply line containing a conductor connected at one end to an active resistance equal to the wave resistance of the supply line, and the other to the central conductor coax a feeder, characterized in that each resonator is made in the form of a truncated cone with a sector cutout with an angle α, the edges of the bases of the truncated cone formed by a sector cut are electrically connected to flat metal surfaces installed at an angle α one to the other, the truncated cones are made of full cone, the axis of which is aligned with the common edge of flat metal surfaces, slot emitters are cut in the lateral surface of the truncated cones symmetrically with respect to the plane of symmetry of these cones such that the bottom edge of the slot emitters is aligned with flat metal surfaces, and in each nth resonator, the width of the slot emitter is equal to the distance between the bases of the truncated cone forming it, the supply line conductor is parallel to the longitudinal axis of the cone at a distance w from it, one end of this conductor passed through the hole in the larger base of the largest resonator and connected to the resistance, and the other passed through the hole in the smaller base of the smallest resonator and connected to the central conductor of the coaxial feeder, the screen shell of which is electrically connected to the metal surface that forms the walls of the resonators, in addition, a tubular conductor with a pair of vibrators connected to it is installed in the cavity of each nth resonator with dielectric gaps to its bases and in the form of open capacitive loops with a perimeter P _n each, and the vibrators are installed symmetrically with respect to the axis of the cone, and their projection onto the aperture of the corresponding slit about the emitter perpendicular to its longitudinal edges and cross the middle of the aperture. 2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что радиусы большего r_max1 и меньшего r_min1 оснований, ширина щелевого излучателя b_щ1 и периметр разомкнутой емкостной петли Р₁ наибольшего резонатора выбраны из условий
r_max1= (0,3 - 0,45)λ_max,
r_min1 (0,75 0,9)r_max1,
b_щ1 (0,25 0,35) (r_max1 r_min1),
P₁ = (0,4 - 0,5)λ_max,
где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона волн, угол α между плоскими металлическими поверхностями составляет α = 20 - 60^°, угол Φ_щ между радиусами основания усеченного конуса, проведенными к узким кромкам щелевого излучателя, выбран в пределах Φ_щ = 100 - 130^°, а расстояние ω между продольной осью полного конуса и проводником питающей линии соотносится с диаметром d₁ последнего, как w/d₁ = 2 - 3.
3. Логопериодическая резонаторная антенна по п.1 и/или 2, отличающаяся тем, что внутренние полости всех резонаторов заполнены диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью ε_r, а радиус большего основания наибольшего резонатора выбран из условия

м2. The antenna according to claim 1, characterized in that the radii of the larger r _max1 and smaller r _min1 bases, the width of the slot emitter b _shch1 and the perimeter of the open capacitive loop P _{1 of the} largest resonator are selected from the conditions
r _max1 = (0.3 - 0.45) λ _max ,
r _min1 (0.75 0.9) r _max1 ,
b _Щ1 (0.25 0.35) (r _max1 r _min1 ),
P ₁ = (0.4 - 0.5) λ _max ,
where λ _max - the maximum length of the working wave range of wavelength, the angle α between the flat metal surfaces is α = 20 - 60 ^°, the angle Φ _w between the radii of the base of the truncated cone conducted to the narrow edges of the slot radiator is selected within Φ _u = 100 - 130 ^° , and the distance ω between the longitudinal axis of the full cone and the conductor of the supply line corresponds to the diameter d _{1 of the} latter, as w / d ₁ = 2 - 3.
3. Log-periodic resonator antenna according to claim 1 and / or 2, characterized in that the internal cavities of all resonators are filled with a dielectric with a relative permittivity ε _r , and the radius of the larger base of the largest resonator is selected from the condition

m

Images