РОМБИЧЕСКАЯ АНТЕННА С ДВОЙНЫМ РЕФЛЕКТОРОМ Российский патент 2008 года по МПК H01Q11/06 

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в сантиметровом и дециметровом диапазонах волн.

Известна ромбическая антенна [1], состоящая из проводов, расположенных вдоль сторон ромба, нагруженных на активное сопротивление, равное волновому сопротивлению ромба и линии питания. Недостатками такой антенны являются сравнительно низкий коэффициент направленного действия и высокий уровень боковых лепестков.

Известна ромбическая антенна с рефлектором [2], состоящая из пары ромбических антенн, позволяющая получить высокую направленность.

Целью изобретения является увеличение направленности одиночной ромбической антенны.

Для этого предлагается ромбическая антенна с двойным рефлектором, содержащая провода, расположенные вдоль сторон ромба и образующие длинную линию, с одной стороны нагруженную на активное сопротивление, равное ее волновому сопротивлению, с другой стороны подключенную к линии питания. Под некоторым углом к плоскости ромба на небольшом расстоянии от нее устанавливается первый плоский проводящий экран (рефлектор). Второй рефлектор идентичен первому и устанавливается симметрично ему относительно плоскости ромба. При этом линия пересечения плоскостей рефлекторов перпендикулярна продольной диагонали ромба.

Изобретение поясняется чертежами, на которых

- фиг.1 - ромбическая антенна с двойным рефлектором (общий вид);

- фиг.2 - ромбическая антенна с двойным рефлектором, расположенным со стороны линии питания;

- фиг.3 - ромбическая антенна с двойным рефлектором, расположенным со стороны сопротивления нагрузки.

Ромбическая антенна с двойным рефлектором (фиг.1) состоит из проводов 1-2-3-4-5-6, расположенных вдоль сторон ромба и нагруженных на активное сопротивление 7, равное волновому сопротивлению образованной проводами 1-2-3 и 4-5-6 длинной линии, и двух плоских проводящих экранов (рефлекторов) 8 и 9. Первый рефлектор 8 устанавливается под некоторым углом к плоскости ромба на небольшом расстоянии от нее. Второй рефлектор 9 идентичен первому и устанавливается симметрично ему относительно плоскости ромба (фиг.1-3). В точках 1 и 6 ромбическая антенна подключена к линии питания.

Образованный рефлекторами угол может находиться как со стороны линии питания, так и со стороны сопротивления нагрузки. Однако линия пересечения плоскостей рефлекторов должна быть перпендикулярна продольной диагонали ромба.

Ромбическая антенна с двойным рефлектором работает следующим образом: при подключении высокочастотного генератора к линии питания (на чертеже не показан) вдоль проводов ромба 1-2-3-4-5-6 образуется бегущая волна тока.

Диаграмма направленности поля излучения каждого отдельного провода имеет воронкообразную форму. Ее сечение плоскостью, проходящей через ось провода, имеет форму двух лепестков, лежащих по обе стороны провода и симметрично отклоненных от его оси на некоторый угол в направлении распространения бегущей волны. При определенных соотношениях между длиной электромагнитной волны λ₀, длиной провода 1-2 l, образующего сторону ромбической антенны, и половиной тупого угла Ф максимумы диаграммы направленности 1-2-3-4-5-6, лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости ромбической антенны и проходящей через продольную диагональ ромба, и смещены на угол θ₀ в эту и другую стороны от плоскости антенны. При том, в частности, для l от 1.5 λ₀ до 0.5 λ₀ угол .

Электромагнитные волны, излучаемые ромбической антенной в полусферу, где находится первый рефлектор, отражаются от него. Угол наклона рефлектора к плоскости ромбической антенны можно выбрать таким образом, чтобы волны, содержащие большую часть энергии, после отражения распространялась в направлении продольной диагонали ромба.

Из геометрических построений (фиг.2) следует, что если образованный рефлекторами 8 и 9 угол расположен со стороны линии питания ромбической антенны 10, то величина половины этого угла должна быть равна α=θ₀/2.

Если образованный рефлекторами 8 и 9 угол расположен со стороны сопротивления нагрузки (фиг.3) ромбической антенны 10, то тогда величина половины этого угла должна быть равна β=90°-α.

В силу симметрии отражение от второго рефлектора будет происходить аналогично первому рефлектору. Так как волны, излучаемые ромбической антенной в сторону первого и второго рефлекторов, находятся в фазе, то и отраженные от рефлекторов поля будут складываться синфазно, формируя главный максимум излучения ромбической антенны с двойным рефлектором.

За стенками рефлекторов излучение будет практически отсутствовать, то есть ромбическая антенна с двойным рефлектором будет иметь малый уровень боковых лепестков.

Поляризация волн, излучаемых ромбической антенны с двойным рефлектором, такая же, как у волн, излучаемых ромбической антенной без рефлектора, а коэффициент усиления оказывается примерно на 5-6 дБ больше.

Результаты компьютерного моделирования ромбической антенны с двойным рефлектором, соответствующей фиг.2, имеющей Ф=45° и l=λ₀, приведены в приложении:

- фиг.4 - диаграмма направленности в плоскости, перпендикулярной плоскости ромба;

- фиг.5 - диаграмма направленности в плоскости ромба;

- фиг.6 - зависимость КСВ от частоты;

- фиг.7 - зависимости коэффициента усиления (GA) и уровня обратного излучения (FB) от частоты.

Моделирование проводилось на центральной частоте 1600 МГц и в полосе от 1300 до 1900 МГц.

Для моделирования использовалась программа MMANA-GAL 1.2.0.20.

Таким образом, использование двойного рефлектора позволяет увеличить направленность одиночной ромбической антенны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коротковолновые антенны /Г.3.Айзенберг, С.П.Белоусов, Э.М.Журбенко и др. /Под ред. Г.3.Айзенберга. - 2-е, перераб. и доп. - М: Радио и связь, 1985. - с.277.

2. Ромбическая антенна с рефлектором: Патент RU 2288525: МПК Н01Q 11/06. /А.М.Сомов, Р.В.Кабетов, А.Ю.Виноградов; Заявка 2005111651 от 20.04.2005 г.; Опубл. 27.11.2006 г.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. Техническим результатом является увеличение направленности одиночной ромбической антенны. Технический результат достигается за счет того, что ромбическая антенна с двойным рефлектором, содержащая провода, расположенные вдоль сторон ромба и образующие длинную линию, с одной стороны нагруженную на активное сопротивление, равное ее волновому сопротивлению, с другой стороны подключенную к линии питания, снабжен двумя плоскими проводящими экранами (рефлекторами). Первый рефлектор установлен под некоторым углом к плоскости ромба на небольшом расстоянии от нее. Второй рефлектор идентичен первому и устанавливается симметрично ему относительно плоскости ромба. При этом линия пересечения плоскостей рефлекторов перпендикулярна продольной диагонали ромба. 7 ил.

Ромбическая антенна с двойным рефлектором, содержащая ромбическую антенну, провода которой расположены вдоль сторон ромба и образуют длинную линию, с одной стороны нагруженную на активное сопротивление, равное ее волновому сопротивлению, а с другой стороны подключенную к линии питания, отличающаяся тем, что под некоторым углом к плоскости ромба на небольшом расстоянии от нее устанавливается первый плоский проводящий экран (рефлектор), второй рефлектор идентичен первому и устанавливается симметрично ему относительно плоскости ромба, а линия пересечения плоскостей рефлекторов перпендикулярна продольной диагонали ромба.