Сергей Николаевич Бойко¹, Егор Андреевич Зевакин², Олег Владимирович Корышев³, Иван Михайлович Трухачев4

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

Постановка проблемы. Во многих устройствах УКВ-связи применяются многочастотные вибраторные антенны, среди которых особое место занимают спиральные вибраторные антенны с индуктивными включениями как наиболее компактные и простые в изготовлении. Однако в практике проектирования таких антенн до настоящего времени не было модели расчета характеристик: входного импеданса, коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВн), распределения тока по вибратору, диаграмм направленности на резонансных частотах.

Цель. Предложить инженерную методику расчета характеристик многочастотных вибраторных антенн, пригодную для вибраторов с реактивными включениями.

Результаты. Приведена методика расчета входного импеданса, КСВн, распределения тока по вибратору и диаграмм направленности, основанная на представлении многочастотного вибратора в виде эквивалентной длинной линии с реактивными включениями. Предложенная методика применена для проектирования спирального несимметричного вибратора (монополя) с одним (двухчастотный вибратор) индуктивным включением и монополя с двумя (трехчастотный вибратор) индуктивными включениями. На основании анализа расчетных и экспериментальных данных доказана применимость предложенной методики для проектирования многочастотных спиральных вибраторных антенн с реактивными включениями.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при проектировании многочастотных спиральных вибраторных антенн УКВ-диапазона.

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.
4. Бобрешов А.М., Усков Г.К., Кондратьев Д.П., Нескородов С.Е. Всенаправленная широкополосная вибраторная антенна // Антенны. 2019. № 8. С. 5–11.
5. Бойко С.Н., Ковалева М.В., Петров А.С. Трехчастотная самолетная антенна для системы КОСПАС–САРСАТ // Антенны. 2012. № 7. С. 34–39.
6. Ротхаммель К. Антенны. Изд. 11-е, испр. Т. 1. М.: Данвел. 2005.
7. Овсянников В.В. Электрически малые вибраторные, спиральные и петлевые антенны // Радиофизика и электроника. 2017. Т. 8 (22). № 1. С. 57–67.
8. Huang L., Xiong J., Yu Y. An electrically small normal-mode helical antenna with capacitive coupling feed // The 8th European Conference on Antennas and Propagation. 2014. P. 2915–2917.
9. Юрцев О.А., Рунов А.В., Казарин А.Н. Спиральные антенны. М.: Сов. радио. 1974.
10. Неганов В.А., Табаков Д.П. Сингулярные интегральные представления электромагнитного поля как средство корректного решения антенных задач // Физика волновых процессов и волновые системы. 2014. Т. 17. № 3. С. 9–23.
11. Неганов В.А., Табаков Д.П. Применение теории сингулярных интегральных уравнений к электродинамическому анализу цилиндрической спиральной антенны // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2009. Т. 12. № 2. С. 20–29.
12. Неганов В.А., Табаков Д.П. Математические модели цилиндрической спиральной антенны // Физика волновых процессов и волновые системы. 2013. Т. 16. № 14. С. 9–23.
13. Дементьев А.Н., Клюев Д.С., Табаков Д.П. Электродинамический анализ спиральных излучателей, расположенных на поверхности эллипсоида // Доклады Академии наук. 2017. Т. 472. № 4. С. 393–397.
14. Вычислительные методы в электродинамике / Под ред. Р. Митры. Пер. с англ. под ред. Э.Л. Бурштейна. М.: Мир. 1977.
15. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь. 1977.
16. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988.
17. Бойко С.Н., Зевакин Е.А., Корышев О.В., Трухачев И.М. Методика расчета входных характеристик вибраторной антенны с реактивными включениями // Радиотехника. 2020. № 5 (10). С. 53–66.
18. Силин Р.А., Сазонов В.П. Замедляющие системы. М.: Сов. радио. 1966.
19. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Т. 3. СПб.: Питер. 2003.
20. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Т. 2. СПб.: Питер. 2003.
21. Васильев А. Machcad 13 на примерах. СПб.: БХВ-Петербург. 2006.