СИНФАЗНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА Российский патент 1995 года по МПК H01Q21/10 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для решения задач связи и вещания в диапазоне декаметровых (коротких) волн.

Известны синфазные горизонтальные диапазонные антенны, представляющие собой решетку симметричных вибраторов, снабженную проволочным рефлектором. Они позволяют получить узкую и прижатую к земле диаграмму направленности и этим обеспечить значительную дальность связи при большом числе используемых вибраторов и большой высоте их подвеса. Это приводит к необходимости сложной системы питания и высоких опор, что усложняет и удорожает конструкцию.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой антенне является синфазная горизонтальная диапазонная антенна, содержащая линейку симметричных вибраторов длиной 2l= λ_o, где l длина плеча симметричного вибратора, λ_o основная длина волны, подключенных к питающему фидеру и расположенных на расстоянии λ_o/4 от пассивного рефлектора, выполненного в виде вертикального плоского экрана из металлических проводов, параллельных линейке симметричных вибраторов. При выбранной высоте подвеса Н₁= λ_o эта антенна обеспечивает интенсивное излучение под низкими углами к горизонту во всем рабочем диапазоне.

Недостатком этой антенны является чрезмерный уровень бокового излучения в вертикальной плоскости в коротковолновой части диапазона. Поэтому помехозащищенность антенны в коротковолновой части диапазона оказывается неудовлетвори- тельной, а КНД низким.

Цель изобретения улучшение направленных свойств антенны в коротковолновой части диапазона.

Это достигается тем, что в синфазную горизонтальную диапазонную антенну, содержащую первую линейку симметричных вибраторов длиной 2l= λ_o, где l длина плеча симметричного вибратора, λ_o основная длина волны, подключенных к питающему фидеру и расположенных на расстоянии Н₁= λ_o над поверхностью земли и на расстоянии λ_o/4 от первого пассивного рефлектора, выполненного в виде вертикального плоского экрана из металлических проводов, параллельных первой линейки симметричных вибраторов, введен второй пассивный рефлектор, выполненный в виде второй линейки идентичных симметричных вибраторов, расположенных горизонтально под первой линейкой на расстоянии d=(0,6-0,7) λ_o от нее.

На фиг. 1 показана схема предлагаемой синфазной горизонтальной диапазонной антенны.

Она содержит первую линейку симметричных вибраторов 1 длиной 2l. Эта линейка подключена к питающему фидеру 2 и расположена на расстоянии Н₁= λ_o над поверхностью земли и на расстоянии λ_o/4 от вертикального плоского экрана из металлических проводов 4. Кроме того, схема содержит вторую линейку идентичных симметричных вибраторов 3, расположенных горизонтально под первой линейкой на расстоянии d=(0,6-0,7) λ_o от нее.

В данной схеме первая линейка симметричных вибраторов, к которой подводится питающий фидер, выполняет роль основного излучателя. Дополнительная линейка симметричных вибраторов, к которой не подводится питание, выполняет роль дополнительного пассивного и излучателя, который излучает под действием основного. Вертикальный плоский экран обеспечивает однонаправленность излучения. Общее электромагнитное поле, излучаемое антенной, состоит из суммы полей основного излучателя, первого и второго пассивных рефлекторов. Подбором величины d можно добиться такого сложения этих полей, которое бы улучшило характеристики антенны.

Принцип действия предлагаемой антенны состоит в следующем. Поле первой линейки вибраторов наводит токи на второй линейке и та излучает дополнительное электромагнитное поле. При выбранном расстоянии d можно добиться того, чтобы вторая линейка симметричных вибраторов возбуждалась почти в фазе с первой линейкой симметричных вибраторов, что обеспечивает близкое к синфазному излучение антенны под низкими углами к горизонту. Это приводит к увеличению поля в главном направлении, а значит и к росту КНД. В то же время под высокими углами разность фаз полей первой и второй линеек симметричных вибраторов будет близка 180^о, что приведет к заметному уменьшению бокового излучения.

Угол максимального излучения предлагаемой антенны практически не отличается от соответствующей характеристики прототипа.

На фиг. 2 приведена зависимость угла максимального излучения Δ_max предлагаемой антенны в рабочем диапазоне волн 0,8 λ_o<λ< 2,5 λ_o при Н₁= λ_o и h= λ_o/4. Видно, что предлагаемая антенна имеет прижатую к земле диаграмму, что обеспечивает большую дальность связи.

На фиг. 3 сплошной линией показана зависимость КНД D_max в направлении Δ_max прототипа, а пунктиром предлагаемой антенны. Видно, что предлагаемое техническое решение обеспечивает в коротковолновой части диапазона увеличение КНД примерно в полтора раза.

На фиг. 4 сплошной линией показан уровень первого бокового лепестка прототипа в вертикальной плоскости в диапазоне волн, а пунктиром та же характеристика предлагаемой антенны. Видно, что в коротковолновой части диапазона уровень бокового излучения понизился в 1,5-2,0 раза, что существенно увеличивает помехозащищенность антенны. Введение линейки пассивных вибраторов не требует увеличения высоты опор и усложнения системы питания.

Приведенные расчетные данные относятся к предлагаемой антенне в одновибраторном варианте при оптимальном значении d=0,64 λ_o. В двухвибраторном и четырехвибраторном вариантах оптимальное значение d сохраняется примерно таким же и заключено в интервале 0,6 λ_o < d < 0,7 λ_o. КНД и уровень бокового излучения практически не зависят от числа вибраторов в линейке.

Относительно небольшие габариты, высокая эффективность и помехозащищенность при прижатой к земле диаграмме показывают, что предлагаемая антенна может найти широкое применение на передающих декаметровых радиоцентрах для трасс радиовещания и связи средней протяженности.

Использование: системы радиосвязи и радиовещания в диапазоне декаметровых волн. Сущность изобретения: в синфазную горизонтальную антенну, содержащую линейку симметричных вибраторов, расположенную на расстоянии четверть длины волны от проволочного рефлектора, введен второй рефлектор, выполненный в виде линейки идентичных пассивных симметричных вибраторов. Второй рефлектор расположен горизонтально под первой линейкой на расстоянии d (0,6 0,7) λ от нее. Достигнуто улучшение направленных свойств. 4 ил.

СИНФАЗНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА, содержащая первую линейку симметричных вибраторов длиной 2l=λ_o, где l длина плеча симметричного вибратора, λ_o основная длина волны, подключенных к питающему фидеру и расположенных на расстоянии H=λ_o над поверхностью земли и на расстоянии λ_o/4 от первого пассивного рефлектора, выполненного в виде вертикального плоского экрана из металлических проводов, параллельных линейке симметричных вибраторов, отличающаяся тем, что введен второй пассивный рефлектор, выполненный в виде второй линейки идентичных симметричных вибраторов, расположенной под первой линейкой на расстоянии d=(0,6-0,7)λ_o от нее.