автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Метод построения и оптимизация параметров диапазонных слабонаправленных УКВ-, тени

севастопольский приборостроительный инспгпгг

ПРОЦИГКО МИХАИЛ ВОРКСОЯИЧ

УДК 1.396.67.001.24 : 621.396.67.095.674.31

НЕТОД ПОГЧРОЕНИЯ И СПТКРИЗАМШ ПАРАМЕТРОВ ДИАПАЗОННЫХ СЛАБОНАПРАВЛЕШШХ УКВч ТЕНИ

О* 12.07 - Антстш и СВЧ-устройства

диссертапии на соискание ученой степени кандидата технических наук

РГБ

1 2 СЕН 1С04

На правах рукописи

Автореферат

Севастополь - 1991

Работа дополнена в ".евастопольском приборостроительной инспггле (департанент радиотехники)

Научный руководитель - доктор технически нйук. С > • х

профессор

ЛПЕКОВА ЛпбОВв Михайловым

Официальные оолокенты - доктор технических нале.

про ссор

нльинския Лвтнг Яковлевич _- кандидат техничс япс нзтк ЕРНОЛОЬ Павел Петрович

Рлдуиее предприятие - НПО- -Игсг н" >г. Севастополь)

Залкта состоится "___"____:________1994 гояа в ___часов

ва заседании специализированного.Совета к Обе. 15.05 в Севастопольском приборостроительной институте.

Адрес ипстатгга :•• 335053. г. Севастополь. Стрелецкая бухта. СТУДГОРОДОК.

С диссертаций можно ознакомится в библиотеке института. Автореферат разослан "___"____________1994 года

Ученый секретарь специализированного Совета

К Обв. 15. 05. к. т.н., допент Э. А. Левин

Акт/аиьнгсть тены. Сушестзэтсяая тендсноия гасвкрерия ра- бочего диапазона частот УКВ радностэзппй. п. лмеаяеных на подвижных объектах, наталкивается па ряд трудностей, в тсч числе в области разработки ч создаччч диапазонных малогабаритных слабонаправлепшх антенн.

Современные достижения в этой эбл! ги ограничиваются примерно двукратным диапазоном частот.

Поскольку некоторые станции работают в чнгчительно более вироком . -апаэоне частот, то приходится применять несколько комплектов азтсннкх устройсгз. что затр*етяет их эксплуатацию .из-за еловой электронагяитрой обстановки.

таким образом, наиболее пелесообрэз; л является обеспечение работы- всех радиосредств подвижного объекта связи на одно антенное устройство. Эта проьлсна васгоятельно требует разработки "ирокодяапаэонпых малогабаритных автенл с западными характеристиками излтчеьия.

В диапазоне метровых и ледьнетрозиг волн, несмотря на бодыюе разнообразие кнссюихся техничесг~х решений, не уда. етсе построить нологабарнтптю антенну. сохраняют!» диапазон-• чые свойства, как по входным характеристикам, так и по характеристика* излучения.

Однако, немало возможностей для уменьигния рлзкеров конструкции антенны при сохранении ее диапазонных свойств может сыть найдено при язучеяии неоднородных вмбратороа петлевого тина с игнтон.

Несмотря из то. что ширэгодиагазоыгае. малогабаритные и слабонапраилечнке актешш для подвяжтк объектов свяои вызвали в "оследкег ареяя занепши интерес и стинулнровзпи неявленно аннчите^ыот'о «испа |'Пбг>г. эт-л техника ждет своего

развития и совершенствования.. Существующие методы расти вия • раоочего диаиазона волн, уменьшения габаритов наталкиваются на ряд трудностей» обусловленных отсутствием достаточно строгих аналитических выражений, описысапоих электродинами ->ские характеристики вибраторных антенн, что затрудняет .птиниза-пию конструктивных параметров антенн и заставляет идти ио шти аналогий и проводить е 1ьшор объем экспериментальных исследований.

Тенденции развития антенных устройсг для подвижных объектов связи в значительной степени относятся и антеннач те-• левизисшшх систем.

Однако, покино требований шк* "1Ко^..апазонности и малога-баритности. предъявляемый к телевизионщик антеннан. на первый план выходит проблема концентрации изл» .еиия в заданном направлении

С /величениен частоты телевизионных каналов, использование диапазона ДМВ, мощность сигнала поступающего на вход телевизора при прочих равных условиях, быстро уменьшается, ухудшаются Ус.овия приема. На стороне передачи это ухудшение старается скомпенсировать увеличением мощности передатчика. Но в реальных условиях, с ростом частоты ннохитрль ослабления увеличивается, а коэффициент полезного действия приемного Фидера уменьшается, поэтону необходимость увеличения коэффициента усиления приемной телевизионной антенны становится неизбежным. утот вывод влечет за сг.бой eme один, заключающийся в тон. что. как правило, лля уверенного приена программ ai-'' телевиз) нных каналов (470 - 960 hl'u) нухио применять новые, солее направленные антеш • по сравнению с антеннами используеиы>*ч в диапазонах ~ч>лн 1-0 к.шалор (Ю- 100 МГц).

Таким образом, проблена разработки вирокооиааазоняих, налогабаритгах и сдабонаправлеяныз антенн УКВ ш.. подигштх объектов связи и широкодиапазокной, малогабаритной прненной телевизионной антенны ДКВ-диапззояа. ла осове вибраторных структур» а такхе оптимизация их электродинамических характеристик, позволявших более полно геалиэо^.ь потеллтальгае свойства, является актуальной и имеет большое научное и рнкл.- яое значение.

Дедь и ¿дачи исследования. Целью настояией работч явились выбор и обоснование метода построепмя малогабаритная, диапазошшх. слз«онапгавлешлж гибра горных антенн, теоретическое исследование зле<ггродинаичческих кар», .теристих и разработка антенч УКВ для подвижных обьэг.топ связи я пряеьной телевизионной антенна ва основе неоднородного петлевого вибратора, оптиг-'загая характеристик антенн ■ указанного тепа, экспериментальное исследование входных характеристик и характеристик излучения.

Основные задачи иссяедоеания следующие . 1. Выбор и обоснование мгтода построения малогабари-пшх, шиоксдиапазонных. слабовапЬавленных вибраторные антенн УКВ.

2. Теоретическое исследование входных характеристик и характеристик излучения неоднородного петлевого вибратора.

3. Разработка и оптимизация геометрических параметров. антенны УКВ для подвитых объектов связи и приенной телевизионной антенны.

4. Экспериментальное исследование входных характеристик и характеристшс излучения разработчики« вариантов сасроколиа-пязонной малогабаритной аитенкы УКЗ и причиной телевизионной пктенны в диапазоиах метровых я дециметровых волн.

Кетоды исследования. Теоретическое исследование < зов-аых гарактгристж« неоднородного петлеЕОГО вибратора, было проилведепо методом на основе теории несимметричных линий, эаключахяшмся в представлении тока в энтэнне аа сивФа- не и противофазные состаяляюшие. При этом, основывая! также на методе наведенных э. д. с.. было учтено влияние излучения противофазных составляющих ток взаимодействие плеч антенны незду собой и влияние толченных дополнительных нагрузок.

Исследование характеристик издученш >свовызалось ва не 'тоде, захпючаюшинея в суммировании по*?! от всех отдельных вибраторов, образцовых антенну с учеток амплитуд синфазных и . гвстивоФазнкх составляющих тока т аяп.ине. '

Предложенный метод рас.^та позволил определить опткналь-аые геометрические размеры, по критерию мшссвмальной диапа-зонности. неоднородного петлевого вибратора с шунтом и неоднородного петлевого вибратора с разветвленной структурой, а также исследовать влияние ; геометрии выбранных структур на входные характеристики и гарактеристики излучения.

Отличите-ышми особенностями исследования приемной телевизионной антенны явились : .

- исполнение антенны в плоской варианте, при этой оптимальные геометрические параметры были определены нетсдон эк- Бивалентной замены цилиндрических проводников на плоскостные:

- применение плоского экрана; уменьшенных "разнеров ;

- использование широкодиасазонного симметрирующего трансформатора.

Эксперине1 альное исследование основных характеристик разработанных антенн позволило I зктически подтвердить правильность >--»лученных'теор' тпескш: резулг.тат ч.

Научная новизна. При выполнении диссертационной работы впервые получены следующие результаты г

1. Разработаны натенатические модели входиого сопротивления песдеорэдчого петлевого вибратора с шупток и неоднородного петлевого вибратора с разветвленной структурой, упитывающие активное и реактивное сопротивлени' излучения нун-та. взаимодействие плеч неоднородного петлевого вибратора ■•еаду '•обой и сопротивление вклх-ченчсй нагрузки.

2. Раэр Вотаны натенатические нодели поля излучепия неоднородного петлевого вибратора с шунтом и неоднородного петлевого .вибратсра с разветвленной структурой, как по основной пол изадии, так и по кросополяризациопчой оппоненте поля.

3. Получены уравневкя для определения оптинальнчх геометрических параметров неоднороаного петлевого вибратора и проведена опенка оптимальных геон» грических параметров

структуры.

4. Разработана широко/шапаэонная. малогабаритная антенна для судовой радиосвязи на основе неоднородного петлевого вибратора с разветвлепной структурой.

5. Разработана ишрокодиапаяояная. малогабаритная антенна для приема телевизионных арогранм днп диапазона на основе неоднородного петлевого вкбрагэра с шунтом.

в. Экспериментально исследованы осяовные характеристики пшрокодиапазошшх малогабаритных антенн.

Практическая ценность результатов работы.

Ш „■дложеиы методы расчета основных геометрических параметров ягирокодиапазонных. мапогагарптиия, слабонаправленных антенн на осноле неоднородного петлевого вибратора.

разработаны и исследована малогабаритные, широкодиазазон-

вис ьнтенны двух типов : антенны, па основе неоднор< ного петлевого вибратора с разветвленной структурой. предназначенном для работы о системах связи с подеихннми объектами. В частности, в системах судовой радиосвязи ; и антенны, > основе неоднородного петлевого вибратора с шунтон. ¡редназна-чеяной для работы в качестве пркеннсй телевизионной антетк ДНЧ диапазона.

Результаты исследований нош быть использованы при проектировании слабонапраменнкх аибрат пых актекн для газ яичных систем связи с подвижными объектами, а также приемных телевизионных антенн.

Разработанные слабснасравлев антенны внедрены на

предприятиях : Севастопольское 1Ш0 "Нуссон" с обшин экономическим эффектом 90 тыс. руб (по пенам 1990 года).

Апробация результатов работа. Основные положения диссертационной работы докладывались атором и обсуждались на :

1. Второй всесоюзной научно-техничзской конференции "Устройства и методы прикладной электродинамики*. Одесса. 1991 г.

г. 16 на/чно-технмческой конференции Ш1 приборостроения. Жуковский. 1991 г,

3. Межрегиональной научно-технической конференции 'Сложные антенные системы и их компоненты". Ленинград, 1991 г.

4. Научно-технической конференции "Современные методы и устройства радиотехнических систем", Поти, 1993 г.

5. Научно-пра1<ггической конференции "Наукоемкие техно.ю-

.1

гии двойного наьиачегсня", К"ев. 1994 г.

6. Научно ехпической конференции профессорско-преподавательского состава Севастопо .ского приборостроительного института, '994 г.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 13 работ кз ни? : 3 депонированные статьи. 1 авторе >е свидетельство и 1 положительное решенче нч выдачу патента.

Объем работа. Диссертационная рзбо^п состоит из введения, четырех глав и закмэчения, кзлохентле на 157 странчках каишнопигнеге текста с иллъстраплямн нл 50 ( ранипзх, сьис-ка литературы из 82 наименований яа 9 страницах и чэтырех Г"нпоже"чй с программами расчета на ЭЧМ и актак*» внедрения.

Основные оложения выпоскмие на залтту.

1.. Нетод построения я оптимизация геонетрических параметров неоднот>олно1 о ге глевог» вьбргтера с суитом и ьеодьо-родне о гетлевого вибратора с разветгленнол < руктурой.

г. Натенатические иолели лходного сопютинлепия неолчо-родиого петлевого, вибратора с яунтом и пеочнородного петлевого гибргтора г разветвленной структурой!

3. Формулы для расчета добротности и оценки штаргзонвнх свойств неоднородного петлевого вибратора.

4. Натенатические нодели поля излучепи" неоднородного петлевого виоратсра с шунтом' и пеоднородного петлевого виб-рзтгга с разветвленной структурой.

5. Результата экспериментальных исследований входных характеристик и характеристик излучение широкодиапагончой. на-логабаритвой антенны УКВ для подвижных систем связи, на основе неоднородного петлевого ьибратора с рлзяетвленной структурой и широкодиапазонной, малогабаритной приемной телевизионной ^нтенны на основа неоднородного петлевого вибратора с пуп ток.

Содержание улботи. во впедении сбогиована актуал(ность рй:;габотки нетодл построения мзлогаб.|ритнн<. лиачазевьых и

слабонаправлеииых антенных устройств, предназначении) для работа в системах с подвианыки объектами. в частности, судо-вь'х системах связи; с Формулирована прль диссертации. положения выносимые на защиту ; представлена краткая аннотац . основных результатов исследования и содержание диссертации по глазам.

В первой главе провед анализ сугсествумлих неточов построения малогабаритных, вирокодиапазонных и слзбонаправ-лешгал антенн.

Проанализированы условия эксплуатации антенн для.судовой радиосвязи и для приема телевизионных програмн ДНИ диапазона, сформулированы основные тре( занья предъявляемые к данным типам антенн.

Отнечено, что при проектировании широкодиапазотш£, малогабаритных и слабонаправледных антенн приходится идти ча компромисс между малыми размерами, гсирокопологностью и коэФ-Фипиепток усиления из-за жрсткой взаимосвязи между этими параметрами. Поэтому возникает необходимость в оптимизации геометрических параметров с целью усовершенствования этих структур. .

Рассмотрены основные результаты разработок сутростчуюгпих малогабаритных, диапазонных и слабонаправленных антенн. На основе анализа их электродинамических и конструктивных особенностей сделан вывод о перспективности дальнейших исследований неоднородного петлевого вибратора.

Показано, чти наиболее п-оспективныки являются : метод икр »диапазон, й компенсации реактивной и частично активной составляющих входного сопротивле: я с использованием щунтой и разнообра—шх нагрузок. 1 также нетол пол- -тис излучения

в заданных направлениях за счет оптимального сложения, синфазных к противофазных нолей. вы?впгпг.1х токами, и л-етеагтаия по эяенентан констргкции антенны ; которые возможно реализовать на основе неоднородного петлеяогэ пчбр->тора с В'Уятон и неоднородного петлевого вибратора с разветвленпой структурой.

Используемые "в настошее ггеня негэдики для раг.чота ха-зктег "тик петлевого вибратора па основе теогчи дляпнык линий не дост очно точно описываю г пропуссы. происходящие п антенне, и поэтому возникает необходимость в их уточгеяки. в частности, необходимо учичъвать неоднородность сткктуры, изл> ^ение нссинФасиых токов. При этом него, . расчета характеристик петлевого вибратора на осно:м> ичтегрзтьннх угаг.не -пий малоэффективны из-за слабой схо дичост»: »» ооякпо^ трудоемкости вычисг-ний.

Таким образом, в перзой главе па осиозо проведенного об-пора ичлучаииих структур и анализа тх характеристик, а также кетодои построения широкодиапазонных, малс-збаритлкг и ела-' бонаправленяых антенн УКВ выявлены возможности дальнейшего ус. зершенствоваяии вибраторных антенн, при этой наиболее перспективными являются вибраторш-'е антенны петлевого тьга.

Во второй глаг<е лредставленн результаты разработки математических моделей входного сопротивления неоднородного петлевого вибратора с чунтои и неодпороляого :.етл<>рого вибратора с разветвленной структурой.

На основании нетола яяведенны* з. д. с.. з тяк*<? истода разложения тока петпе в-.-го пибиатоп на -инФззнпр и проторо-Фазине состянлтгипт» пренстчплрния неоднородного пе-лепого п'дбр > гора р пидр зккипллепно:>о рну чеоиикгтричеего пибг-ято-

рз получена нзтенатическая модель входного сопротивление ^^ неоднородного петлевого вибратора с разветвленной структурой и дополнительными нагрузками. Так, в обшей случае, выражение для имеет вид :

Z,=((Ns2?.+N,|z4(Wrj)r +

" _ \-i\-i

t*i

где : 7.В - сопротипленп эквивалентного несимметричного

вибратора : tal - сопротивление вуита 1-го плеча ; Zhi

- сопротивление нагрузки 1-го плеча ; Из - суммарный

я

коэффициент трансформации токов :f\lj— 4+ У*. (Jk/j *~ j^" Я1 - коэффициент трзнсФорнэпии токов 1-го плеча ; п -количество снижений .

Без нага„¿и выражение для входного сопротивления неоднородного петлевого.вибратора с разветвленной структурой может быть представлено в следующей формуле :

t."£

Для входного сопротивления неоднородного петлевого вибратора с шунтом инеем :

гМ^Ы'+Ш'Т.

■ Проведен анализ частотой заг -синости вколиэго сопротивления неодн'~*ч>дно!ч> петлев'"ч> пибраюрл Г>рэ f-тузкм. Лока-

за/то. что за счет выбора геометрических параметров четлепого вибратора : диаметров плеч, а т -еже количества снижений можно получить различные значения актирной части входного сопротивления.

Однако с увеличение рабочей частоты или расстояния кеж-/ плечами неоднородного петлевого вибратора степень качестве. юго совпадения теоретических результатов с результатами экспериментов значительно уменьшается. Поэтсну везньк.ча. принципиальная необходимость в уточнении полученной математической модели.

Основываясь на предложенных ьатенатическит моделях плодного сопротивление и преде /авляя неоднородный петлевой вибратор в виде связанных проводчиков, получена уточненная математическая модель входного сопротивления неоднородного петлевого вибратора ' Б которой учзггывавтия активное и

реактивное сопротивление излучения шунта и взаимодействие проводников антенны между собой

где : Ч .

\ ^ г"4 -

¿щ= 1?в{(Ьш,)"^Хи^^в«) > 2щ ~ Ъ.~Ъгщ;

" сопротивления излучение ; ^^ ~ взгинвое сопротивление излучения .

Проведен анализ «астотннх зависимостей уточненной математический модели входного сопротив~еиия неоднородного пет пепого* пибрлторл при изн'-чении конструктивных параметров ис-слелуек й антенны. Представленные на рис..1 результаты, пока-

завяот кзнея»ние активной и реактивной составляют* гкояиого сомрстивяепия от относительной длины волны, а также от количеств снижений и конструктивного исполнения.

Ка. Ха. Он

Ка. Ха, Он

-150

150

75

О

150

75 0

-75 -15С

Д/

о,5 1.о г/л

Л ... экси. (ньснм;

V — п-ч (неечн)

а)

б)

рис. 1 ...

Из ряс. » чилнс, что Ыагопяря сопротивление излучения шунта, приползшего :с взгимнои конпенсапии ррактпппн^ и ?к-тианых сопротивлений излучэюгаеП и коипенгкрупшчх структур, возможно построение частотно пеяэвисиной антенны на основе неоднородного петлевого вибрзторл, о чем свидетельствуют экспериментальные результаты, приведенные ?десь же.

На осьопс аналйзэ мэпучетши Фоснул лля ост'епелсния добротности антенн*", определяемой как .

к

«ЧГ

с настроечными элементами ¡ " реактивные сопро-

тивления антенны и элем' ттоп настройки ; - част, а первого резонанса ; проведено исследование диапазонных свойств неоднородного петлевого вибратора.

Сделан вывод о соответствии неоднородного петлепого пиб-l-^тора Фильтру верхних частот, а не полосовому Фильтру, что позволяет получить согласование с питавшей лини^П в широком частотной диапазоне.

Также определены оптимальные геонетрииегиие параметры симметричного неодног inoro петлепого вибратора с, ir/чтом и несимметричного п ">днородпого петлепого вибратора с разветвленной структурой. При этом геометрические гаранетры в»одно-

и

родного петлевого вибратора оптимизировались из следующих условий :

- согласованно рибратора с линией передачи, имеющей яолновос сопротивление Jjtp > полосе частот в продглах которой I^BB НР меньше допустимого значения КдОЛ • при этой пелесообразко выбрать частоту согласования tüj1 . близкой частоте первого послед ательного резопанса, то есть при

~ 0,25 Л max j ¿aur

Ъ7

2&ЦГ

поскольку относительная полоса частот 6 г ■ cert ^

ратно пропорпиональна добротности антенны \Ja • то необходимо обеспечить минимум добротности и с учетом тоебуеного значения выбрать волновое сопротивление' петлевого ъ..братора при синфазном возбуждении ;

- поскольку роль шунта сводится ч автокомпеисапии pet -•птшюсти вблизи последо чтрльмого резонанса, то выбор полно-1-ого I протиапения mwa^^ необходимо осуществлять на ос-

- 16 - <1 г;ог;ании Формулы —j^g рш{ •

Нь сс-юпании пригедеышх уолопии получены Форму™, которые позволяет проводить оптимизации геометрических размеров всех элеи'«1тов петлевого вибратора по критерию максимальной

ошрог.о^о.чогности.

где . а

SO tI}l o '

Тагим образом, no второй гл?вр разработаны атнмгтичес-кис попели i i л но го сонг>о пв^кмп«, гро/жородсого петлевого пиСрлтора, исследованы диапа-штшр свойства ainvcn и рассчитаны оптимальные конструктивные маранггры ,uiv нголнот оттого пйчле»»огс вибратора с шунтом ч неоднородного петлрного гио-ратора с раззрталгнноя структурой.

К гготь^й глпье предст?глены результаты теоретического исследования диаграмм направленности клк по ochgfhoíi конно-hoíito поля излучения, так и по кросспо.пярипяпиониой ; коэф-Фипиегпм усиления маяогабарктннх ни.щазоннчх -íiitp-iti

Пч основании метода гупррктщэт! cocíaги/яклну н ~.лй излучения .Т'Тлелььих вибраторов с: учетон их йгсстрлнстпрпного рлсп->лэхенмя и про-.ткагчаил по чум roí;он с .строг- .j илтгпчти-чески« модели п(/ЛЯ излучекия неоднородного пгтлеуого инбеа-торд г. пунтом и неоднородного 1».»тлрг.ого ниърнтогм г мятют»-

ленной структурой.

+ Ктр/Кш'^.ч'^ Kwi'ilsî-'i) ] J

где: J^TS Kip" коэффициенты. учитивчсттше отношения амплитуд синфазных и противофазных токоп ; (^др- коэФ-Фипиентм. учитьтаипие разность хода лучрй от отдельных проводников антенны ; Jj - иктегралмгн» i-o^v Фициеигы. определяемые распределением токов in проводниках антешг

Проиеден анаг-з числ»...ннх результатов лиагрчнм i.-anpan-лонности (ДИ) неоднородного петлевого рийрлторл. Показано, что на неравномерность ЯК и азимутальной плоскости усследуе-мш антенн существенное нлимние оказыпаьт составляитте поля излучения, олуглопленнне габраторанк с противоФааными токами. Расчспшг Д)1 нроянородног . петлевого вибратора приведете_

на рис. я.

ДН в азимутальной плоскости дн а угло*<?сткой~плос ко с йГ

0 - — n=t - . - п=3

-- п=2 -x - п-4

Из рис. Р. видно. что с целью построения диапазснпой ан теван на основе неслнородного петпевсго вибратора с квазки потропной АН п азимутальной плоскости необходимо уменьшу-л излучение щунта. увеличивая количестве снижений и распределяя их излучение равномерно относительно пентоальной оси антенны. при итон максимум излучения в углонегтнои плоскости направлен ¡толь лнтт горизонта или пол мдвыни углами к нрму.

Полуденные значения урония кроссполяризапиокной компоненты мля -?о дВ свидетельствует о несущественности их пли-я» и м полный вектор напрян шостп поля в дальней зоне.

"сИ.нн образом. третьей главе разработаны нятематичес-кие модели поля излучения неоднородного петлевого пибратора, проанализированы численнне результаты ЛИ. как по основной, так и пс чроссполяричапионнои компоненте полп итчучения. определены оптимальные конеттуюттные параметры к I неоднородного петлеп 'О вибратора с пунтом и неоднородного петлепого вибратора с разветвленной структурой.

В четвертой главе представлены результат« экспериментальных исследований.

Рассмотрены условия проведения эксперимента, соответствуйте методике изнереьий в дальней зоне на г.азекнои открытом полигоне, определены соотвотствуюл'ир параметры трассы.

Опенены ноп<ешности измерений входных характеристик и характеристик излучения.

Гаосмотгенн особенное™ конгч рукг,кй Физических поделен малогабаритны* диапазоне-ых антенн на огнлго- неоднородного петлгг.ого вибратора.

Приведены результата кзмергпий оспом№% члрктролтмкк-чески;: характеристик рапрчсот.и.нкх макетог, антенн, согласно

который :

- установлено, что р качес че излучателя судсяоЛ лгт^шг прдесообгазно применять неоднородный петлевой ьибратор с четырьмя снижениями, расположенными в геометрическое крлдрзтурр

- при длине Еибрат а ^ = ? Я. а\ах антенну можно ¡спользопать в диапазоне частот 60 ... 1200 ИГи при коэФФипи-е, ,'е стоячей волны (КСВ) я питаюгаен фидере с волновым сопротивлением 50 Ом составляющим менее ?., 5 на всех часотах. кроме полосы 1Я0 ...160 МГц, в которой необходимо 1.'гимрнять согласуюпее устройство ;

- применение неодиг -одного петлевого вибратора с чптнрь-ич снижениями, р?-тюложеь..ыми в геометрической киакра^уре позволяет получить квазиизотропилэ ДН в аэимутальпсй плоскости с неравномерностью не более -3 дВ в диапазоне частот 100 . .. 600 ИГп. Результат дкеперкмеиталькых исследований ДН, в частности неравномерности ДН и азимутальной плоскости (обозначенной через I приш ены иа рис. 3. При этон ДН в углонестнсй плоскости удовлетворяют поставленным требованиям : иаксинуны излучении находятся в секторе углов (О - 45 град. ) к горизонту ;

рис. 3 • . 1.

ттаноплено. что в качестве антенны для приена телеяи—

го -

знойных программ ЛИВ диапазона целесообразно применять двухэлементную антенну состоящую из активного' элемента выпол-ненаого па основе симметричного неоднородного петлевого вибратор " шунтом, пассивного элемента - проиолястеге экрана уиенкаеиных гябаритоп и ьходякего в состав антенны широкополосного симмс гркрпмгего трансформатора ;

- применение н качестве активного элемента антенны пеод-нородр-"с петлевого вибратора с шунтом при длине вибратора 2 - О, 315 Д.. вих и длине кунта (щ= 0,070и выполненного d ijik-okcothoh варианте позволяет получить значе1шс КСВ в ии-таюсен Фидере с волновым сопротивлением 73 Он не более 2,0 ; коэффициент эазтктного действия (КЗД) не менее 8 дБ :i средное значение коэффициента усиления (СУ) относительно полуволио-вого вксгатора равного 5 вЕ в дигаазоье частот 470... 960 НГи.

Частотные зависимоеги указанных параметров телевизионной аптеинь ДНВ диасазсна принедеиы на рис.4.

КСВ • •

KV. КЗД, ДБ

15

10

. , -, JC3A__

...---JW ✓Ос---

ксь ,

500

700 РИС. 4

900 ' ВСЕ

2.5 й,0 1. б 1.0

В приложениях 1 - 3 представлены проггамкы расчета на ЗЬН характеристик антенн, на осьове неоднородного петлевого зибратоса.

В прилр»рну1у1 4 приведен акт внедрения полученных результатов работы.

- -

Основные результаты и выводы.

I. Проанализированы условия заботы различных ралиосистен в диапазоне УКВ, определены основные требования к актеннан систсн радиосвязи с подвижными объектани. и частности, системам судовой радиосвяз- и к приемным телевизионным антеннам.

а. На основании анализа существующих нетолов построения на ¿габаритных, диапазонных и слабонапрапленных.антенн яро-изведен выбор и обоснование одного из перспективных методов, реализуемого на базе неоднородного петлевого ьибратора.

Т. Разработаны математические модели входного сопротивления неоднородного петг^вого нибратора с шунтом, неоднородного петлевого ьибратора с .азветвленной структурой и реак-тивныни нагрузками.

4. Теоретически исследованы диапазонные свойства неоднородного петлевого вибратора и их зависимость ог геометрических размеров антенны.

5. разработаны математичео ? модели поля излучения неоднородного петлевого вибратора с вунтон и неоднородного петлевого вибратора с разветвленной структурой.

б. цывелсны Формулы пг ■ расчета оптимальных геометрических параметров исследуемых структур.

7. Проведено экспериментальное исследование основных электродинамических характеристик разработанных макетов антенн, согласно которым :

- установлено, что в качестве излучателя судовой .тешш целесообразно примен. .ь неоднородный истлевай вибратор с четырьмя снижениями, расположенный)! в геометрической квадрату (е ■ .

пси дли!" вибратора ^ £ . О. г тах антенну ножно

- гг -

использовать к диапазоне частот 60 ... 1200 НГц при КСЗ в пи-ташек $каере с ведковии сопротивлением 50 Он составлявшим

менее ?. 5 на веек частотах, кроне полосы 120___160 НГц. в

кото'-ои иео5£одигю применять согласловее устройство ;

- пркненеиие неоднородного петлевого вибратора с четырьмя енлзенялми. располохешшми в геометрической квадратуре позволяет подучить киазиизотрошш» ДИ в азинутадьной шюс-кост»» с неравномерность» не более -3 дБ в диапазоне частот 100 ... 600 НГц. При зтои ДН в углонестной плоскости удоедет-ны>я»/г поставленный требовавши : наксииумы излучения находятся в секторе т..в (о - 45 град.) к горизонту :

установлено, что в качестве антенны для приема телевизионные- прогреки ВКО диапазона целесообразно применять лву-хэдеиентную антенну состоял/и из активного элемента выссл-нешкгэ на основа сюмегричкого вео днородь-го петлевого вхбгатор с дуятон, пассивного элемента - рровод"чего экрана ум.>нылекшх габаритов и взоляиего в состав антенны широкополосного синнстрирухмего транс*ориатора ;

- применение в качеств? иктивзого элемента антенны неоднородного петлевого вибратора щуатои при длине вибратора ? £о - С» 315 Я. шах и длине шунта - о. и выполненного п плоскостном варианте познолмет получить значение КСВ в пи-таигси *идеге с во.-шосын сопротивлением 75 Ом не более ?., О ; КоД но ныгге в г-Б и Сиднее значение К/ = 5 aV ъ диапазоне част от 470 ... 700 НГц ;

- ^кеперим'.'нталк.ю полученные характеристики нео.шо)>ог,-нсго nemeaciv вкбратога сосгестгтвуют резудымт-ж т<о[чгги -чрскогс исследования.

личлчз ссновьых гозульта''on по;са:мч, что г>-лучо№1К1! 2.'-

рактегистики Физических моделей диапазонных, малогабаритных антенн соответствует сопремег^оиу уроню разработки актенв подобного типа.

Содержание диссертации отражено в следующих работах автора.

1. Лобкова Л. К., Г шшй Л. И.. Пропенко N. П., Ступаков . В. Оптимизация геометрических размеров малогабаритной су-дс ой антенна в диапазоне НВ и ДНВ // Тез. докл. Второй Все союзной паучво-техн. конф. "Устройства и методы приклакпй электродинамики*. Одесса - Носхва. изд. КАИ. - 1991 г. - с 72

г. Лобкова Л. II. Калюжный Я И. • Гроттевко Н. Б. Принцип построения низкодобротн"х надогабаритиых антенн судовой радиосвязи // Тез. докч. Вто. ой Всесоюзной паучно-техн. конф. "Устройства и методы прикладной электродинамики". Одесса -Носква. изд. КАЯ. - 1991 г. - с. 102.

3. Лобкова Л. К.. Калюжный Л. И.. Пропенко Н. В. Результаты исследований диапазонных свойств малогабарипшх вибраторов петлеясго типа // Тез. докл. »6 \учно-техн. конф. НИИ приборостроения. - Гуковский. 1991 г. - с, 57.

4. Лобкова Л. Н.. Калюжный Л И.. Пропенко Н. 3.. Стгпаков Г. а исследование диапаз- чшх свойств слооонапгавленных малогабаритных антенн подвижных объектов // Тез. докл. Межрегиональной научно-техн. конф. "Сложные' '.чтенные с'—темы и их компоненты". -Лен-д, 1991 Г. -с. 93. •

5. Лобкова Л. Н.. Калюжный Л и.. Пропенко Н. Б.. Стгпаков Г. В. Исследование направленных свойств малогабаритны: антенн подвижных объектов / Тез. докл. Нежрегиональной научно-техн. конф. Ложные антенные системы и к^. компоненты". - Лен-г 1991 г. - с. 92.

6. Лобкова Л. к. . Нишарева Н. И. , Проценко Н. Б. Натсмати-

ческая нодель неоднородного петлевого вибратора с шунтом // Тез. докл. научно-пр^кт. конФ. "Наукоемкие технологии двойного назначения". - Хиев. 1994 г.

7 Лобкова Л. И. . Проценко Н. Б. Лнализ результатов экспе-риментальиых исследовании несимметричного петлевого вибратора с разг.слмснкой структурой. - Деп. в УкрИНТЭИ. - 1993.

в. Лобкева Л. М. . Проиенко Н. Б. Антенна дециметровых волн для рпцвихиых объектов // Тез. докл. научно-иракт. кенф. гЧау-ксе-нкчг технологии двойного назначении". - Киев. 1994 г.

Лобкооа Л. П. . Процсикс Н. Б. Нетод построения и анализ ньтематической иоде! ; входного сопротивления несимметричного петлевого ъибратора с разветвленной структурой. - Деп. в :'кр »ГГЭИ 1993.

10. /кбксоа ЛИ.. Проненк о Н. ь'. Оптимизации анодных и а рактегистик несиннетричного вибрзтора петлевоп. типа УКВ-диа-.вазона. - А л. в ухрИктэи. - 199?.. - н 1бчг - Ук

11. Лоокопа Л. И. . Процокко Н. Р. . Останина Е. Л. . Результата ис1ле.".о:микй напразленпьх свойств несимметричного п-тл" ноге нт.ра гора с разоетвлерной »-труктурой /,' Тез. л<жл. научно-техн. коиф. "Ооьр^ченнчс методы и устройства радиотехнических систем". - Роти, изд. ХИЮ. - 1993 г. с.ЪЛ

1г. л. с, к утч^ ссор. нки но1 и 9/<'> . широкодианапон пая вибраторная антенна /Лобкоиа л М. . Калюжный л. и. . Ступа к< ч Г. '1. . Ь'л.чалон А. Г. , Пронемко Н. ь\ - Оиуъл. 199Р..

1.;. Пол. ;-.>;и.ние Н И !ЦЦ7401. НК.4. Н01 О 7/00. Шмр-жрлканл рибра г < Рс;аи атч нн<:' /л<'';К <1<а л. м. . 'М'о и. I.:. . Ни

Iij.il . С'Ч'НЛКОН Г. Ц . Г.:-'.-ч.сь К. II. . - Г:« >