ДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА Российский патент 2001 года по МПК H01Q11/06 

Описание патента на изобретение RU2163740C1

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и может быть использовано в мобильных приемопередающих радиоцентрах (МППРЦ), использующих для связи как прямую (поверхностную) волну, так и пространственную (т.е. отраженную от ионосферы).

В МППРЦ используются либо Т-образные антенны (радиостанция ПАР-10, антенна ЮМ 2.091.055, высота подвеса 20 м, длина 75 м), либо антенны-мачты нижнего питания, представляющие собой металлическую трубу, устанавливаемую на опорном изоляторе и поддерживаемую 4- и 5-ярусной системой оттяжек. При этом для предотвращения искажения диаграммы направленности и уменьшения потерь излучаемой мощности радиосигнала оттяжки секционируют на короткие отрезки (существенно меньше длины волны излучаемого сигнала) с помощью изоляторов [Кочержевский Г. И. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь, 1972, с. 428, рис. 15.2.

Однако известные антенны характеризуются узким диапазоном рабочих частот, имеют сложную и громоздкую изоляцию оттяжек, что затрудняет их транспортировку и развертывание (свертывание) на месте эксплуатации. Кроме того, эффективность используемых антенн существенно зависит от электрофизических характеристик подстилающей поверхности-грунта (электропроводность σ и диэлектрическая проницаемость ε ) [Кочержевский Г.И. Антенно-фидерные устройства: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1981, гл. 5].

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является антенна, характеризующаяся наличием следующих признаков общих с заявляемым объектом: треугольные рамки, плоскости которых перпендикулярны поверхности земли, одним из концов восходящие провода рамок объединены и синфазно запитаны [патент ФРГ N 1030404, кл. 21 A 4 46/04, М. кл. H 04 D, 1958 г.]
Однако для развертывания такой антенны необходимо большое количество мачтовых конструкций, изолированных как от земли, так и от токонесущих проводников (рамок), с полным набором элементов такелажа (секционированные изоляторами оттяжки, колья, талрепы и т.д.), что снижает транспортабельность и оперативность развертывания/свертывания антенны.

Кроме того, эффективность излучения и КНД для трасс земной волны такой антенны в значительной степени определяется электрофизическими параметрами подстилающей поверхности.

Задачей, на решение которой направленно изобретение, является повышение мобильности и оперативности работы при развертывании (свертывании) антенны в полевых условиях и повышение эффективности излучения при работе земной волной.

Техническим результатом, полученным при осуществлении изобретения, является высокая мобильность и оперативность развертывания (свертывания) антенны, минимальный вес, а также увеличение эффективности излучения при работе земной волной.

Решение задачи достигается тем, что в известной антенне, содержащей треугольные рамки, плоскости которых перпендикулярны поверхности земли, при этом треугольные рамки синфазно запитаны в общей точке соединения, а их стороны представляют собой наклонные (восходящий и нисходящий) относительно земли проводники, согласно предмета изобретения тело антенны образуют три одинаковые рамки, расположенные под углом 120o друг относительно друга, одна из сторон рамок, сходящихся в центре антенны и образующих в месте механического и электрического соединения первую точку несимметричного питания, состоит из токопроводящей мачты (трубы), другая сторона рамки является обратным (горизонтальным) проводником, и три стяжки, при этом верхние концы токопроводящих мачт через наклонные (нисходящие) провода электрически соединены с началами горизонтальных проводов, концы которых сходятся в центре антенны, электрически объединены между собой и являются второй точкой несимметричного питания антенны, стяжки диэлектрически соединяют верхние концы мачт.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предмет изобретения отличается наличием токопроводящих мачт и горизонтальных (обратных) проводов, наличием трех треугольных рамок, размещаемых под углом 120o относительно друг друга, а также стяжек, диэлектрически соединяющих верхние концы токопроводящих мачт.

Таким образом предлагаемое изобретение соответствует критерию "Новизна".

На фиг. 1 представлена схема диапазонной антенны. На фиг. 2 представлены диаграммы направленности диапазонной антенны в горизонтальной (фиг. 2а) и вертикальной (фиг. 2б) плоскости.

Диапазонная антенна содержит три одинаковые рамки, выполненные в виде треугольников и расположенные под углом 120o друг относительно друга в плоскостях, перпендикулярных поверхности земли, стороны которых состоят из токопроводящей мачты 1, наклонного провода 2 и горизонтального провода 3, и три стяжки 4, при этом каждая из рамок запитана противофазно в точках 6 со стороны земли 5, причем металлические мачты 1 нижним концом механически и электрически объединены и синфазно запитаны, а их верхние концы разведены в плоскостях рамок, перпендикулярных поверхности земли 5, образуя вместе со стяжками 4, диэлектрически соединяющими верхние концы мачт, перевернутую вверх основанием треугольную пирамиду (тетраэдр), кроме того, верхние концы металлических мачт 1 через наклонные провода 2 электрически соединены с началами горизонтальных проводов 3, концы которых объединены с землей 5 (заземлены) в точке 7.

Предлагаемая антенна обеспечивает круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и "прижатую" нижним краем к поверхности земли диаграмму направленности в вертикальной плоскости.

Диапазонная антенна представляет собой три металлические мачты 1, являющиеся ребрами перевернутого вверх основанием тетраэдра, верхние концы которых через наклонные (нисходящие) провода 2 соединены с горизонтальными проводами 3, образуя при этом три треугольные рамки, расположенные в плоскостях, перпендикулярных земле 5. Комплексная часть входного сопротивления антенны носит индуктивный характер в двукратном диапазоне частот, что, по сравнению со штыревыми и Т-образными антеннами, обеспечивает согласование антенны с выходом приемника/передатчика с помощью магазина емкостей.

Выполнение восходящих проводников, являющихся наиболее активной (в смысле возбуждения электромагнитного поля) частью антенны, в виде "толстых" по сравнению с традиционным антенным канатиком труб обеспечивает снижение добротности антенны за счет уменьшения ее волнового сопротивления ρ, следовательно, увеличение широкополосности антенны.

На основании исследований макета предлагаемой антенны определено:
- угол наклона относительно плоскости земли восходящих проводников (токопроводящих мачт) должен составлять величину 38 - 45o;
- диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости близка к круговой при а/ λ ≅ 0,25, где a - длина горизонтального (обратного) проводника 3, м; λ - длина волны, м;
- активная часть RΣ входного сопротивления антенны изменяется в пределах 20 - 60 Ом при коэффициенте перекрытия по частоте K = 2,5;
- реактивная часть XA входного сопротивления антенны носит индуктивный характер во всем диапазоне рабочих частот;
- конструкция антенны позволяет объединить токонесущие элементы совместно с такелажем, сведя к минимуму необходимое количество изоляторов;
- обратный провод резко снижает влияние электрофизических характеристик грунта на характеристики антенны и обеспечивает "прижатие" диаграммы направленности в вертикальной плоскости к земле;
- на токоведущих частях антенны отсутствуют участки с высоким напряжением (в силу ее низкой добротности), требующих специальных мер защиты в виде изоляторов и т.д.

- конструкция антенны представляет совокупность "жестких" фигур треугольников, что обеспечивает стабилизацию антенны в пространстве и устойчивость к ветровым нагрузкам.

С целью устранения прогиба токопроводящих мачт под действием силы тяжести применяются дополнительно один или два яруса диэлектрических стяжек, а также выполнение мачт из армированного медной фольгой углепласта (солпрег-4), превосходящего конструктивный дюралюминий в 1,4 раза по прочности, но в 2 раза легче его.

К вершине перевернутой пирамиды, опирающейся на изолятор, подключается центральная жила коаксиального кабеля питания, а к точке объединения обратных (горизонтальных) проводов - оплетка питающего кабеля.

При этом возбуждаемый в антенне ток замыкается через металлические мачты, далее по наклонным (нисходящим) проводам - оттяжкам через обратные (горизонтальные) проводники на оплетку питающего коаксиального кабеля.

Конструкция антенны позволяет бригаде из трех человек развернуть ее в течение 30 минут.

Токопроводящие мачты для удобства транспортирования выполняются из секций, соединяющихся с помощью замков. Нижние части закрепляются на шарнире (центральная мачта) и шарнирах Кардана (боковые мачты) на металлическом основании.

При развертывании антенны сначала производится размотка опорных точек, забивка трех анкеров (кольев), раскладка на земле и соединение между собой мачт, стяжек и наклонных проводов, два из которых закрепляются к соответствующим анкерам. Приподняв среднюю мачту и потянув затем за наклонный провод-оттяжку, соединенный с концом этой мачты, устанавливают антенну. При этом в процессе подъема, поддерживают две другие мачты, которые займут требуемое положение в пространстве при соединении третьего наклонного провода-оттяжки с анкером.

Дополнительное натяжение наклонных проводов-оттяжек обеспечивает устойчивость всей антенны к ветровым нагрузкам.

Похожие патенты RU2163740C1

название год авторы номер документа
АНТЕННА ШТЫРЕВАЯ МОБИЛЬНАЯ С ШУНТОВЫМ ПИТАНИЕМ 2005
  • Будяк Владимир Серафимович
  • Шадрин Борис Григорьевич
  • Захцер Михаил Валентинович
  • Архипова Анастасия Валерьевна
RU2291526C2
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ 2005
  • Маренко Владимир Федорович
RU2289180C2
АНТЕННА ШТЫРЕВАЯ ДИАПАЗОННАЯ МОБИЛЬНАЯ 2002
  • Будяк В.С.
  • Шадрин Б.Г.
  • Захцер М.В.
  • Маренко В.Ф.
RU2226021C2
КОРОТКОВОЛНОВАЯ ДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА ЗЕНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2002
  • Будяк В.С.
  • Кисмерешкин В.П.
RU2232452C2
Антенная система 2018
  • Зайдов Павел Александрович
  • Кисмерешкин Владимир Павлович
  • Давыдович Александр Владимирович
  • Колесников Андрей Викторович
RU2677485C1
КОРОТКОВОЛНОВАЯ ДИАПАЗОННАЯ ВСЕНАПРАВЛЕННАЯ АНТЕННА 2016
  • Кисмерешкин Владимир Павлович
  • Давыдович Александр Владимирович
  • Будяк Владимир Серафимович
RU2649676C1
АНТЕННАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) 1991
  • Кисмерешкин В.П.
  • Томилов Н.И.
  • Демидов В.П.
RU2074462C1
ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАДИОСВЯЗИ 1993
  • Бондарев Е.В.
  • Попов Е.С.
RU2084058C1
АНТЕННА МАЧТОВАЯ ДИАПАЗОННАЯ МОБИЛЬНАЯ 2005
  • Поволоцкая Людмила Николаевна
  • Мошиченко Владимир Григорьевич
RU2293407C1
АНТЕННА ЗЕНИТНОГО ПРИЕМА 1980
  • Грабек И.Б.
  • Воловик Ю.Т.
  • Жуков В.А.
  • Фитенко Н.Г.
  • Чернолес В.П.
SU1101122A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 163 740 C1

Реферат патента 2001 года ДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и может быть использовано в мобильных приемопередающих центрах. Техническим результатом является повышение мобильности и повышение эффективности излучения радиосигнала при использовании для радиосвязи земной волны. В диапазонной антенне, содержащей треугольные рамки из наклонных проводов, плоскости которых перпендикулярны поверхности земли, и эти треугольные рамки синфазно запитаны, тело антенны образуют три одинаковые треугольные рамки, расположенные под углом 120o относительно друг друга, одна из сторон рамки состоит из токопроводящей (металлической) мачты, другая сторона представляет горизонтальный провод, и три диэлектрические стяжки, при этом нижние концы мачт механически и электрически объединены и синфазно запитаны, верхние концы металлических мачт через наклонные провода электрически соединены с началами горизонтальных проводов, концы которых электрически объединены, соединены с землей и являются второй точкой питания антенны, стяжки диэлектрически соединяют верхние концы металлических мачт. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 163 740 C1

Диапазонная антенна, содержащая треугольные рамки, плоскости которых перпендикулярны поверхности земли, при этом треугольные рамки синфазно запитаны и их стороны образуются наклонными проводами, отличающаяся тем, что антенна содержит три одинаковые треугольные рамки, расположенные под углом 120o относительно друг друга, одна из сторон рамки состоит из токопроводящей мачты, другая - из горизонтального провода, и три диэлектрических стяжки, при этом нижние концы мачт механически и электрически объединены и синфазно запитаны, являясь первой точкой несимметричного питания антенны, верхние концы мачт через наклонные провода электрически соединены с началами горизонтальных проводов, концы которых электрически объединены, соединены с землей и являются второй точкой несимметричного питания, диэлектрические стяжки механически соединяют верхние концы мачт.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2163740C1

V-ОБРАЗНАЯ АНТЕННА 1980
  • Буткевич А.О.
  • Янно И.А.
  • Чернолес В.П.
  • Власенко В.И.
  • Терехов Н.Т.
SU824845A1
Металлоплакирующая смазка 1982
  • Евдокимов Вадим Дмитриевич
  • Левинский Виктор Лукьянович
  • Скуратовский Владимир Иванович
SU1030404A1
Устройство для рассечения тканей 1980
  • Скобелкин О.К.
  • Брехов Е.И.
  • Малышев Б.Н.
  • Салюк В.А.
  • Башилов В.П.
SU1021035A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА 1993
  • Ганюченко В.М.
  • Бологдина С.Г.
  • Колмогоров Ю.Г.
RU2099296C1
СПОСОБ НАСТРОЙКИ УГЛОВОЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ 2002
  • Запорожец А.И.
  • Леманский А.А.
  • Поляков С.А.
  • Синодов Ф.А.
  • Тихомиров Ю.Г.
RU2208810C1
US 3564550 A, 29.03.1967.

RU 2 163 740 C1

Авторы

Будяк В.С.

Демидов В.П.

Кисмерешкин В.П.

Кильдышев Н.И.

Даты

2001-02-27Публикация

1999-06-29Подача