Способ уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны

дф:"1 уьф ССЧОЗ СОВЕ 1 СКИХСОЦИАЛИСТИЧГСКИХРЕСПУБЛИК 7/(51) 5 Н ЕНИЯя.к антеннам и в качестве самоенны или вантенГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Рязанский радиотехнический институт(54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РАССЕЯННОГО ПОЛЯ ПРИЕМНОЙ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ(57) Изобретение относится к антеннам и может быть использовано для самостоятельной приемной антенны или в антенных решетках. Цель изобретения - увеличение Изобретение относитсможет быть использованостоятельной приемной антных решетках,Известен способ уменьшения рассеянного поля приемной вибрэторной антенны путем компенсации его переизлученным полем этой антенны, причем глубину компенсации рассеянного поля регулируют изменением величины нагрузки антенны.Наиболее близок к предлагаемому способ уменьшения рассеянного поля вибраторной приемной антенны переизлученным полем этой антенны, которое формируют зэ счет обратного переизлучения большей части энергии, принятой антенной и отражен.ЬО, 1774413 А 1 глубины компенсации пепеизлученного поля при одновременном увеличении мощности сигнала, выделяемого в нагрузке. Способ уменьшения рассеянного поля приемной вибрэторной антенны заключается в том, что формируют компенсирующую волну из части принятого сигнала в отрезке линии передачи, связывающем вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, путем установления его фазы и усиления до амплитуды равной а = (Ь+ 4/(1 - Га), где Ь - амплитуда волны, принятой антенной, Га - коэффициент отражения от входа антенны, Л=(0.1 - 0,3)/Ь ехр(-ф 85-95 ) - аг 9(Ьо)Р - амплитуда волны на входе антенны в режиме компенсации рассеянного поля, агц(ЬО) - фаза волны, принятой антенной нэ ее резонансной частоте, 4 ил. нои от входа усилителя, являющегося нагрузкой антенны,Недостатки известного способа и приемной вибраторной антенны, реализующей известный способ, заключаются в том, что они не обеспечивают глубокой компенсации рассеянного поля, имеют невысокий КПД (коэффициент полезного действия) входной цепи, что снижает полезную мощность сигнала в нагрузке (на входе приемника). Указанные недостатки объясняются двумя причинами, Во-первых, для компенсации используется отраженная от нагрузки энергия, причем глубина компенсации связана с величиной энергии, отраженной ог нагрузки. Например, для максимальной компенсации рассеянного поля резонансногополуволнового вибратора необходимо, чтобы от нагрузки отражалась вся энергия. Таким образом, в нагрузку энергия не передается. Во-вторых, из-за различного распределения токов в антенне в режиме 5 приема излучения и в режиме передачи, которые близки только на частоте первого резонанса, на частотах, отличных от частоты первого резонанса, для глубокой компенсации рассеянного поля недостаточно даже 10 энергии волны, полностью отраженной от нагрузки,Цель изобретения - увеличение глубины компенсации переизлученного поля при одновременном увеличении мощности сиг нала, выделяемого в нагрузке.Поставленная цель достигается тем, что в способе уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны, заключающемся в формировании компенсирующей 20 волны из части принятого сигнала в отрезке линии передачи, связывающей вход приемной вибраторной антенны с нагрузкой, компенсирующая волна формируется путем установления фазы и усиления части приня того сигнала до амплитуды Ь+Ла -30 где Ь - амплитуда волны, принятой приемной вибраторной антенной;Га - коэффициент отражения от входа приемной вибраторной антенны;Л= 0,1-0,3)ВУе ф 595щьо - ампли туда волны на входе приемной вибраторной антенны в режиме компенсации рассеянного поля;аг 9(Ьо) - фаза волны, принятой приемной вибраторной антенной на резонансной 40 частоте вибратора.Осуществление предлагаемого способа возможно с помощью устройства, содержащего приемную вибраторную антенну, выход которой через согласующее устройство 45 подключен к первому входу циркулятора с передачей энергии в направлении увеличения номеров входов, между вторым и последним входом циркулятора включены последовательно соединенные усилитель, 50 устройство выделения части принятой волны с двумя выходами и фазовращатель, а первый выход устройства выделения части принятой волны соединен с нагрузкой (приемником). При этом коэффициент передачи 55 по замкнутому кольцу, образованнсму циркулятором, устройствам выделения части принятой волны, усилителем и фазовращателем, определен соотношением Ь + ЛК =- --- :,Ь +ЛГПредлагаемый способ осуществлен в приемной вибраторной антенне. Вибратор возбуждали волной из внешнего пространства и компенсирующей волной, полученной из части принятой, усиленной и сдвинутой по фазе волны. Контролировали распределение тока в проводниках вибратора и результирующий ток на входе, Установлено, что на частоте первого резонанса вибратора необходимая для максимальной компенсации рассеянного поля амплитуда компенсирующего тока на входе вибратора должна быть равна амплитуде тока, возбуждаемого принимаемой волной, а фаза тока должна отличаться на -170 О. При этом глубина компенсации рассеянного поля не менее -26 дБ. В этом случае результирующий ток на входе вибратора составляет 0,175 - 0,18 от тока на входе антенны при отсутствии компенсирующего тока, а модуль коэффициента передачи К по замкнутому кольцу, образованному циркулятором, устройством выделения части принятой волны, усилителем и фазовращателем, равен 1. Установлено, что при изменении фазы компенсирующего тока на + 4 и при изменении амплитуды результирующего тока на входе вибратора в режиме компенсации от 0,1 до 0,3 тока на входе антенны в приемном режиме глубина компенсации рассеянного поля не менее -20 дБ, Установлено, что при параметрах а, Л, определенных предлагаемыми соотношениями, в диапазоне + 300/О от резонансной частоты вибратора глубина компенсации не менее -16 дБ. Снижение глубины с изменением частоты объясняется тем, что на частотах, отличных от частоты первого резонанса вибратора, амплитудное распределение тока в плечах вибратора в приемном и передающем режимах различны. На всех частотах различны также фазовые распределения тока в плечахвибратора,Реализация предлагаемого способа поясняется с помощью устройств, представленных на фиг,1-4.Устройство на фиг.1 содержит антенну 1, подключенную через согласующее устройство 2 к первому входу 3 циркулятора 4, К второму входу 5 циркулятора 4 через устройство 6 выделения части принятой волны с двумя выходами 7 и 8 к выходу 7 подключена нагрузка 9. Между выходом 8 устройства 6 выделения части принятой волны и последним входом 10 циркулятора 4 включены последовательно соединенные усилитель 11 и фазовращатель 12. В случаевходу 29 циркулятора 20 подключена согласованная нагрузка 30. Свободный выход 31 направленного ответвителя 23 соединен с 4 поглощающей нагрузкой 32,Устройство работает следующим образом, Падающее на антенну 17 электромагнитное поле возбуждает так в проводниках вибратора, с выхода которого волна через согласующее устройство 18 поступает на первый вход циркулятара 20. С второго входа 21 циркулятора 20 волна через усилитель 22 и первый выход 24 направленного ответвителя 23 поступает в приемник 26, а часть 5 энергии принятой и усиленной волны ответвляется на второй выход 25 направленного ответвителя 23, с которого через фазовращатель 28 подается на последний вход 27 циркулятора 20. Прошедшая через циркуля 50 использования четырехвходового циркуля- тора к третьему входу 13 подключена согласованная нагрузка 14. В рассматриваемомпримере в качестве устройства выделения части принятой волны может быть использован направленный ответвитель, третийвыход 15 которого соединен с поглощающей нагрузкой 16,При работе устройства волна с выходаантенны 1 поступает на первый вход 3 циркулятора 4 через согласующее устройство 2. С первого входа 3 циркулятора 4 волна проходит на его второй вход 5, делится на неравные части в устройстве 6 выделения части принятой волны, причем основная часть принятой волны поступает в нагрузку9 (приемник), подключенную к первому выходу 7 устройства выделения части принятой волны 6. С второго выхода 8 устройства б выделения части принятой волны через усилитель 11 и фазовращатель 12 ответвленная и усиленная волна с измененной фазой поступает на последний вход 10 циркулятора 4, проходит через циркуляторна его первый вход 5 и через согласующее устройство 2 возбуждает антенну 1 с амплитудно-фазовыми соотношениями, обеспечивающими компенсацию рассеянногополя.П р и м е р 2, Устройство для уменьшения рассеянного поля приемных вибраторных антенн (фиг.2) содержит антенну 17, подключенную через согласующее устройство 18 к первому входу 19 циркулятора 20, к второму входу 21 которого через усилитель 22 и устройство 23 выделения частипринятой волны с двумя выходами 24 и 25 (направленный ответвитель) подключенанагрузка 26 (приемник). Между вторым выходом 25 направленного ответвителя 23 и последним входом 27 циркулятора 20 включен фазовращатель 28. К предпоследнему 5 10 15 20 25 30 35 тар 20 волна подается на согласующее уст ройства 18, а с соглэсуюгцего устройства 1 я - на вход антенны 17 и излучается в про стра нство,П р и м е р 3, Устройство для уменьшения рассеянного поля приемной вибратор.ной антенны (фиг,З) содержит антенну 33, подключенную через согласующее устройство 34 к первому входу 35 циркулятора 36, к второму входу 37 которого подключена нагрузка 38(приемник) с калибоованным отражателем на входе 39 (например. скачок волнового сопротивления линии с нагрузкой), В представленном примере в качестве устройства выделения части принятой волны применены отражатель 39 (несогласа. ванная нагрузка) и часть циркулятара 36 между вторым 37 и третьим 40 входами. Между третьим 40 и четвертым 41 входами циркулятара Зб включены последовательно соединенныеусилитель 42 и фазовращатель 43,Устройство работает следую цим образом. Падающее на антенну 33 электромагнитное поле возбуждает ток в проводниках вибратара, с выхода которого волна через согласующее устройство 34 поступает на первый вход 35 циркулятора 36, С второго входа 37 циркулятара 36 волна подается в нагрузку 38 через калиброванный отражатель 39, Отраженная часть волны проходит через циркулятор Зб с второго входа 37 на третий вход 40. через усилитель 42 и фазовращатель 43 подается на четвертый вход 41 циркулятора 36. Волна, прошедщая с четвертого входа 41 циркулятора Зб на его первый вход 35, через согласующее устройство34 возбуждает антенну ЗЗ и излучается в пространство. В приведенном примере модуль произведения коэффициента усиления усилителя на коэффициент отражения калиброванного отражателя и нэ коэффициент затухания в элементах схемы должен быть близок к ". или равен ей.П р и м е р 4. Устройство для уменьшения рассеянного поля приемных вибраторных антенн (фиг.4) содержит антенну 44, подключенную через согласующее устройство 45 к первому входу 46 циркулятора 47, к второму входу 42 которого подключенанагрузка 49 (поиемкик) с калиброваннымотражателем на входе 50. В представленном примере в качестве устройства выделения части принятой волны и, имененыотражатель 50 и часть циркулцтара 47между вторым 48 и третьим 5 1 адамиК третьему входу 51 циркулч 1: пл 1 подключен отражательный уса:1 и:л 1, а кчетвертому входу 53 - отрзхэ.науй фа.завращатель 54,1774413 Ь+Ьа1 - Га Д Устройство работает следующим образом.Падающее на антенну 44 электромагнитное поле возбуждает ток в проводниках вибратора, с выхода которого волна через 5 согласующее устройство 45 поступает на первый вход 46 циркулятора 47, С второго входа 48 циркулятора 47 волна подается в нагрузку 49 через калиброванный отражатель 50. Отраженная часть волны проходит 10 через циркулятор 47 с второго входа 48 на третий вход 51, усиливается отражательным усилителем 52. Усиленная волна поступает с третьего входа 51 на четвертый вход 53 циркулятора 47, сдвигается по фазе отража тельным фазовращателем 54, подается с четвертого 53 на первый 46 вход циркулятора 47 и через согласующее устройство 45 возбуждает антенну 44 и излучается в пространство. 20Во всех приведенных примерах основное свойство - глубина компенсации - одинаково, Однако каждый из трех примеров устройства имеет дополнительные свойства. Устройство, изображенное на фиг,1 (пер вый пример), наиболее устойчиво за счет минимального влияния входных параметров приемника. Устройство, изображенное на фиг.2 (второй пример), имеет максимальную чувствительность и максимальное отно шение сигнал/шум за счет того, что потери сигнала между выходом антенны и приемником минимальны. Последние устройства (фиг,3, 4) наиболее просты конструктивно.Исследования предлагаемого способа 35 уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны показали, что по сравнению с существующим способом можно увеличить глубину компенсации рассеянного поля до -(20 - 30) дБ при одновременном увеличении КПД входной цепи приемных антенн с 0 - 5 до 60-90.Ф о рмул а изобретения Способ уменьшения рассеянного поля приемной вибраторной антенны, заключающийся в формировании компенсирующей волны иэ части принятого сигнала в отрезке линии передачи, связывающем вход прием- . ной вибраторной антенны с нагрузкой, о т личаа ю щи й с я тем, что, с целью увеличения глубины компенсации при увеличении мощности сигнала. поступающего в нагрузку, формирование компенсирующей волны осуществляют путем установления фазы и усиления части принятого сигнала до амплитуды, равной где Ь - амплитуда волны, принятой приемной вибраторной антенной;Га - коэффициент отражения от входа приемной вибраторной антенны;Ь - (0,1-0,3)/Ь/ехрЦ 85-95) - аг 9(Ьо)3 - амплитуда волны на входе приемной вибраторной антенны в режиме компенсации рассеянного поля;аг 9(Ьо) - фаза волны принятой приемной вибраторной антенной на резонансной частоте вибратора,1774413 Составитель В. Дав Техред М.Моргента очкин актор ктор Е, Папп аказ 3931 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Га;арина, 101