ТРЕХДИАПАЗОННАЯ ДВУХПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ АНТЕННА Российский патент 2000 года по МПК H01Q9/16 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для ОВЧ ЧМ вещания в диапазонах 65,9-74 и 100-108 МГц, а также для персональной связи в диапазоне 27 - 29 МГц.

Передача радиовещательных станций ОВЧ ЧМ вещания во многих случаях в диапазоне 65,9 - 74 МГц ведется на волнах линейной горизонтальной поляризации, а в диапазоне 100 - 108 МГц - на волнах линейной вертикальной поляризации. Обычно для этих целей применяют отдельные антенны, имеющие, как правило, ненаправленную характеристику в горизонтальной плоскости. Во многих случаях размещение нескольких антенн на существующих типовых или неприспособленных опорах вызывает определенные трудности, связанные с отсутствием места, либо с влиянием вновь размещаемых антенн на существующие.

Известна двухчастотная двухполяризационная телевизионная антенна (авт. св. 1081708 (СССР). Антенна / Овсянников В.В.- Опубл. в Б.И., 1984, N 11), позволяющая в различных телевизионных диапазонах принимать волны с различной поляризацией. Данная антенна обладает направленными свойствами в горизонтальной плоскости, что во многих случаях неприемлемо для целей радиовещания.

Известны также двух- и трехчастотные антенны с индуктивными нагрузками и шунтами, выполненными в виде четвертьволновых отрезков двухпроводных линий (Овсянников В.В. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками.- М.: Радио и связь, 1985. - с. 63-64).

Наиболее близкой к предлагаемой антенне является трехчастотная антенна. Ее недостаток состоит в том, что на разных частотах она излучает радиоволны одинаковой поляризации.

Сущностью изобретения является получение ненаправленных характеристик излучения в горизонтальной плоскости с горизонтальной поляризацией излучения в диапазоне частот 65,9 - 74 МГц (f2), с вертикальной поляризацией в диапазоне 100 - 108 МГц (f1) и со смешанной поляризацией в диапазоне 27 - 29 МГц (f3).

Это достигается тем, что антенна (фиг. 1), состоящая из металлической опоры 3, параллельно которой на расстоянии R=350 мм с помощью металлической перемычки 4 жестко закреплен вертикальный симметричный вибратор 1 с четвертьволновыми шунтами из двухпроводных отрезков длинной линии. Геометрическая длина плеча шунта, с учетом коэффициента укорочения, равна λ/4 нижней частоты диапазона f1.

Концы вибратора 1 изогнуты в виде горизонтальных незамкнутых колец (проводники 2, 7), имеющих разные направления вращения.

Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем 5, оплетка которого присоединена к перемычке, а центральный проводник через конструктивную емкость присоединен к проводнику 6, идущему параллельно вертикальному вибратору. Вибратор и проводник соединяются при помощи плунжера 8.

Антенна работает следующим образом.

В диапазоне f1 благодаря реактивным нагрузкам, выполненным в виде четвертьволновых шунтов из двухпроводных отрезков длинной линии, обеспечивается высокое сопротивление в точках 27 и 41. По этой причине на горизонтальных проводниках (кольцах) обеспечивается эффективное подавление токов возбуждения, поэтому в диапазоне f1 излучается вертикально поляризованная волна.

В диапазоне f2 возбуждается вся антенна, т.к. в точках включения горизонтальных кольцевых проводников создается индуктивное сопротивление (примерно 400 Ом), что практически не препятствует распространению тока по всей длине. Общая геометрическая длина антенны (с учетом длины кольцевых проводников) выбиралась исходя из минимального значения тока на вертикальных участках, оптимального согласования в диапазоне f2 и составляет 5740 мм, что примерно соответствует длине полуволнового симметричного вибратора на нижней частоте диапазона f2. Конфигурация горизонтальных проводников выбиралась исходя из ненаправленного горизонтального поляризованного излучения в азимутальной плоскости.

В диапазоне f3 сопротивление шунтов незначительно, а общая геометрическая длина антенны примерно соответствует четвертьволновому симметричному вибратору. Распределение тока по длине равномерно для вертикальных и горизонтальных проводников, что позволяет излучать смешанную поляризацию радиоволн.

Таким образом, обеспечивается работа антенны в трехчастотных диапазонах при различных видах поляризации.

Согласование антенны с фидером осуществляется перемещением плунжера 8 и подстройкой конструктивной емкости.

На фиг. 2 показано расчетное распределение тока по антенне и мачте при возбуждении сторонним источником ЭДС амплитудой 1B.

При расчетах вся антенна разбивалась на сегменты. Участки 1 - 27 и 41 - 67 соответствуют горизонтальным проводникам антенны (кольцам), участки 28 - 40 и 68 - 82 - вертикальным, участок 83 - 105 - опоре, участок 106 - 117 - перемычке.

По распределению токов по антенне были рассчитаны характеристики направленности антенны (см. фиг. 3 - 5).

Изобретение относится к радиотехнике может быть использовано для ОВЧ ЧМ вещания и персональной радиосвязи. Техническим результатом является получение ненаправленных характеристик излучения в горизонтальной плоскости в трехчастотных диапазонах при различных видах поляризации. Сущность изобретения: антенна состоит из вибратора с шунтами из двухпроводных отрезков длинной линии, имеющего горизонтальные незамкнутые кольцевые проводники с различными направлениями вращения. Вибратор с помощью перемычки жестко закреплен на опоре, расположенной параллельно вибратору. При этом в местах соединения горизонтальных проводников в диапазоне частот 100-108 МГц создается высокое сопротивление, благодаря чему на этих частотах излучается вертикально поляризованная волна. В диапазоне 65,9-74 МГц возбуждается вся антенна. При этом распределение тока по антенне таково, что большая его часть приходится на кольцевые горизонтальные проводники, что соответствует горизонтальной поляризации излучения. В диапазоне 27-29 МГц распределение тока по длине равномерно для вертикальных и горизонтальных проводников, что позволяет излучать радиоволны со смешанной поляризацией. 5 ил.

Трехчастотная антенна, содержащая вибратор с индуктивными нагрузками и четвертьволновыми шунтами в двухпроводном исполнении, отличающаяся тем, что концы вибратора изогнуты в виде горизонтальных незамкнутых колец, имеющих разные направления вращения, дополнительно введена опора, проходящая параллельно вибратору и соединенная с ним при помощи перемычки, дополнительно введены конструктивная емкость и проводник, проходящий параллельно вибратору, причем вибратор и проводник соединены при помощи перемещаемого плунжера.