ШИРОКОПОЛОСНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ЗИГЗАГООБРАЗНАЯ АНТЕННА Российский патент 2007 года по МПК H01Q21/30 

Изобретение относится к антенной технике, в частности к широкополосным комбинированным антеннам метрового и дециметрового диапазонов длин волн, и предназначено для использования в качестве индивидуальных и коллективных приемных телевизионных антенн, а также в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной антенны либо элементом сложных антенных систем.

Известна сложная зигзагообразная антенна (пат. РФ 2138103, опубл. 20.09.1998), содержащая первый и второй незамкнутые витки, расположенные в одной плоскости один над другим, повернутые друг к другу незамкнутыми концами и соединенные между собой через клеммы двухпроводной линии питания с расположенными дополнительной парой подобных или равных размерам первой пары других витков с питанием одной пары или последовательно к каждой паре витков.

Известна многодиапазонная петлевая зигзагообразная антенна (пат. РФ 2170478, опубл. 10.07.2000), включающая в себя петлевой зигзагообразный излучатель и дополнительно еще один или несколько геометрически меньших петлевых зигзагообразных излучателей на более коротковолновые высокочастотные диапазоны электрически соединенных между собой последовательно или параллельно через линии связи и фазировки, или через частотно-селектирующие фильтры, и расположенных на расстоянии друг от друга.

Недостатками указанных выше известных антенн является сложность совмещения в пространстве нескольких полотен этих антенн, работающих в разных диапазонах длин волн, для обеспечения требуемой широкополосности рабочей полосы частот и громоздкость конструкции, а также недостаточно высокий коэффициент усиления антенны.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является двойная комбинированная треугольная антенна (Онищенко И.П. Приемные телевизионные антенны. - М.: ДОСААФ, 1989, с.85-88), содержащая неполный зигзагообразный вибратор, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок, расположенных в одной плоскости и соединенных между собой с образованием точек питания, дополнительно приваренные проводники к боковым сторонам треугольных рамок.

Недостатками прототипа являются более узкая рабочая полоса частот и невысокий коэффициент усиления в высокочастотной области рабочего диапазона радиоволн.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в увеличении коэффициента усиления и расширении рабочей полосы частот.

Для достижения указанного технического результата в широкополосной комбинированной зигзагообразной антенне, содержащей неполный зигзагообразный вибратор с вертикальной осью симметрии, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок, соединенных друг с другом с образованием точек питания, дополнительные проводники, присоединенные к боковым сторонам треугольных рамок, причем треугольные рамки и дополнительные проводники расположены симметрично относительно точек питания, неполный зигзагообразный вибратор выполнен с перегибом вдоль его вертикальной оси симметрии в сторону направленности антенны с образованием трехмерной конструкции и угла раскрыва α, расположенного в горизонтальной плоскости и лежащего в пределах от 90 до 140°, а дополнительные проводники представляют собой полуплечи, полученные путем раздвигания полного плоского зигзагообразного вибратора, состоящего из двух одинаковых ромбических незамкнутых рамок, и расположенные симметрично относительно точек питания неполного зигзагообразного вибратора.

Отличительными признаками предлагаемой широкополосной комбинированной зигзагообразной антенны от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются выполнение неполного зигзагообразного вибратора с перегибом вдоль его вертикальной оси симметрии в сторону направленности антенны с образованием трехмерной конструкции и угла раскрыва α, расположенного в горизонтальной плоскости и лежащего в пределах от 90 до 140°, а дополнительные проводники представляют собой полуплечи, полученные путем раздвигания полного плоского зигзагообразного вибратора, состоящего из двух одинаковых ромбических незамкнутых рамок, и расположенные симметрично относительно точек питания неполного зигзагообразного вибратора.

Благодаря наличию этих признаков удалось добиться увеличения коэффициента усиления в предлагаемой антенне и увеличения ширины полосы рабочих частот.

Предлагаемая широкополосная комбинированная зигзагообразная антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан общий вид антенны, на фиг.2 - вид спереди, слева и сверху, на фиг.3 - диаграмма направленности предлагаемой антенны в сравнении с прототипом.

Широкополосная комбинированная зигзагообразная антенна содержит неполный зигзагообразный вибратор, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок 1 и 2 (фиг.1), соединенных друг с другом с образованием точек питания 3 (фиг.2). Этот вибратор выполнен с перегибом вдоль его вертикальной оси симметрии 4 в сторону направленности антенны с образованием трехмерной конструкции и образованием угла раскрыва в горизонтальной плоскости, причем α лежит в пределах от 90 до 140°. Между боковыми сторонами 5 треугольных рамок 1, 2 встроены (приварены) дополнительные проводники, которые представляют собой полуплечи 6, 7, образованные путем раздвигания полного плоского зигзагообразного вибратора, состоящего из двух одинаковых незамкнутых ромбических рамок. Причем линейные размеры образованных боковых сторон 8 полуплеч 6, 7 меньше линейных размеров боковых сторон 5 треугольных рамок 1, 2. При этом точки питания 9 (фиг.2) образованного полного раздвинутого зигзагообразного вибратора подключены соединительными проводниками 10 к собирательной двухпроводной линии 11 (фиг.2), которая исходит из точек питания 3 неполного зигзагообразного вибратора.

Широкополосная комбинированная зигзагообразная антенна работает следующим образом. При приеме сигналов низкочастотного диапазона рабочей полосы частот боковые стороны 5 треугольных рамок 1, 2 являются разнесенными относительно друг друга и сфазированными и образуют синфазную пространственную решетку, которая формирует двухстороннюю диаграмму направленности, подобную плоской синфазной решетке. Дополнительные проводники, выполненные в виде полуплеч 6, 7 полного раздвинутого зигзагообразного вибратора и встроенные между боковыми сторонами 5 треугольных рамок 1, 2, также являются разнесенными относительно друг друга и сфазированными, и образуют плоскую синфазную решетку с боковыми сторонами 8 полуплеч 6, 7. Кроме того, выполнение линейных размеров боковых сторон 8 полуплеч 6, 7 меньше линейных размеров боковых сторон 5 треугольных рамок 1, 2 обеспечивает их работу в более высокочастотном диапазоне рабочей полосы частот. Полная раздвинутая зигзагообразная антенна при работе в высокочастотном диапазоне рабочей полосы частот обеспечивает больший коэффициент усиления относительно неполного зигзагообразного вибратора, работающего в низкочастотном диапазоне рабочей полосы частот. Кроме этого, улучшение направленных свойств и повышение коэффициента усиления антенны в высокочастотном диапазоне рабочей полосы частот обеспечивают элементы пространственного низкочастотного неполного зигзагообразного вибратора, состоящего из двух треугольных рамок, расположенных позади полуплеч 6, 7 полного высокочастотного зигзагообразного раздвинутого вибратора и работающих как рефлектор. В свою очередь, встроенные между боковыми сторонами 5 треугольных рамок 1, 2 полуплечи 6, 7 высокочастотного зигзагообразного вибратора кроме увеличения емкости, обеспечивающей расширение полосы рабочих частот за счет расширения низкочастотного диапазона, увеличивают конструктивную прочность антенны и ее эксплутационные характеристики, делают реализацию комбинированной антенны более компактной.

На фиг.3 представлена диаграмма направленности предлагаемой антенны, имеющей угол раскрыва в горизонтальной плоскости α, равный 120°, в сравнении с прототипом. Из приведенных данных (фиг.3) следует, что удалось добиться увеличения коэффициента усиления в предлагаемой антенне по сравнению с антенной-прототипом на 2 дБ, а также значительного снижения коэффициента стоячей волны (КСВ) в высокочастотной области, а именно: КСВ уменьшился примерно в 2,2 раза, что способствует лучшему согласованию с 75-омным фидером. Кроме того, это согласование в прототипе достигается только в метровом диапазоне. Также увеличилась ширина полосы рабочих частот, коэффициент широкополосности составляет от 1,5 до 2,0.

Таким образом, использование предлагаемой антенны позволяет достичь технического результата - увеличение коэффициента усиления и расширение рабочей полосы частот.

Изобретение относится к антенной технике. Техническим результатом изобретения является увеличение коэффициента усиления и расширение рабочей полосы частот. Для достижения технического результата неполный зигзагообразный вибратор, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок с дополнительными проводниками, присоединенными к боковым сторонам последних, имеет перегиб вдоль вертикальной оси симметрии в сторону направленности антенны, образуя угол раскрыва в горизонтальной плоскости и трехмерную конструкцию. Дополнительные проводники выполнены в виде полуплеч, полученных путем раздвигания полного плоского зигзагообразного вибратора, состоящего из двух одинаковых ромбических незамкнутых рамок, и установленых между боковыми сторонами треугольных рамок, образуя, по крайней мере, один полный раздвинутый зигзагообразный вибратор более высокочастотного диапазона, подключенный через соединительные проводники и собирательную двухпроводную линию к точкам питания неполного зигзагообразного вибратора. 3 ил.

Широкополосная комбинированная зигзагообразная антенна, содержащая неполный зигзагообразный вибратор с вертикальной осью симметрии, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок, соединенных друг с другом с образованием точек питания, дополнительные проводники, присоединенные к боковым сторонам треугольных рамок, причем треугольные рамки и дополнительные проводники расположены симметрично относительно точек питания, отличающаяся тем, что неполный зигзагообразный вибратор выполнен с перегибом вдоль его вертикальной оси симметрии в сторону направленности антенны с образованием трехмерной конструкций и угла раскрыва α, расположенного в горизонтальной плоскости и лежащего в пределах от 90 до 140°, а дополнительные проводники представляют собой полуплечи, полученные путем раздвигания полного плоского зигзагообразного вибратора, состоящего из двух одинаковых ромбических незамкнутых рамок, и расположенные симметрично относительно точек питания неполного зигзагообразного вибратора.