ТЕЛЕРАДИОАНТЕННА Российский патент 1997 года по МПК H01Q1/32 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве внутрисалонной автомобильной антенны теле- и радиоприемников, охранной сигнализации, а также в качестве комнатной телеантенны метровых и дециметровых волн.

Известны симметричные и несимметричные Т-образные антенны радиочастотного диапазона, питание которых происходит по однопроводной линии произвольной длины, что позволяет использовать их вплоть до диапазона длинных волн [1]
Известен также Х-образный вибратор, выполненный из двух параллельно включенных шлейф- вибраторов Пистолькорса, которые электрически соединены точками нулевого потенциала и клеммами питания, что позволяет питать его по коаксиальному кабелю без применения симметрирующих устройств [2]
Недостатком известных антенн являются ограниченный частотный диапазон с определенной поляризацией сигналов, который обуславливает обычно отдельное использование внешних радио- и телеантенн, что не исключает их поломку или хищение и затрудняет автоматическую мойку автомобилей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранная в качестве прототипа автомобильная антенна, состоящая из Т-образного и U-образного вибраторов, которые расположены на ветровом стекле и подключены к общей точке питания коаксиального фидера [3]
Недостатком такого устройства является большая емкостная компонента входного сопротивления антенны, что ухудшает ее согласование с коаксиальным кабелем в области верхних частот и делает невозможным прием в диапазоне дециметровых телеволн.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. расширение частотного диапазона от длинных до дециметровых волн при селективном приеме радиосигналов с вертикальной поляризацией и телесигналов - горизонтальной.

Указанная цель достигается тем, что питание антенны осуществляется через два параллельно включенных шлейф-вибратора Пистелькорса, выполненных в виде двухвиткового шлейфа, у которого середина внутреннего витка через разделительный конденсатор соединена с заземленной оплеткой коаксиального кабеля, а середина наружного витка с его центральным проводником. При этом средняя точка шлейфа вместе с концом внутреннего витка шлейф-вибратора соединена с Т-образным симметричным вибратором дециметрового диапазона, а вместе с концом наружного витка с U-образным вибратором метрового диапазона, у которого параллельные стороны охватывают торцы двухвиткового шлейфа.

Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается формой выполнения двухвиткового шлейфового вибратора и местом подключения к нему коаксиального кабеля и дополнительных вибраторов Т-и U-образной формы.

Таким образом заявленное устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявляемого решения и не только с прототипом, но и с другими техническими решениями аналогичного назначения показывает, что Т- и U-образные вибраторы антенн широко известны.

Однако их взаимное подключение к коаксиальному кабелю через двухвитковой шлейфовый вибратор проявляет новые свойства излучения с одновременным симметрированием и согласованием, что приводит к расширению рабочего диапазона и функциональных возможностей.

Следовательно,можно сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерия "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена принципиальная схема питания двухвиткового шлейфового вибратора; на фиг.2 и 3 подключение коаксиального кабеля к антенне и штекеру с переходной втулкой; на фиг.4 и 5 варианты исполнения телерадиоантенны из проволочных и тонкопленочных проводников, нанесенных на ветровое стекло автомобиля.

Основу предлагаемой антенны составляет двухвитковый шлейф-вибратор, выполненный в виде овальной концентрической или цилиндрической спирали (фиг. 1), из круглого проводника или прямоугольной пленки 1. Концы этого шлейфа зафиксированы относительно оси симметрии с небольшим перекрытием (+Л; +П) или зазором (-Л; -П). Напротив концов шлейфа один из витков может быть снабжен короткозамкнутой петлей 2 для зажима коаксиального кабеля 3, у которого центральный проводник подключен к середине наружного витка шлейфа 1, а заземленная оплетка через разделительный конденсатор 4 соединена с серединой внутреннего витка у петли 2, стянутой шпилькой 5. Другой конец кабеля 3 соединен с коаксиальным разъемом 6 радиоприемника, на внешний контакт которого может надеваться трубчатый переходник 7 для включения в гнездо телеприемника.

Для расширения рабочего диапазона вместо перекрытий Л и П к двухвитковому треугольному шлейфу 1 подключаются внутренний коротковолновый Т-образный вибратор 8 и наружный длинноволновый U-образный вибратор 9, выполненные как единое целое из той же пленки по контуру гибки, представленному на фиг.4. При этом витки шлейфа 1 и концы U-образного вибратора 9 зафиксированы относительно друг друга при помощи пайки в средней точке шлейфа О и двух изоляционных планок 10, которые могут быть использованы и для крепления всей антенны.

Для крепления антенны на ветровом или оконном стекле, корпусе телевизора или комнатной мебели в средней части витков шлейфа 1 предусмотрены изгибы для зажима в пластмассовом корпусе 11 резиновой присоски, снабженной эксцентричным рычагом 12 и выводом коаксиального кабеля 3 с разделительным конденсатором 4, установленным внутри корпуса присоски по схеме на фиг.1.

Полотно предлагаемой антенны может быть также выполнено из тонких или полупрозрачных проводников, осажденных на лобовое стекло 13 автомобиля из соответствующих материалов, например окиси олова SnO, и снабженных приклеенной клемной фишкой 14 с разделительным конденсатором и выводом коаксиального кабеля 3. Причем для увеличения погонной емкости и широкополосности элементы Т- и U-образных вибраторов целесообразно делать бифлярными, как показано на фиг. 5. Такая антенна может наноситься не только на прозрачный диэлектрик, но и на непрозрачную стеклопластиковую крышу автомобиля, прозрачную для теле- и радиоволн.

По принципу действия предлагаемая антенна работает подобно известной схеме симметрирующего трансформатора (см. например, [1] с.42, рис.1-58,а), у которого параллельное соединение двух двухпроводных линий с волновым сопротивлением 2Z вдвое больше, чем волновое сопротивление Z коаксиального кабеля 3, образовано левыми и правыми полувитками двухвиткового шлейфа 1, в межвитковом зазоре, коаксиальный кабель 3 возбуждает две расходящихся электромагнитных волны с поверхностными токами J. При этом концы шлейфа (фиг. 1) оказываются включенными последовательно относительно середины двухвиткового шлейфа, так что поверхностные токи J правой двухпроводной линии возбуждает в точке В внутренний периметр шлейфового вибратора, а поверхностные точки J левых полувитков возбуждают в точке Н наружный периметр этого шлейфа. Поскольку размеры шлейфа, в частности равностороннего треугольника (фиг.4 и 5) выбраны так, что сопротивления излучения его внутреннего и наружного контура равны волновому сопротивлению 2Z двухпроводных линий, то оказывается что ко входу коаксиального кабеля оба контура включены параллельно. Благодаря параллельному соединению двух простых шлейф-вибраторов их общая индуктивность уменьшается, а емкость суммируется. Следовательно, отношение погонной индуктивности и емкости у предлагаемого вибратора меньше, а полоса пропускания значительно больше, чем у простого вибратора. При этом достигается хорошее широкополосное согласование со стандартным в 75 Ом коаксиальным кабелем, так как сопротивление излучения у одиночного треугольного шлейф-вибратора имеет величину порядка 150 Ом, равную волновому сопротивлению двухпроводных линий, образующих двухвитковой шлейф. Точное симметрирование и настройка предлагаемого вибратора достигаются изменением величины перекрытия Л и П концов двухвиткового шлейфа или дополнительным подключением в точках В и Н внутреннего волнового Т-образного и наружного U-образного вибраторов, которые обеспечивают расширение рабочего диапазона соответственно в высокочастотный и низкочастотный области телевизионных сигналов с горизонтальной поляризацией (фиг.4 и 5).

При этом сопротивление разделительного конденсатора 4 величиной 50 100 пФ получается ничтожно малым, так что в диапазоне телевизионных каналов заземленная оплетка телевизионного кабеля 3 оказывается как обычно подключенной непосредственно к точке нулевого потенциала несимметричного входа предлагаемой антенны.

Тогда как в диапазонах длинных, средних и коротких радиоволн с вертикальной поляризацией сопротивление разделительного конденсатора достаточно велико и предлагаемая антенна работает подобно обычному вертикальному вибратору с емкостной нагрузкой. При этом в диапазоне УКВ такая антенна достаточно хорошо принимает сигналы любой поляризации, что в сочетании с ее слабой направленностью значительно уменьшает замирание сигнала от изменения ее пространственной ориентации.

Таким образом технико-экономическая эффективность предложения заключается в создании малогабаритной универсальной антенны, лабораторные и натурные испытания опытных образцов которой показали, что по сравнению с прототипом, заявленное устройство обеспечивает не только надежный прием радиоволн в диапазоне от длинных до ультракоротких волн, но и помехоустойчивый прием телевизионных сигналов в диапазоне всех 12-метровых каналов и большинстве дециметровых с коэффициентом бегущей волны в коаксиальном кабеле не хуже 0,6, что позволяет использовать ее в качестве широкополосного активного элемента более сложных антенных систем типа волнового канала, телескопической антенны.

Источники информации:
1. Ротхаммель. Антенны.-М.Энергия, 1967. с.50-54.

2. Харченко. УКВ-антенны.-М.Издательство ДОСААФ, 1969, с.66-67.

3. Патент СССР, N 467238, H О1 Q 1/32, б.и. N 2, 1975.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве внутрисалонной автомобильной антенны теле- и радиоприемников, охранной сигнализации и, а также в качестве комнатной телеантенны метровых и дециметровых волн. Целью изобретения является возможность работы в широком частотном диапазоне с телеволнами горизонтальной поляризации и радиоволнами вертикальной поляризации. Телерадиоантенна выполнена в виде двухвиткового шлейфа из плоской концентрической спирали, у которого середина первого витка через разделительный конденсатор соединена с заземленной оплеткой коаксиального кабеля, а середина второго - с его центральным проводником. При этом средняя точка шлейфа вместе с концом первого витка соединена с Т-образным внутришлейфным вибратором, а вместе с концом второго витка - с U-образным наружным вибратором, охватывающим своими параллельными сторонами торцы двухвиткового шлейфа. Вибраторы могут быть выполнены из полупрозрачной проводящей пленки, нанесенной на прозрачное диэлектрическое основание. При этом коаксиальный радиоштекер снабжен съемным трубчатым переходником к телегнезду.1 с.и 3 з.п.ф-лы,5 ил.

1. Телерадиоантенна преимущественно для автомобилей, расположенная на ветровом стекле и состоящая из комбинации Т-образного и U-обрзного вибраторов и коаксиального кабеля со штекером, отличающаяся тем, что между вибраторами введен шлейф, выполненный в виде двух витков плоской спирали, у которого середина первого витка через разделительный конденсатор соединена с заземленной оплеткой коаксиального кабеля, а середина второго с его центральным проводником, подключенным напротив точек соединения конца первого витка с Т-образным внутришлейфным вибратором и второго с U-образным наружным вибратором, охватывающим своими параллельными сторонами витки шлейфа. 2. Телерадиоантенна по п. 1, отличающаяся тем, что витки шлейфа выполнены треугольной формы с образованием двухпроводной линии, обладающей волновым сопротивлением вдвое большим, чем у коаксиального кабеля, закрепленного вместе с разделительным конденсатором и концами Т- и U-образных вибраторов на корпусе резиновой присоски или изоляционной подставки. 3. Телерадиоантенна по п. 2, отличающаяся тем, что шлейф выполнен из плоской полосковой линии, а Т- и U-образные вибраторы выполнены бифилярными проводниками в виде полупрозрачной проводящей пленки, нанесенной на прозрачное диэлектрическое основание. 4. Телерадиоантенна по п. 1, отличающаяся тем, что ее коаксиальный радиоштекер снабжен съемным трубчатым переходником к телегнезду.