КОМНАТНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ АНТЕННА Российский патент 1995 года по МПК H01Q9/18 

Изобретение относится к антенной технике, а более конкретно к комнатным телевизионным антеннам, и может быть использовано для индивидуального приема телевизионных программ в диапазоне 1-39 каналов, а также для приема радиопрограмм УКВ диапазона.

Известны конструкции телевизионных антенн, например широкодиапазонная направленная антенна, которая включает два плоских вибратора крыла, образующих кардиоидную форму, направление главного лепестка которой совпадает с осью симметрии кардиоидного излучателя и с вершиной кардиоиды. Антенна обладает хорошими характеристиками приема в диапазоне 80-900 МГц. Однако благодаря сравнительно большим геометрическим размерам вибраторов, близким к λ/4, где λ длина волны на нижней частоте диапазона, в комнатном варианте исполнения антенна может использоваться только в дециметровом диапазоне волн. Кроме того, эта антенна без изменения ориентации вибраторов может принимать телепередачи только одной поляризации (горизонтальной или вертикальной), на которую ориентированы вибраторы.

Этого недостатка лишена сдвоенная рамочная антенна в сочетании с телескопическим стержнем. В этой антенне вертикально поляризованные телевизионные сигналы принимаются кольцевыми рамками, а горизонтально поляризованные телевизионные сигналы телескопическим штырем. Большие габариты кольцевой рамки, диаметр которой близок к λ/4, не позволяют выполнить комнатный вариант антенны для первых пяти телевизионных каналов.

Наиболее близкой по принципу действия и конструкции к предлагаемой является антенна, которая состоит из двух телескопических вибраторов, шарнирно закрепленных на подставке под углом друг к другу, и предназначена для приема телевизионных передач на любом из 12 телевизионных каналов метрового диапазона волн.

Однако она не обеспечивает прием телевизионных программ в дециметровом диапазоне. Кроме того, при передаче телецентром одновременно нескольких программ по разным телевизионным каналам с разной поляризацией сигнала необходима перестройка антенны на соответствующий канал и/или изменение пространственной ориентации вибраторов, что создает неудобства при ее эксплуатации, особенно для людей преклонного возраста и инвалидов.

Цель изобретения создание малогабаритной комнатной антенны, обеспечивающей прием телевизионных программ с горизонтальной и вертикальной поляризацией сигналов как в метровом, так и в дециметровом диапазоне волн без подстройки ее в процессе эксплуатации.

Это достигается тем, что в антенне, содержащей симметричный вибратор, плечи которого установлены под углом друг к другу, начало каждого плеча, равного примерно λ/4 на средней частоте нижнего метрового диапазона, выполнено в виде витка спирали круглой или многоугольной формы, причем направление навивки витков обоих плеч вибратора противоположно. Длина витка выбирается примерно равной λ/2 на нижней частоте дециметрового диапазона. Расстояние между витками спирали s<< λ выбирается для обеспечения осевого излучения минимально возможным из конструктивных соображений исходя из диаметра провода и его упругости для обеспечения уровня КСВ, регламентируемого ГОСТом в дециметровом диапазоне.

В точке подключения одного из плеч вибратора к центральному проводнику коаксиального фидера дополнительно установлен вертикальный прямолинейный вибратор таким образом, что его ось совпадает с биссектрисой угла, образованного плечами симметричного вибратора. Подставка выполнена металлической, имеет дискообразное основание и вертикальную трубку, внутри которой проходит часть коаксиального кабеля, гальванически соединенного своим внешним проводником с этой трубкой в точке подключения к второму плечу симметричного вибратора. Концы плеч симметричного вибратора для уменьшения габаритов по высоте и повышения жесткости антенны могут быть изогнуты навстречу друг другу и соединены между собой и с дополнительным вибратором диэлектрической муфтой.

Вертикально поляризованные сигналы телецентра в метровом диапазоне принимаются вертикальным несимметричным диполем, у которого одно плечо дополнительный вертикальный штырь, а второе металлическая подставка (диск и трубка), представляющая собой вибратор с емкостной нагрузкой. Горизонтально поляризованные сигналы в этом диапазоне принимаются уголковым диполем, образованным плечами симметричного вибратора, а также комбинацией из дополнительного вибратора и того плеча симметричного вибратора, которое соединено гальванически с подставкой.

В дециметровом диапазоне обе поляризации принимаются витками спирали, образующими синфазную решетку. Синфазность токов в ветвях спирали обеспечивается противоположным направлением навивки спиралей, принадлежащим разным плечам симметричного вибратора, и их противофазным питанием. Такая конструкция спиралей может рассматриваться либо как синфазная решетка с расстоянием s между элементами, где s << λ, или как спиральная антенна с противофазным питанием разных плеч спирали.

На фиг. 1 приведен один из вариантов предлагаемой антенны в изометрии; на фиг. 2 узлы крепления и гальванического соединения всех вибраторов предлагаемой антенны.

Вариант предлагаемой комнатной телевизионной антенны включает симметричный вибратор с плечами 1, 2 из проволок диаметром 4-10 мм, начало каждого из которых выполнено в виде витка, например квадратного, спирали 3, 4. Каждый виток спирали расположен по разные стороны от дополнительного вибратора 5 так, что одна диагональ образованного квадрата расположена параллельно дополнительному вибратору, а другая перпендикулярно ему. Витки спиралей вибраторов навиты противоположно, но имеют общую ось, проходящую через точку пересечения диагоналей квадратов перпендикулярно дополнительному вибратору 5. Начало спирали 3 механически закреплено на 45^о скосе кронштейна 6, который винтами закреплен на проводящей шайбе 7, имеющей контакт 8, к которому подпаян центральный проводник коаксиального кабеля 9. Изолированный от шайбы 7 диэлектрической корзиной 10 внешний проводник коаксиального кабеля распаян на шайбу 11. С помощью диэлектрической шайбы 12 четырьмя винтами 13 перечисленный пакет прижат к корпусу запитки 14. К горизонтальной части кронштейна 6 прикреплен вертикальный дополнительный вибратор 5. Начало спирали 4 плеча 2 симметричного вибратора закреплено на кронштейне 15, имеющем гальваническую связь с корпусом узла запитки 14 через винты 13. Корпус 14 скреплен с трубкой, в которой выполнено отверстие для выхода коаксиального кабеля 9. Нижняя часть трубки 16 гальванически соединена с диском-основанием 17.

Для уменьшения общего размера антенны и повышения жесткости конструкции концы плеч симметричного вибратора 1, 2 могут быть изогнуты навстречу друг другу и механически соединены между собой и вертикальным вибратором 5 диэлектрической муфтой 18.

Предположенная антенна обеспечивает на входе телевизора при длине коаксиального кабеля порядка 2 м коэффициент бегущей волны (КБВ) не менее 0,2 в диапазоне 1-5 каналов по ГОСТ 7845-79 и не менее 0,35 в диапазоне 6-12 и 21-39 каналов по ГОСТ 7845-79.

Диаграммы направленности комнатной телевизионной антенны во всем рабочем диапазоне имеют форму восьмерки. При необходимости получения однонаправленной антенны в дециметровом диапазоне достаточно установить одним из известных способов отражатель, например линейный рефлектор, в горизонтальной или вертикальной плоскости на уровне соответствующей диагонали витка (на фиг. 1 такой рефлектор 19 обозначен пунктиром).

Обработанный вариант комнатной телевизионной антенны, выполненной из алюминиевого сплава, имеет следующие основные размеры:
Максимальная высота антенны h 450 мм;
Максимальная ширина антенны L 405 мм;
Диаметр диска D 180 мм;
Высота трубки над диском h₁ 100 мм;
Диаметр указанной трубки d 20 мм;
Диаметр стержней вибраторов (основного и дополнительного) d₁ 5 мм.

Вибратор антенны можно изготовить из металлической трубки или проволоки диаметром 4-10 мм либо полоски металла толщиной 1-5 мм и шириной 4-10 мм.

Марка металла не играет существенной роли, поэтому антенну легко изготавливать из отходов листового металла или обрезков алюминиевого или латунного провода.

Для массового изготовления предлагаемой комнатной телевизионной антенны не требуется специального оборудования, достаточно иметь токарный станок любой марки и кондуктор для изготовления вибраторов.

Использование: индивидуальный прием ТВ программ в диапазоне 1 39 каналов, а также радиопрограмм УКВ диапазона. Сущность изобретения: антенна содержит симметричный вибратор, плечи которого установлены под углом друг к другу, и линейный вибратор, установленный вдоль биссектрисы этого угла; начала плеч симметричного вибратора выполнены в виде спирали с противоположным направлением намотки в разных плечах, а их концы присоединены к коаксиальному фидеру, к его центральному проводнику присоединен линейный несимметричный вибратор. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. КОМНАТНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ АНТЕННА, содержащая симметричный вибратор, плечи которого установлены под углом друг к другу, закреплены на металлической подставке и присоединены к коаксиальному фидеру, отличающаяся тем, что введен линейный несимметричный вибратор, размещенный вдоль биссектрисы угла между плечами симметричного вибратора, присоединенный одним концом к центральному проводнику коаксиального фидера, внешний проводник которого присоединен к металлической подставке, а начала плеч симметричного вибратора выполнены в виде витков спирали с противоположным направлением намотки в разных плечах. 2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что концы плеч симметричного вибратора загнуты навстречу друг другу и скреплены диэлектрической муфтой друг с другом и с линейным симметричным вибратором.