С.Н. Бойко1, А.М. Егиазарян2, О.В. Корышев3, И.М. Трухачев4

1-4 Филиал АО «ОРКК» – «НИИ КП» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Во многих устройствах УКВ-связи применяются многочастотные вибраторные антенны, среди которых особое место занимают вибраторные антенны с реактивными включениями как наиболее компактные и простые в изготовлении. Используемые на практике индуктивные включения не обеспечивают отсечку токов на высших рабочих частотах, что приводит к появлению искажений в диаграммах направленности (ДН). Это обусловливает необходимость применения в конструкции антенны включений резонансного типа (контуров). Для проектирования антенн с реактивными включениями ранее авторами была разработана методика расчета, основанная на последовательном применении теории длинных линий к различным участкам вибраторной антенны как при определении входных характеристик, так и при расчете распределения тока вдоль вибратора и ДН в дальней зоне. Однако прямое применение данной методики к расчету характеристик вибраторных антенн с включениями в виде резонансных контуров оказалось невозможным.

Цель. Адаптировать для варианта резонансных включений (контуров) методику расчета характеристик многочастотных вибраторных антенн (входного импеданса, КСВн, распределения тока по вибратору и ДН в дальней зоне), основанную на последовательном применении теории длинных линий к различным участкам вибратора.

Результаты. Исследовано влияние шунтирующих емкостей и индуктивностей, вызванных возмущением полей при включении в разрыв вибратора параллельного LC-контура. Приведены формулы для расчета шунтирующих емкости и индуктивности вибраторной антенны, а также эквивалентная схема для проектирования вибраторной антенны с одним включением в виде LC-контура. Выполнен расчет входного импеданса, КСВн, распределения тока по вибратору и ДН с помощью предложенной эквивалентной схемы. Проведена экспериментальная проверка расчетных данных по КСВн и ДН в дальней зоне. Представлена схема дополнительного согласования вибраторной антенны с включением LC-контура на нижней рабочей частоте. На основании анализа расчетных и экспериментальных данных доказана применимость адаптированной методики для проектирования многочастотных вибраторных антенн с включениями в виде параллельных LC-контуров.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании многочастотных вибраторных антенн УКВ-диапазона с включениями в виде резонансных контуров, обладающих идентичными ДН на всех рабочих частотах.

Бойко С.Н., Егиазарян А.М., Корышев О.В., Трухачев И.М. Проектирование многочастотной вибраторной антенны с включениями в виде параллельных LC-контуров // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 5. С. 145-157. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202205-17

1. Петров А.С., Ковалева М.В. Согласование входного импеданса короткого монополя с волновым сопротивлением тракта при помощи Γ-звена, состоящего из индуктивностей с конечной добротностью // Радиотехника и электроника. 2012. Т 57. № 4. С. 418–421.
2. Петров А.С., Ковалева М.В. Согласование комплексного сопротивления с фидерным трактом при помощи Г-звеньев, состоящих из реактивных LC-элементов с конечной добротностью // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. № 6. С. 624–631.
3. Овсянников В.В. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками. М.: Радио и связь. 1985. 120 с.
4. Бобрышев А.М., Усков Г.К., Кондратьев Д.П., Нескородов С.Е. Всенаправленная широкополосная вибраторная антенна // Антенны. 2019. № 8. С. 5–11. DOI: 10.18127/j03209601-201908-01.
5. Бойко С.Н., Ковалёва М.В., Петров А.С. Трёхчастотная самолётная антенна для системы КОСПАС–САРСАТ // Антенны. 2012. № 7. С. 34–39.
6. Ротхаммель К. Антенны. Изд. 11-е, испр. 2019. 417 с. ISBN 978-5-85648-716-8.
7. Glen J. Seward, Miller E. Multiband antenna system. US 6,107,972, H01Q1/00. Publ. 22.08.2000. Appl. No.: 08/929,142.
8. Овсянников В.В. Электрически малые вибраторные, спиральные и петлевые антенны // Радиофизика и электроника. 2017. Т. 8(22), № 1, С. 57–67.
9. Бойко С.Н., Зевакин Е.А., Корышев О.В., Трухачев И.М. Методика расчёта входных характеристик вибраторной антенны с реактивными включениями // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 5(10). С. 53–66. DOI: 10.18127/j00338486-202005(10)-06.
10. Бойко С.Н., Зевакин Е.А., Корышев О.В., Трухачев И.М. Методика проектирования спиральных вибраторных антенн с реактивными включениями //Антенны. 2020. № 6(268), С. 54–67.
11. Вычислительные методы в электродинамике / Под ред. Р. Митры. М.: Мир. 1977. 488 с.
12. Неганов В.А., Табаков Д.П., Морозов С.В. Математическая модель широкополосного тонкопроволочного электрического вибратора // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2015. Т. 18. № 4. С. 34–40.
13. Неганов В.А., Табаков Д.П. Сингулярные интегральные представления электромагнитного поля как средство корректного решения антенных задач // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т. 17. № 3. С. 9–23.
14. Weglarz V.M., Weisser C.F., Cohen J.S. Triple frequency, split monopole, emergency locator transmitter antenna. US 6,411,260 B1, H01Q 5/01, H01Q 9/32. Publ. 25.06.2002. Appl. No. 08/847,804.
15. Щелкунов С.А., Фриис Г.Т. Антенны (Теория и практика) / Пер. с англ. под ред. Л.Д. Бахраха. М.: Советское радио. 1955. 604 с.
16. Войтович Н.И., Ершов А.В., Соколов А.Н. УКВ вибраторные антенны: Учебное пособие. Челябинск: Изд. ЮУрГУ. 2002. 85 с.