АНТЕННА Российский патент 2004 года по МПК H01Q7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах, преимущественно, когда приемопередатчик установлен на подвижном объекте, например автомобиле, судне и т.п. Кроме того, изобретение может быть использовано при работе в диапазоне коротких и средних волн, в котором длина рабочей волны относительно большая.

Известные петлевые антенны имеют большую высоту (Пистолькорс А.А. Антенны. М.: Связьиздат, 1947 г.), (Айзенберг Г.З. и др. Коротковолновые антенны. - М.: Радио и связь, 1985 г.).

Наиболее близким техническим решением является антенна, содержащая отрезок коаксиального кабеля, с одного конца которого центральный проводник предназначен для подключения к генератору или приемнику, а с другого конца которого оплетка предназначена для подключения к электропроводному основанию, часть отрезка коаксиального кабеля выполнена в форме петли, расположенной в плоскости параллельной электропроводному основанию, а концы петли загнуты и ортогональны электропроводному основанию (Патент США №2417793, 259-33, опубл. 1947 г.).

В этом устройстве реализована антенна линейной вертикальной поляризации, содержащая электропроводное основание - токопроводящую пластину и излучающий элемент, выполненный в виде двух параллельно расположенных Г-образных проводников, концы которых соединены в плоскости расположения петли, а другие концы запитаны последовательно. В описании к патенту отмечается, что техническое решение позволяет достичь высоты антенны h=λ/8, где λ - длина средней рабочей волны. Такое значение высоты антенны в два раза меньше, чем высота традиционно используемой штыревой антенны. В одном из вариантов выполнения антенны частично роль Г-образных проводников выполняет наружная оплетка коаксиального кабеля. Для практической реализации схемы возбуждения наружная токопроводящая оплетка коаксиального кабеля удалена на петле, расположенной в горизонтальной плоскости, параллельной электропроводному основанию.

Г-образная форма излучающего элемента является главной причиной асимметрии в диаграмме направленности (ДН) антенны как в Е, так и в Н плоскостях поляризации. Процесс удаления наружной оболочки коаксиального кабеля является относительно трудоемким, что усложняет конструкцию и повышает стоимость производства. Достигнутое значение высоты h=λ/8 является недостаточным. Практика требует уменьшение высоты h антенны.

Таким образом, ограничениями этого технического решения являются: невысокие электрические, технологические и эксплуатационные характеристики антенны.

Решаемая изобретением задача - повышение технико-эксплуатационных характеристик.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - устранение асимметрии ДН антенны в Е и Н плоскостях поляризации, уменьшение высоты антенны и упрощение ее конструкции.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной антенне, содержащей отрезок коаксиального кабеля, с одного конца которого центральный проводник предназначен для подключения к генератору или приемнику, а с другого конца которого оплетка предназначена для подключения к электропроводному основанию, причем часть отрезка коаксиального кабеля выполнена в форме петли, расположенной в плоскости параллельной электропроводному основанию, а концы петли загнуты и ортогональны электропроводному основанию, согласно изобретению две части отрезка коаксиального кабеля между петлей и ее загнутыми концами расположены в плоскости петли с обеспечением расположения загнутых концов вдоль продольной оси петли внутри нее.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:

- часть отрезка коаксиального кабеля, выполненная в форме петли, была изогнута в плоскости расположения петли;

- часть отрезка коаксиального кабеля, выполненная в форме петли, была изогнута в плоскости расположения петли в виде волнистой линии;

- часть отрезка коаксиального кабеля, выполненная в форме петли, была изогнута в плоскости расположения петли в виде меандрообразной линии;

- длина загнутых концов петли h была выбрана равной λ/12, где λ - длина средней рабочей волны.

Кроме того, петля может быть выполнена из двух витков, электрически разомкнутых, и введен отрезок провода, при этом оплетка посередине петли из двух витков электрически замкнута на электропроводное основание посредством отрезка провода.

В этом случае длина загнутых концов петли h может быть выбрана равной λ/23, где λ - длина средней рабочей волны.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 схематично изображает заявленное техническое решение.

Фиг. 2 - то же, что фиг. 1, другой вариант выполнения.

Фиг. 3 - то же, что фиг. 1, другой вариант выполнения.

Фиг. 4 - вариант выполнения антенны из петли с двумя витками.

Антенна (фиг. 1) содержит отрезок 1 коаксиального кабеля. С одного конца отрезка 1 коаксиального кабеля центральный проводник предназначен для подключения к генератору или приемнику, а с другого конца которого оплетка предназначена для подключения к электропроводному основанию 2 (на фиг. 1 показано схематично). Часть отрезка 1 выполнена в форме петли 3, расположенной в плоскости, параллельной электропроводному основанию 2. Концы 4 петли 3 загнуты и ортогональны электропроводному основанию 2.

Две части 5 отрезка 1 коаксиального кабеля между петлей 3 и ее загнутыми концами 4 расположены в плоскости петли 3 с обеспечением расположения загнутых концов 4 вдоль продольной оси петли 3 внутри нее.

Часть отрезка 1 коаксиального кабеля, выполненная в форме петли 3, изогнута в плоскости расположения петли 3 (фиг. 2, 3). Например, часть отрезка 1, выполненная в форме петли 3, может быть изогнута в плоскости расположения петли 3 в виде волнистой линии. Или часть отрезка 1, выполненная в форме петли 3, может быть изогнута в плоскости расположения петли в виде меандрообразной линии (фиг. 3).

Длина загнутых концов 4 петли 3 (т.е. ее высота h) выбрана приблизительно равной λ/12, где λ - длина средней рабочей волны (фиг. 1-3).

В другом варианте выполнения изобретения (фиг. 4) петля 3 выполнена из двух витков, электрически разомкнутых. Введен отрезок 6 провода. Оплетка посередине петли 3 из двух витков электрически замкнута на электропроводное основание 2 посредством отрезка 6 провода.

Для этого варианта длина загнутых концов 4 петли (т.е. ее высота h) выбрана приблизительно равной λ/23, где λ - длина средней рабочей волны.

Антенна (фиг. 1-4) работает следующим образом.

К зазору между центральным проводником отрезка 1 коаксиального кабеля и электропроводным основанием прикладывается эдс возбуждения (на фиг. показано ~). При этом на отрезке 1 устанавливается режим стоячей волны. В соответствии с выбранными размерами загнутых концов 4 (фиг. 1-3), а также отрезка 6 провода (фиг. 4) и длины волны λ на параллельно расположенных этих проводниках устанавливается такое распределение тока, при котором все протекающие по ним токи оказываются в фазе. Поэтому расстояние между загнутыми концами 4 много меньше λ и не влияет на фазовые соотношения. Это обстоятельство увеличивает сопротивление излучения антенны и повышает ее коэффициент полезного действия. Ортогональное расположение загнутых концов 4 к электропроводному основанию 2 обуславливает поляризацию антенны - линейную вертикальную. Компоновка загнутых концов 4 относительно петли 3 с обеспечением расположения загнутых концов 4 вдоль продольной оси петли 3 внутри нее, параллельно друг другу и в непосредственной близости друг от друга, является симметричной, что в совокупности обеспечивает круговую ДН в H плоскости поляризации.

Проведенные экспериментальные измерения показали, что выполненная в вариантах (фиг. 1-3) антенна имеет значение высоты h≈λ/12, где λ - длина средней рабочей волны. А при использовании другого варианта (фиг. 4) удается достичь значения высоты h≈λ/23, что втрое превосходит значение высоты антенны ближайшего аналога. Вариант (фиг. 1) целесообразно использовать в общем случае для упрощения конструкции. Варианты (фиг. 2, 3) позволяют осуществлять работу на более низких частотах за счет увеличения электрической длины петли. Вариант (фиг. 4) позволяет значительно уменьшить размеры и осуществлять работу на еще более низких частотах.

Наиболее успешно заявленная антенна промышленно применима:

- на подвижных объектах связи, где ее малая высота необходима в силу функциональной специфики, присущей самому подвижному объекту;

- на стационарных объектах связи, где ее малая высота уменьшает силы и время, необходимые для строительства, регламентных работ и ремонта самой антенны.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах. Техническим результатом является устранение асимметрии ДН антенны в Е и Н плоскостях поляризации, уменьшение высоты антенны и упрощение ее конструкции. Устройство содержит отрезок коаксиального кабеля. Часть отрезка выполнена в форме петли, расположенной в плоскости, параллельной электропроводному основанию. Концы петли загнуты и ортогональны электропроводному основанию. Две части отрезка между петлей и ее загнутыми концами расположены в плоскости петли с обеспечением расположения загнутых концов вдоль продольной оси петли внутри нее. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Антенна, содержащая отрезок коаксиального кабеля, с одного конца которого центральный проводник предназначен для подключения к генератору или приемнику, а с другого конца которого оплетка предназначена для подключения к электропроводному основанию, часть отрезка коаксиального кабеля выполнена в форме петли, расположенной в плоскости, параллельной электропроводному основанию, а концы петли загнуты и ортогональны электропроводному основанию, отличающаяся тем, что две части отрезка коаксиального кабеля между петлей и ее загнутыми концами расположены в плоскости петли с обеспечением расположения загнутых концов вдоль продольной оси петли внутри нее.2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что часть отрезка коаксиального кабеля, выполненная в форме петли, изогнута в плоскости расположения петли.3. Антенна по п.2, отличающаяся тем, что часть отрезка коаксиального кабеля, выполненная в форме петли, изогнута в плоскости расположения петли в виде волнистой линии.4. Антенна по п.2, отличающаяся тем, что часть отрезка коаксиального кабеля, выполненная в форме петли, изогнута в плоскости расположения петли в виде меандрообразной линии.5. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что длина загнутых концов петли h выбрана равной λ/12, где λ - длина средней рабочей волны.6. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что петля выполнена из двух витков, электрически разомкнутых, введен отрезок провода, при этом оплетка посередине петли из двух витков электрически замкнута на электропроводное основание посредством отрезка провода.7. Антенна по п.6, отличающаяся тем, что длина загнутых концов петли h выбрана равной λ/23, где λ - длина средней рабочей волны.