RU128789U1

RU128789U1 - LOGOPERIODIC ANTENNA

Info

Publication number: RU128789U1
Application number: RU2012150758/08U
Authority: RU
Inventors: Владислав Евгеньевич Бондарев; Роман Сергеевич Калёнок
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-05-27

Abstract

1. Логопериодическая антенна, содержащая четыре попарно ортогональные ветви с усами симметричных вибраторов, плоскости которых наклонены относительно горизонта и подключены к симметричной линии питания симметричных вибраторов, отличающаяся тем, что логопериодическая антенна смонтирована в защитном радиопрозрачном кожухе, две попарно ортогональные ветви с усами вибраторов ориентированы зеркально относительно друг друга, для связи зеркально ориентированных друг к другу ветвей с усами вибраторов каждая попарно ортогональная ветвь снабжена соединительным проводником, антенна содержит диэлектрический изолятор, расположенный в верхней части ортогональных ветвей вибраторов, при этом линия питания попарно ортогональных ветвей с усами вибраторов выполнена в виде симметричной трансформаторной полосковой линии, логопериодическая антенна содержит согласующее устройство, смонтированное между симметричной трансформаторной полосковой линией и отрезком полужесткого коаксиального кабеля, который соединен с входным разъемом.2. Логопериодическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что две попарно ортогональные ветви с усами вибраторов зеркально ориентированые относительно друг друга наклонены на угол от 85º до 89º относительно горизонта.3. Логопериодическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что количество усов вибраторов на одной ветви составляет от 20 до 50.4. Логопериодическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что согласующее устройство с воздушным заполнением выполнено в виде корпуса согласующего устройства, в полости которого смонтирована цилиндрическая насадка.5. Логопериодическая антенна по п.1, отличающаяс1. Log-periodic antenna containing four pairwise orthogonal branches with a mustache of symmetrical vibrators, the planes of which are inclined relative to the horizon and connected to a symmetrical power line of symmetrical vibrators, characterized in that the log-periodic antenna is mounted in a protective radiotransparent casing, two pairwise orthogonal branches with a mustache of vibrators are oriented mirror relative to each other, to connect the mirror-oriented branches to the mustache of the vibrators, each pairwise orthogonal branch sn The antenna contains a dielectric insulator located in the upper part of the orthogonal branches of the vibrators, while the power line of the pairwise orthogonal branches with a mustache of the vibrators is made in the form of a symmetrical transformer strip line, the log-periodic antenna contains a matching device mounted between a symmetrical transformer strip line and a segment of semi-rigid a coaxial cable that is connected to the input jack. 2. The log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the two pairwise orthogonal branches with the antennae of the vibrators are mirror-oriented relative to each other and are inclined at an angle from 85º to 89º relative to the horizon. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the number of whiskers of vibrators on one branch is from 20 to 50.4. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the matching device with air filling is made in the form of a matching device body, in the cavity of which a cylindrical nozzle is mounted. Log periodic antenna according to claim 1, characterized in

Description

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в стационарных и мобильных системах связи в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн, в частности, в качестве широкополосной приемопередающей антенны сотовой связи, а также в радиопеленгации и нелинейной радиолокации в т.ч. в антенных приемопередающих локационных устройствах.The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in stationary and mobile communication systems in the decimeter and centimeter wave ranges, in particular, as a broadband transceiver antenna of a cellular communication, as well as in direction finding and non-linear radar including in antenna transceiver location devices.

Разработанная логопериодическая антенна может быть эффективно использована в системах фазового пеленгатора, а именно в качестве приемного облучающего элемента зеркальной антенны, входящего в состав фазового пеленгатора. Приходящий сигнал, отражаясь от параболического зеркала, фокусируется в точке расположения патентуемой логопериодической антенны. Принятый сигнал снимается с двух входов антенны и поступает на малошумящий усилитель. Усиленные сигналы поступают на приемный блок РЛС, где производится выбор для дальнейшей обработки по критерию максимального соотношения сигнал-помеха одного из двух сигналов.The developed log periodic antenna can be effectively used in phase direction finder systems, namely, as a receiving irradiating element of a mirror antenna that is part of a phase direction finder. The incoming signal, reflected from a parabolic mirror, is focused at the location of the patented log-periodic antenna. The received signal is removed from the two inputs of the antenna and fed to a low-noise amplifier. The amplified signals are fed to the radar receiving unit, where a choice is made for further processing according to the criterion of the maximum signal-to-noise ratio of one of the two signals.

Заявитель для решения конструктивной задачи создания перспективной логопериодической антенны, отличающейся:The applicant to solve the design problem of creating a promising log-periodic antenna, characterized in:

- расширенным рабочим диапазоном частот, повышенным качеством приема и передачи радиосигналов в широкой полосе частот;- extended operating frequency range, improved quality of reception and transmission of radio signals in a wide frequency band;

- увеличенной дальностью радиолокационного наблюдения и повышенной пеленгационной чувствительностью антенны;- increased range of radar surveillance and increased direction-finding sensitivity of the antenna;

- а также высокой надежностью обнаружения излучений проанализировал разнообразные по своей конечной реализации известные технические решения в данной области радиотехники и установил следующее.- as well as high reliability of radiation detection, analyzed various technical solutions known in their final implementation in this field of radio engineering and established the following.

Так, известны логопериодические вибраторные антенны, которые широко используются в системах связи дециметрового и сантиметрового диапазонов волн, в частности, в качестве широкополосной приемопередающей антенны сотовой связи, в радиопеленгации и нелинейной радиолокации (патенты США №№4492964; 5886672; патент Германии №3338444; патенты РФ №№2189676, 2356140. МПК: Н01Q 11/10).So, log-periodic vibrating antennas are known that are widely used in communication systems of decimeter and centimeter wave ranges, in particular, as a broadband transceiver antenna of cellular communication, in direction finding and non-linear radiolocation (US patents No. 4492964; 5886672; German patent No. 3338444; patents RF №№2189676, 2356140. IPC: Н01Q 11/10).

В приведенных патентах логопериодическая антенна содержит ряд симметричных вибраторов, двухпроводную распределительную линию, возбуждаемую коаксиальным фидером. Запатентованные конструктивные решения различаются схемотехникой подключения симметричных вибраторов, вариацией отношением длин плеч соседних вибраторов и отношением расстояний между симметричными вибраторами. Как правило, в указанных патентах симметричные вибраторы и двухпроводная распределительная линия выполнены в виде полосковых проводников, расположенных с двух сторон диэлектрического основания.In the cited patents, the log-periodic antenna contains a series of symmetrical vibrators, a two-wire distribution line driven by a coaxial feeder. Patented design solutions differ in the circuitry of connecting symmetrical vibrators, the variation in the ratio of the shoulder lengths of adjacent vibrators and the ratio of the distances between symmetrical vibrators. As a rule, in these patents, symmetric vibrators and a two-wire distribution line are made in the form of strip conductors located on both sides of the dielectric base.

Технический результат указанных запатентованных логопериодических антенн заключается в снижении коэффициента стоячей волны в коаксиальном фидере в широкой полосе частот.The technical result of these patented log-periodic antennas is to reduce the coefficient of the standing wave in the coaxial feeder in a wide frequency band.

Общим характерным недостатком запатентованных решений является пониженное качество приема и передачи радиосигналов в широкой полосе частот, а также низкая надежность обнаружения излучений, обусловленная неэффективным согласованием антенны с коаксиальным фидером.A common characteristic drawback of patented solutions is the reduced quality of reception and transmission of radio signals in a wide frequency band, as well as the low reliability of radiation detection due to inefficient matching of the antenna with the coaxial feeder.

Известна широкополосная антенна, содержащая двухпроводную линию питания и структуру логопериодических вибраторов (А.С. СССР №248010; МПК: Н01Q 9/24).Known broadband antenna containing a two-wire power line and the structure of log-periodic vibrators (AS USSR No. 248010; IPC: H01Q 9/24).

Широкополостная антенна по А.С. №248010 позволяет уменьшить габариты антенны и сузить диаграмму направленности. Недостатком данной антенны является то, что она не обеспечивает электронного управления поляризацией излучаемого сигнала.Broadband antenna according to A.S. No. 248010 allows you to reduce the size of the antenna and narrow the radiation pattern. The disadvantage of this antenna is that it does not provide electronic control of the polarization of the emitted signal.

Известна также логопериодическая антенна (А.С. СССР №1660088; МПК: Н01Q 11/10), содержащая две взаимно ортогональные структуры симметричных логопериодических вибраторов, плоскости которых ортогональны и наклонены относительно горизонта на угол 45°, подключенные к двум парам симметричным двухпроводным линиям питания, и изоляторы.A log-periodic antenna is also known (AS USSR No. 1660088; IPC: H01Q 11/10), containing two mutually orthogonal structures of symmetrical log-periodic vibrators, the planes of which are orthogonal and inclined relative to the horizon by an angle of 45 °, connected to two pairs of symmetrical two-wire power lines , and insulators.

Данная антенна позволяет обеспечить работу с полем вращающейся поляризацией с коэффициентом не ниже 0,4. Недостатком настоящей антенны является то, что она не обеспечивает электронного управления поляризацией излучаемого сигнала, имеет пониженное качество приема и передачи радиосигналов в широкой полосе частот, а также низкую надежность обнаружения излучений, которая обусловлена неэффективным согласованием антенны с коаксиальным фидером.This antenna allows you to work with a field of rotating polarization with a coefficient of at least 0.4. The disadvantage of this antenna is that it does not provide electronic control of the polarization of the emitted signal, has a lower quality of reception and transmission of radio signals in a wide frequency band, as well as low reliability of radiation detection, which is due to inefficient matching of the antenna with the coaxial feeder.

Из уровня техники известна логопериодическая антенна (патент РФ №62740 на полезную модель; МПК: Н01Q 11/10), наиболее близкая по технической сущности к патентуемой полезной модели и выбранная в качестве прототипа.A log-periodic antenna is known from the prior art (RF patent No. 62740 for a utility model; IPC: H01Q 11/10), which is closest in technical essence to the patentable utility model and selected as a prototype.

Логопериодическая антенна, реализованная по патенту РФ №62740, содержит две взаимно ортогональные логопериодические структуры симметричных вибраторов, плоскости которых ортогональны и наклонены относительно горизонта на угол 45° и подключены к двум парам симметричных двухпроводных линий питания. Вибраторы подвешены к граням металлической ферменной конструкции в виде усеченной равносторонней пирамиды, причем грани и опора разделены диэлектрическими вставками на отрезки, длины которых выбраны с переменным шагом от 0,1^λmin до 0,1^λmax, где ^λmin и ^λmax - границы рабочего диапазона частот. Параллельно земле установлена ось пирамиды, вдоль которой на передней и задней опорах параллельно крепятся две двухпроводные линии питания от двух усилителей мощности. Запатентованная конструкция используется в антенных приемопередающих локационных устройствах.Log-periodic antenna, implemented according to the patent of the Russian Federation No. 62740, contains two mutually orthogonal log-periodic structures of symmetric vibrators, the planes of which are orthogonal and tilted relative to the horizon at an angle of 45 ° and are connected to two pairs of symmetrical two-wire power lines. Vibrators are suspended to the faces of the metal truss in the form of a truncated equilateral pyramid, and the faces and support are separated by dielectric inserts into segments whose lengths are selected with a variable pitch from 0.1 ^λ min to 0.1 ^λ max, where ^λ min and ^λ max are the boundaries operating frequency range. Parallel to the ground, the axis of the pyramid is installed along which two two-wire power lines from two power amplifiers are mounted in parallel on the front and rear supports. The patented design is used in antenna transceiver locating devices.

Существенным недостатком логопериодической антенны (патент РФ №62740) является низкое качество приема и передачи радиосигналов в широкой полосе частот; низкая надежность обнаружения излучений, обусловленная не эффективным согласованием антенны с коаксиальным фидером; невысокая дальность радиолокационного наблюдения и низкая пеленгационная чувствительность антенны.A significant drawback of the log-periodic antenna (RF patent No. 622740) is the low quality of reception and transmission of radio signals in a wide frequency band; low reliability of radiation detection due to inefficient matching of the antenna with the coaxial feeder; low range of radar observation and low direction-finding sensitivity of the antenna.

Патентуемая полезная модель решает техническую задачу:Patented utility model solves the technical problem:

- обеспечения повышенного качества приема и передачи радиосигналов в широкой полосе частот, а также повышения надежности обнаружения излучений за счет улучшения согласования антенны с коаксиальным фидером;- providing improved quality of reception and transmission of radio signals in a wide frequency band, as well as improving the reliability of radiation detection by improving the matching of the antenna with the coaxial feeder;

- обеспечения работы логопериодической антенны с двумя линейными ортогональными поляризациями в широкой полосе частот с коэффициентом перекрытия не менее 16.- ensuring the operation of a log-periodic antenna with two linear orthogonal polarizations in a wide frequency band with an overlap factor of at least 16.

Технический эффект достигается благодаря использованию в качестве линии питания широкополосного симметричного полоскового трансформатора, обеспечивающего согласование волнового сопротивления антенны со стандартным 50-омным коаксиальным кабелем, а также, благодаря использованию широкополосного согласующего устройства, соединяющего коаксиальный кабель, идущий от входного разъема антенны, с симметричным полосковым трансформатором.The technical effect is achieved through the use of a broadband symmetrical strip transformer as the power line, ensuring matching of the wave impedance of the antenna with a standard 50-ohm coaxial cable, as well as through the use of a broadband matching device connecting the coaxial cable coming from the antenna input connector to a symmetrical strip transformer .

Поставленная техническая задача решается следующим образом.The technical task is solved as follows.

В логопериодической антенне, аналогичной конструкции, приведенной в патенте РФ №62740 на полезную модель, содержащей четыре попарно ортогональные ветви с усами симметричных вибраторов, плоскости которых наклонены относительно горизонта и подключены к симметричной линии питания симметричных вибраторов, согласно патентуемой полезной модели:In a log-periodic antenna, similar to the design shown in the patent of the Russian Federation No. 62740 for a utility model, containing four pairwise orthogonal branches with a mustache of symmetrical vibrators, the planes of which are inclined relative to the horizon and connected to the symmetrical power line of the symmetric vibrators, according to the patented utility model:

- для защиты от природных осадков и атмосферных воздействий логопериодическая антенна смонтирована в защитном радиопрозрачном кожухе,- for protection against natural precipitation and atmospheric influences, the log-periodic antenna is mounted in a protective radiotransparent casing,

-две попарно ортогональные ветви с усами вибраторов ориентированы зеркально относительно друг друга;-Two pairwise orthogonal branches with a mustache of vibrators are oriented mirror-image relative to each other;

- для связи зеркально ориентированных друг к другу ветвей с усами вибраторов каждая попарно ортогональная ветвь снабжена соединительным проводником;- to connect the mirror-oriented branches to the mustache of the vibrators, each pairwise orthogonal branch is equipped with a connecting conductor;

- а для крепления ветвей с усами вибраторов антенна содержит диэлектрический изолятор, расположенный в верхней части ортогональных ветвей вибраторов;- and for attaching branches with a mustache of vibrators, the antenna contains a dielectric insulator located in the upper part of the orthogonal branches of the vibrators;

- при этом линия питания попарно ортогональных ветвей с усами вибраторов выполнена в виде симметричной трансформаторной полосковой линии, расположенной непосредственно на ветви с усами вибраторов;- the power line of pairwise orthogonal branches with a mustache of vibrators is made in the form of a symmetrical transformer strip line located directly on the branch with a mustache of vibrators;

- для согласования симметричной полосковой трансформаторной линии с входным коаксиальным разъемом логопериодическая антенна содержит согласующее устройство, смонтированное между симметричной трансформаторной полосковой линией и отрезком полужесткого коаксиального кабеля, который соединен с входным разъемом.- for matching the symmetrical strip transformer line with the input coaxial connector, the log-periodic antenna contains a matching device mounted between the symmetrical transformer strip line and a piece of semi-rigid coaxial cable that is connected to the input connector.

Патентуемая полезная модель предусматривает, что две попарно ортогональные ветви с усами вибраторов зеркально ориентированые относительно друг друга наклонены на угол от 85 до 89 градусов относительно горизонта. При этом, количество усов вибраторов на одной ветви составляет от 20 до 50.The patented utility model provides that two pairwise orthogonal branches with a mustache of vibrators mirror-oriented relative to each other are inclined at an angle of 85 to 89 degrees relative to the horizon. At the same time, the number of mustache vibrators on one branch is from 20 to 50.

Согласно патентуемой полезной модели, согласующее устройство с воздушным заполнением выполнено в виде корпуса согласующего устройства, в полости которого смонтирована цилиндрическая насадка.According to the patented utility model, an air-filled matching device is made in the form of a matching device housing, in the cavity of which a cylindrical nozzle is mounted.

Предусмотрено, что защитный радиопрозрачный кожух выполнен в форме конуса со скругленной вершиной, при этом внешняя поверхность радиопрозрачного кожуха покрыта тонким слоем влагостойкой радипрозрачной краски.It is envisaged that the protective radiolucent casing is made in the form of a cone with a rounded apex, while the outer surface of the radiotransparent casing is covered with a thin layer of moisture-resistant translucent paint.

Таким образом, реализация в патентуемой полезной модели новых конструктивных и схемотехнических решений обеспечивает разработанной логопериодической антенне качественно новые рабочие характеристики и улучшенные эксплуатационные параметры. При этом, патентуемая логопериодическая антенна позволяет получить следующий технический результат:Thus, the implementation in the patented utility model of new design and circuitry solutions provides the developed log-periodic antenna with qualitatively new performance characteristics and improved operational parameters. At the same time, the patented log-periodic antenna allows to obtain the following technical result:

- кардинально повысить качество приема и передачи радиосигналов в широкой полосе частот;- dramatically improve the quality of reception and transmission of radio signals in a wide frequency band;

- обеспечить высокую надежность обнаружения излучений за счет улучшения согласования антенны с коаксиальным фидером, повысить к.п.д. фидерной системы;- to ensure high reliability of radiation detection due to improved matching of the antenna with the coaxial feeder, increase the efficiency feeder system;

- повысить дальность радиолокационного наблюдения;- increase the range of radar surveillance;

- повысить пеленгационную чувствительность антенны;- increase the direction-finding sensitivity of the antenna;

- существенно увеличить коэффициент передачи сигнала через коаксиальный фидер, за счет снижения коэффициента отражения антенны;- significantly increase the transmission coefficient of the signal through the coaxial feeder, by reducing the reflection coefficient of the antenna;

Сущность разработанной логопериодической антенны поясняется примером конструктивной реализации антенны и графическими материалами, на которых представлены:The essence of the developed log-periodic antenna is illustrated by an example of a constructive implementation of the antenna and graphic materials on which:

Фиг.1 - блок-схема конструкции логопериодической антенны;Figure 1 is a block diagram of the design of a log-periodic antenna;

Фиг.2 - вид сверху (без радиопрозрачного кожуха);Figure 2 is a top view (without radiolucent casing);

Фиг.3 - ветвь с усами вибраторов;Figure 3 - branch with a mustache of vibrators;

Фиг.4 - фрагмент диэлектрического изолятора с двумя ветвями с усами вибраторов;Figure 4 - fragment of a dielectric insulator with two branches with a mustache of vibrators;

Фиг.5 - линия питания в виде полоскового трансформатора сопротивлений;5 is a power line in the form of a strip resistance transformer;

Фиг.6 - линия питания и коаксиально- микрополосковый переход.6 is a power line and a coaxial microstrip junction.

Патентуемая логопериодическая антенна содержит (фиг.1) радиопрозрачный кожух 1, две (попарно ортогональные) ветви 2 с усами вибраторов 3, которые пространственно ориентированы зеркально относительно друг друга.The patented log-periodic antenna contains (Fig. 1) a radiolucent casing 1, two (pairwise orthogonal) branches 2 with a mustache of vibrators 3, which are spatially oriented mirror-image relative to each other.

Две попарно ортогональные ветви 2 (фиг.2, 4) наклонены относительно друг друга на угол 85-89 градусов относительно горизонта.Two pairwise orthogonal branches 2 (figure 2, 4) are inclined relative to each other at an angle of 85-89 degrees relative to the horizon.

Для связи зеркально пространственно ориентированных друг к другу ветвей 2 с усами вибраторов 3 (фиг.4) каждая попарно ортогональная ветвь 2 снабжена соединительным проводником 4; а для крепления ветвей 2 с усами вибраторов антенна содержит диэлектрический изолятор 5, расположенный в верхней (оконечной) части антенны (фиг.2).To connect the mirror-spatially oriented branches 2 to the mustache of the vibrators 3 (Fig. 4), each pairwise orthogonal branch 2 is equipped with a connecting conductor 4; and for attaching the branches 2 with the antennae of the vibrators, the antenna comprises a dielectric insulator 5 located in the upper (terminal) part of the antenna (figure 2).

Линия питания попарно ортогональных ветвей 2 с усами вибраторов 3 выполнена в виде симметричной полосковой трансформаторной линии 6 (фиг.3, 5, 6), расположенной непосредственно на ветви 2 с усами вибраторов 3.The power line of pairwise orthogonal branches 2 with a mustache of vibrators 3 is made in the form of a symmetrical strip transformer line 6 (Fig.3, 5, 6), located directly on the branch 2 with a mustache of vibrators 3.

Для согласования полосковой трансформаторной линии 6 с входным коаксиальным разъемом 7 (фиг.1, 3, 6) логопериодическая антенна содержит согласующее устройство 8 с воздушным заполнением и отрезок полужесткого коаксиального кабеля 9. Коаксиальный кабель 9 соединен с входным разъемом 7, который вмонтирован в основание 10. Длина коаксиального кабеля 9 определяется при сборки излучателя и должна быть минимально возможной.To coordinate the strip transformer line 6 with the input coaxial connector 7 (FIGS. 1, 3, 6), the log-periodic antenna contains an air-filled matching device 8 and a segment of the semi-rigid coaxial cable 9. Coaxial cable 9 is connected to the input connector 7, which is mounted in the base 10 The length of the coaxial cable 9 is determined during the assembly of the emitter and should be as small as possible.

В качестве полужесткого коаксиального кабеля 9 может быть использован, например, полужесткий кабель марки РК50-3-29, а в качестве входного разъема 7, например, типовой входной разъем марки 24_SMA-50-3-15/111_NH.As a semi-rigid coaxial cable 9, for example, a semi-rigid cable of the PK50-3-29 brand can be used, and as an input connector 7, for example, a typical input connector of the 24_SMA-50-3-15 / 111_NH brand.

Согласующее устройство 8 состоит из корпуса 11 согласующего устройства и цилиндрической насадки 12. Корпус 11 согласующего устройства 8 выполняет роль экрана электромагнитных волн. Цилиндрическая насадка 12 обеспечивает электромагнитное согласование коаксиального кабеля 9 и полоскового трансформатора сопротивлений 6.The matching device 8 consists of a housing 11 of the matching device and a cylindrical nozzle 12. The housing 11 of the matching device 8 acts as a screen of electromagnetic waves. The cylindrical nozzle 12 provides electromagnetic matching of the coaxial cable 9 and the strip resistance transformer 6.

Все конструктивные элементы логопериодической антенны смонтированы на основании 10.All structural elements of the log-periodic antenna are mounted on the basis of 10.

Излучающая конструкция.Radiant construction.

Ветвь 2 с усами вибраторов 3 (фиг.1, 3) является основной составной частью разработанной логопериодической антенны. В патентуемой полезной модели излучающая конструкция состоит из четырех попарно зеркальных ветвей 2 с усами вибраторов 3.Branch 2 with a mustache of vibrators 3 (1, 3) is the main component of the developed log-periodic antenna. In the patented utility model, the radiating structure consists of four pairwise mirror branches 2 with a mustache of vibrators 3.

Количество усов вибраторов 3 на одной ветви 2 составляет от 3 до 50 усов. Например, на каждой ветви 2 выполнено по 40 усов.The number of mustache vibrators 3 on one branch 2 is from 3 to 50 mustaches. For example, on each branch 2, 40 mustaches are made.

Ветвь 2 с усами вибраторов 3 изготавливают из цельного листа металла, например, толщиной 0.35 мм.The branch 2 with the mustache of the vibrators 3 is made of a single sheet of metal, for example, 0.35 mm thick.

Соединение симметричной полосковой трансформаторной линии питания 6 и заглушки 13, которая выполняет роль симметрирующего устройства, осуществляют с помощью соединительного металлического проводника 4 прямоугольного сечения (фиг.4). Стыковку соединительного металлического проводника 4 и симметричной полосковой трансформаторной линии питания 6 производят конструктивно следующим образом: при сборке симметричной полосковой трансформаторной линии питания 6 верхняя плата делается короче нижней, например, на 3 мм, что позволяет обеспечить доступ к симметричной полосковой трансформаторной линии питания 6.The connection of the symmetrical strip transformer power line 6 and the plug 13, which acts as a balancing device, is carried out using a connecting metal conductor 4 of rectangular cross section (figure 4). The connection of the connecting metal conductor 4 and the symmetrical strip transformer power line 6 is carried out constructively as follows: when assembling the symmetrical strip transformer power line 6, the top board is shorter than the bottom, for example, by 3 mm, which allows access to the symmetrical strip transformer power line 6.

Геометрия диэлектрического изолятора.The geometry of the dielectric insulator.

Диэлектрический изолятор 5, конструктивно реализован в форме «звездочки» (фиг.2), выполняет двоякую роль в конструкции логопериодической - антенны. Во-первых, диэлектрический изолятор 5 поддерживает остовы ветвей 2 на верхнем конце антенны, не позволяя им замкнуться друг на друга, во-вторых, внутри «звездочки», через предварительно проделанные отверстия (фиг.4) проходит соединительный проводник 4 на противоположную ветвь антенны.The dielectric insulator 5, structurally implemented in the form of an "asterisk" (figure 2), performs a dual role in the construction of log-periodic - antenna. Firstly, the dielectric insulator 5 supports the skeletons of the branches 2 at the upper end of the antenna, not allowing them to close to each other, and secondly, inside the "sprocket", through the previously made holes (Fig. 4), the connecting conductor 4 passes to the opposite branch of the antenna .

Диэлектрический изолятор 5 может быть изготовлен, например, из кругляка копролона, или ему подобного материала, без металлизации.The dielectric insulator 5 can be made, for example, from a round of coprolon, or a similar material, without metallization.

Линия питания ветвей вибраторовPower line for vibrator branches

Симметричная полосковая трансформаторная линия 6 представляет собой линию питания вибраторов (фиг.5), которая состоит из двух пластин диэлектрика разной длины, на одной из которых выполнен полосок. Пластины склеены между собой и металлизированы с торцов, кроме входной и выходной плоскости. Металлизация боковых сторон пластин выполняется следующим образом: на одной из пластин выполнется полосок, а с другой стороны этой же пластины металлизация частично освобождается от диэлектрика. Вторая, более короткая пластина, с одной стороны полностью очищена от металлизации. Эта пластина клеится на первую. Затем на полосок припаивается соединительный проводник, после чего он закрывается диэлектрической платой, металлизированной с одной стороны. Свободная от металлизации сторона приклеивается к диэлектрику нижней платы. Затем на боковые плоскости получившейся конструкции наклеивается металлическая фольга, края которой запаиваются на металлизацию симметричной полосковой трансформаторной линии 6 (фиг 4). В качестве материала подложки может быть использован, например, материал duroid 5880 с 6=2.2. Толщина материала 0.508 мм (стандартная панель). В разработанной антенне реализован линейный закон изменения сопротивления. Поэтому закон изменения ширины полоска имеет экспоненциальный вид. Ширина полоска в точке соединения с согласующим устройством 8 рассчитывается так, чтобы его сопротивление составляло 50 Ом. Ширина другого конца полоска рассчитывается из условия согласования с антенной, т.е. чтобы сопротивление полоска составило примерно 100 Ом.The symmetrical strip transformer line 6 is a vibrator power line (Fig. 5), which consists of two dielectric plates of different lengths, one of which has strips. The plates are glued together and metallized from the ends, except for the input and output plane. The metallization of the sides of the plates is performed as follows: strips will be made on one of the plates, and on the other side of the same plate, metallization is partially freed from the dielectric. The second, shorter plate, on the one hand, is completely cleaned of metallization. This plate is glued to the first. Then, the connecting conductor is soldered to the strips, after which it is closed by a dielectric board metallized on one side. The metal-free side adheres to the dielectric of the bottom board. Then, on the side planes of the resulting structure, a metal foil is glued, the edges of which are sealed on the metallization of a symmetrical strip transformer line 6 (Fig. 4). As the substrate material, for example, duroid 5880 material with 6 = 2.2 can be used. Material thickness 0.508 mm (standard panel). The developed antenna implements the linear law of resistance change. Therefore, the law of variation of the strip width has an exponential form. The width of the strip at the connection point with the matching device 8 is calculated so that its resistance is 50 Ohms. The width of the other end of the strip is calculated from the condition of matching with the antenna, i.e. so that the resistance of the strip is about 100 ohms.

Радиопрозрачный защитный кожух 1.Radio transparent protective cover 1.

Разработанная логопериодическая антенна для исключения повреждений от несанкционированных механических воздействий и от воздействия внешней среды смонтирована в радиопрозрачном защитном кожухе 1, который выполнен в форме конуса со скругленной вершиной.The log-periodic antenna designed to exclude damage from unauthorized mechanical influences and from the influence of the external environment is mounted in a radio-transparent protective casing 1, which is made in the form of a cone with a rounded apex.

Радиопрозрачный кожух 1 может иметь различные габаритные размеры, которые определяются, исходя из конечного размера логопериодической антенны. Так, в частности, внешний диаметр основания радиопрозрачного кожуха 1 может быть выполнен размером (примерно) 210 мм, толщина стенки кожуха ~5±0,25 мм. В качестве материала кожуха используют, например, пенопласт типа ПС-250, ПС-300. Внешняя поверхность радиопрозрачного-кожуха 1 покрыта тонким слоем влагостойкой радиопрозрачной краски.The radiotransparent casing 1 may have various overall dimensions, which are determined based on the final size of the log-periodic antenna. So, in particular, the outer diameter of the base of the radiolucent casing 1 can be made in size (approximately) 210 mm, the wall thickness of the casing ~ 5 ± 0.25 mm As the casing material, for example, polystyrene of the type PS-250, PS-300 is used. The outer surface of the radiolucent-casing 1 is covered with a thin layer of moisture-resistant radiolucent paint.

Логопериодическая антенна работает следующим образом.Log-periodic antenna operates as follows.

Электромагнитная энергия, подводимая линиями питания 6 от усилителей мощности, работающих от общего возбудителя (на фиг. не показан), возбуждает логопериодические структуры симметричных вибраторов 2 (ветви 2 с усами вибраторов 3).Electromagnetic energy supplied by power lines 6 from power amplifiers operating from a common pathogen (not shown in FIG.) Excites log-periodic structures of symmetric vibrators 2 (branches 2 with antennae vibrators 3).

Электромагнитная энергия, подводимая через один из двух входных разъемов 7, по полужесткому коаксиальному кабелю 9 через согласующее устройство 8 поступает на симметричную полосковую трансформаторную линию 6. Корпус согласующего устройства 11, экранирующий электромагнитную энергию, и цилиндрическая насадка 12 выполняют роль переходного каскада, а именно повышает коэффициент передачи энергии в широком диапазоне частот между двумя различными линиями связи. Подводимая линиями питания 6 энергия с помощью соединительного проводника 4 возбуждает две взаимно противоположные ветви 2 с усами вибраторов 3. Для увеличения эффективности излучения применяются симметрирующие устойства (заглушки 13).Electromagnetic energy supplied through one of the two input connectors 7, through a semi-rigid coaxial cable 9 through a matching device 8 is supplied to a symmetrical strip transformer line 6. The housing of the matching device 11, shielding electromagnetic energy, and a cylindrical nozzle 12 act as a transition stage, namely, increases energy transfer coefficient over a wide frequency range between two different communication lines. The energy supplied by the power lines 6 with the help of the connecting conductor 4 excites two mutually opposite branches 2 with the whiskers of the vibrators 3. To increase the radiation efficiency, balancing devices are used (plugs 13).

Диэлектрический изолятор 5 предотвращает гальванический контакт верхних частей ветвей 2 друг с другом, а также защищает от несанкционированного механического воздействия соединительные проводники 4.The dielectric insulator 5 prevents galvanic contact of the upper parts of the branches 2 with each other, and also protects the connecting conductors 4 from unauthorized mechanical impact.

Благодаря применению симметричной полосковой транс4)орматорной линии 6 и согласующего устройства 8 достигается уменьшение коэффициента отражения, что позволяет патентуемому изделию фиксировать более слабые сигналы. Данная особенность дает возможность снизить требования к чувствительности приемного устройства, работающего в составе РЛС. Предлагаемая конструкция ветвей 2 с усами вибраторов 3, а также симметричной полосковой трансформаторной линии 6 и согласующего устройства 8 позволяет увеличить коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот до 16, что дает возможность применять в качестве зондирующих импульсов широкополосные сигналы.Due to the use of a symmetrical stripe trans4) ormator line 6 and matching device 8, a reduction in the reflection coefficient is achieved, which allows the patented product to fix weaker signals. This feature makes it possible to reduce the sensitivity requirements of the receiving device operating in the radar. The proposed design of branches 2 with a mustache of vibrators 3, as well as a symmetrical strip transformer line 6 and matching device 8 allows you to increase the coefficient of overlap of the working frequency range up to 16, which makes it possible to use broadband signals as probing pulses.

Патентуемая логопериодическая антенна прошла успешные испытания, которые подтвердили на практике, что разработанная полезная модель обеспечивает в реальном масштабе времени повышенный уровень эксплуатационных характеристик.The patented log-periodic antenna passed successful tests, which confirmed in practice that the developed utility model provides in real time an increased level of operational characteristics.

Испытания патентуемой логопериодической антенны проводились при следующих климатических условиях:Tests of the patented log-periodic antenna were carried out under the following climatic conditions:

- рабочая температура окружающей среды от -40°С до +40°С;- working ambient temperature from -40 ° С to + 40 ° С;

- предельная температура окружающей среды от -50°С до +50°С;- limit ambient temperature from -50 ° С to + 50 ° С;

- относительная влажность воздуха от 40 до 90% при +20°С и атмосферном давлении от 8,4х104 до 10,7х104 Па (от 630 до 800 мм рт.ст.);- relative air humidity from 40 to 90% at + 20 ° C and atmospheric pressure from 8.4 x 104 to 10.7 x 104 Pa (from 630 to 800 mm Hg);

Результаты испытаний позволяют констатировать, что патентуемая логопериодическая антенна позволяет:The test results suggest that the patented log-periodic antenna allows you to:

- обеспечить работу логопериодической антенны с двумя линейными ортогональными поляризациями в широкой полосе частот с коэффициентом перекрытия не менее 16;- to ensure the operation of a log-periodic antenna with two linear orthogonal polarizations in a wide frequency band with an overlap factor of at least 16;

- повысить дальность радиолокационного наблюдения и пеленгационную чувствительность антенны.- increase the range of radar surveillance and direction-finding sensitivity of the antenna.

Claims

1. Log-periodic antenna containing four pairwise orthogonal branches with a mustache of symmetrical vibrators, the planes of which are inclined relative to the horizon and connected to a symmetrical power line of symmetrical vibrators, characterized in that the log-periodic antenna is mounted in a protective radiotransparent casing, two pairwise orthogonal branches with a mustache of vibrators are oriented mirror relative to each other, to connect the mirror-oriented branches to the mustache of the vibrators, each pairwise orthogonal branch sn The antenna contains a dielectric insulator located in the upper part of the orthogonal branches of the vibrators, while the power line of the pairwise orthogonal branches with a mustache of the vibrators is made in the form of a symmetrical transformer strip line, the log-periodic antenna contains a matching device mounted between a symmetrical transformer strip line and a segment of semi-rigid a coaxial cable that is connected to the input connector.

2. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that two pairwise orthogonal branches with a mustache of vibrators mirror-oriented relative to each other are inclined at an angle from 85º to 89º relative to the horizon.

3. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the number of whiskers of vibrators on one branch is from 20 to 50.

4. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the matching device with air filling is made in the form of a matching device body, in the cavity of which a cylindrical nozzle is mounted.

5. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the protective radiotransparent casing is made in the form of a cone with a rounded apex, while the outer surface of the radiotransparent casing is covered with a thin layer of moisture-resistant translucent paint.