АНТЕННА ТРОЙНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ С ДИПОЛЯМИ НАПОДОБИЕ КЛЕВЕРНОГО ЛИСТА Российский патент 2009 года по МПК H01Q21/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к антенному устройству, содержащему средство для обеспечения аппроксимации электрического контура постоянного тока, причем указанная аппроксимация электрического контура постоянного тока предназначена для обеспечения первой по существу тороидальной диаграммы направленности, причем антенное устройство также содержит первый и второй электрические диполи, которые размещены по существу ортогонально друг другу и предназначены для обеспечения второй и третьей по существу тороидальных диаграмм направленности, каждая из которых по существу ортогональна к другой и к первой по существу тороидальной диаграмме направленности.

Уровень техники

Потребность в системах беспроводной связи неуклонно возрастала и продолжает расти и в процессе этого роста пройдено несколько этапов технологического совершенствования. Для обеспечения увеличенной пропускной способности беспроводных систем за счет применения некоррелированных трактов распространения системы MIMO (с множеством входов и множеством выходов) рассматриваются в качестве предпочтительной технологии для улучшения пропускной способности. Система MIMO использует несколько раздельных независимых сигнальных трактов, например, посредством нескольких передающих и приемных антенн. Желательный результат состоит в том, чтобы иметь несколько некоррелированных антенных портов для приема, а также и для передачи.

Для системы MIMO желательно оценивать канал и непрерывно обновлять эту оценку. Это обновление можно выполнять посредством непрерывной передачи так называемых пилот-сигналов заранее известным образом. Оценка канала дает канальную матрицу. Если несколько передающих антенн Тх передают сигналы, составляющие вектор переданного сигнала, к нескольким приемным антеннам Rx, то все сигналы Тх суммируются в каждой из антенн Rx и с помощью линейной комбинации формируется вектор принятого сигнала. Путем перемножения вектора принятого сигнала на инвертированную матрицу канала в канал вводится поправка и получается исходная информация, т.е., если матрица существующего канала известна, возможно получить точный вектор переданного сигнала. Таким образом, канальная матрица действует как взаимосвязь между антенными портами антенн Тх и Rx соответственно. Эти матрицы имеют размер М×N, где М есть число входов (антенных портов) антенны Тх, а N есть число выходов (антенных портов) антенны Rx. Это известно для специалистов в области систем MIMO.

Для того чтобы система MIMO функционировала эффективно, требуются некоррелированные или, по меньшей мере, практически некоррелированные переданные сигналы. Значение выражения «некоррелированные сигналы» в данном контексте состоит в том, что диаграммы направленности практически ортогональны. Это позволяет иметь одну антенну, если эта антенна предназначена для приема и передачи, по меньшей мере, на двух ортогональных поляризациях. Если для одной антенны надлежит использовать более чем две ортогональные поляризации, необходимо, чтобы она использовалась в так называемой сильно рассеивающей среде, имеющей множество независимых трактов распространения, поскольку в противном случае невозможно иметь выгоду от двух или более ортогональных поляризаций. Считается, что сильно рассеивающая среда имеет место в случае, когда много электромагнитных волн совпадают в одной точке пространства. Поэтому в сильно рассеивающей среде можно использовать более чем две ортогональные поляризации, поскольку множество независимых трактов распространения обеспечивает все степени свободы подлежащей использованию антенны.

Антенны для систем MIMO могут использовать пространственное разделение, т.е. физическое разделение, чтобы достичь низкой корреляции между принятыми сигналами на антенных портах. Это, однако, приводит к большим решеткам, которые не пригодны, к примеру, для портативных терминалов. Другой способ реализации некоррелированных сигналов состоит в разделении по поляризации, т.е. вообще в передаче и приеме сигналов с ортогональными поляризациями.

Предлагалось использовать три ортогональных диполя для антенны MIMO с тремя портами, но такая антенна сложна в изготовлении и требует много пространства, когда используется на более высоких частотах, таких как используемые для системы MIMO (около 2 ГГц).

В заявке US 2002/0113748 раскрыты два предпочтительно ортогонально расположенных диполя и контурный элемент. Как показано на фиг.5 упомянутой заявки, контурный элемент имеет форму кольца и запитывается в некоторой точке в этом кольце.

Т.к. диаметр петлевого элемента предлагается сделать до одной длины волны на рабочей частоте, тем самым указывается, что петля может быть длиной в несколько длин волн.

Однако для получения диаграммы направленности, которая практически ортогональна диаграммам диполей, с помощью антенного устройства по заявке US 2002/0113748 один способ состоит в использовании малой петли. Такая малая петля должна иметь диаметр примерно в десятую долю длины волны на рабочей частоте, что дает аппроксимацию элемента электрической петли постоянного тока. Использование электрической петли постоянного тока или, по меньшей мере, достаточной ее аппроксимации представляет собой преимущественный способ получить диаграмму направленности, которая практически ортогональна диаграммам диполей.

Хотя это не предложено явным образом в заявке US 2002/0113748, такая антенна с малой петлей может быть выведена из данных документов. Однако данная антенна с малой петлей является очень узкодиапазонной, а следовательно, трудной для должного согласования, т.к. она имеет высокое реактивное сопротивление и низкое активное сопротивление. Далее, такая антенна с малой петлей значительно меньше, чем соседние дипольные антенны, что приводит к неудобной в использовании конструкции.

Таким образом имеется проблема с антенной конструкцией по заявке US 2002/-113748, поскольку петлевой элемент должен быть очень малым, чтобы функционировать как достаточная аппроксимация петлевого элемента постоянного тока.

Объективная проблема, которая решается настоящим изобретением, состоит в обеспечении антенного устройства, пригодного для системы MIMO и способного передавать и принимать на трех, по существу, некоррелированных поляризациях, причем это антенное устройство должно содержать два практически ортогональных диполя и аппроксимацию элемента электрического контура постоянного тока. Эта аппроксимация элемента электрического контура постоянного тока должна легко согласовываться и иметь большую полосу пропускания по сравнению с тем, что можно вывести из существующих решений.

Сущность изобретения

Данная объективная проблема решается посредством антенного устройства вышеописанного типа, отличающегося тем, что средство для аппроксимации электрического контура постоянного тока содержит, по меньшей мере, две части токового тракта, где ток может быть приложен к каждой из упомянутых частей, так что ток в каждой из упомянутых частей будет в фазе друг с другом.

Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Посредством настоящего изобретения достигается несколько преимуществ, например:

- Получается недорогое антенное устройство тройной поляризации.

- Антенна тройной поляризации, сделанная в планарной технологии, позволяет избежать занимающих большое пространство антенных устройств.

- Получается антенна тройной поляризации, которую легко изготавливать.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение описано ниже более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, где:

Фиг.1 показывает четырехлистную антенну типа клеверного листа;

Фиг.2 показывает идеальную диаграмму направленности для электрического контура постоянного тока;

Фиг.3 показывает две ортогональные дипольные антенны;

Фиг.4 показывает четырехлистную антенну типа клеверного листа с двумя ортогональными дипольными антеннами;

Фиг.5 показывает идеальную диаграмму направленности для дипольной антенны;

Фиг.6 показывает три ортогональные диаграммы направленности;

Фиг.7 показывает вид сбоку антенного устройства согласно изобретению, реализованному планарными методами;

Фиг.8а показывает четырехлистную антенну типа клеверного листа, реализованную планарными методами;

Фиг.8b показывает две ортогональные дипольные антенны, реализованные планарными методами;

Фиг.9а показывает, как три плеча вибратора используются для моделирования первого электрического диполя;

Фиг.9b показывает, как три плеча вибратора используются для моделирования второго электрического диполя;

Фиг.10а показывает дипольное устройство согласно первому случаю первого множества;

Фиг.10b показывает дипольное устройство согласно второму случаю первого множества;

Фиг.11а показывает дипольное устройство согласно первому случаю второго множества; и

Фиг.11b показывает дипольное устройство согласно второму случаю второго множества.

Предпочтительные варианты осуществления

Согласно настоящему изобретению предлагается так называемое трехрежимное антенное устройство. Это трехрежимное антенное устройство сконструировано для передачи трех практически ортогональных диаграмм направленности.

Так называемая четырехлистная антенна 1 типа клеверного листа, которая уже известна, используется в настоящем изобретении и показана на фиг.1. Четырехлистная антенна 1 типа клеверного листа содержит первую 2, вторую 3, третью 4 и четвертую 5 петли из проводящего материала, например изогнутого медного провода, где петли 2, 3, 4, 5 все по большей части лежат в одной и той же плоскости, антенной плоскости Р в плоскости чертежа на фиг.1. Каждая петля 2, 3, 4, 5 проходит от питающего проводника 6, имеющего питающий порт 7, к заземляющему проводнику 8, ведущему к заземлению 9; предпочтительно, они соединяются с одним и тем же питающим проводником 6. Петли 2, 3, 4, 5 имеют предпочтительно практически одну и ту же длину и расположены рядом друг с другом в виде симметричной четырехлистной фигуры, как показано на фиг.1.

Если обходить первую петлю 2, то она начинается в первой точке 10 соединения с питанием, где она контактирует с питающим проводником 6, проходит по часовой стрелке и завершается в первой точке 11 соединения с заземлением, где она контактирует с заземляющим проводником 8. Вторая петля 3, расположенная по часовой стрелке относительно первой петли 2, также начинается в первой точке 10 соединения с питанием, где она соприкасается с питающим проводником 6, проходит по часовой стрелке и завершается во второй точке 12 соединения с заземлением, где она контактирует с заземляющим проводником 8.

Третья петля 4, расположенная по часовой стрелке относительно второй петли 3, начинается во второй точке 13 соединения с питанием, где она соприкасается с питающим проводником 6, проходит по часовой стрелке и завершается во второй точке 12 соединения с заземлением, где она контактирует с заземляющим проводником 8. Четвертая петля 5, расположенная по часовой стрелке относительно третьей петли 4, начинается во второй точке 13 соединения с питанием, где она соприкасается с питающим проводником 6, проходит по часовой стрелке и завершается в первой точке 11 соединения с заземлением, где она контактирует с заземляющим проводником 8.

Каждая петля 2, 3, 4, 5 содержит дуговую часть 2а, 3а, 4а, 5а проводника и первую 2b, 3b, 4b, 5b и вторую 2с, 3с, 4с, 5с прямую проводящую часть. Прямые проводящие части 2b, 2с первой петли 2 будут формировать первую 14 и вторую 15 параллельную парную проводящую часть вместе с прилегающими прямыми проводящими частями 5с, 3b смежных четвертой 5 и второй 3 петель. Аналогичным образом формируются третья 16 и четвертая 17 параллельные парные проводящие части. Дуговые проводящие части 2а, 3а, 4а, 5а проходят таким образом, что они вместе формируют неполную по существу кольцевую проводящую часть. Термин «неполная» обозначает, что кольцевая проводящая часть по существу разорвана между каждой дуговой проводящей частью 2а, 3а, 4а, 5а.

Когда все петли 2, 3, 4, 5 запитываются от одного и того же питающего проводника 6, токи I₁, I₂, I₃, I₄ в каждой петле будут все практически синфазны друг другу. В частности, в каждой дуговой проводящей части 2а, 3а, 4а, 5а токи I₁, I₂, I₃, I₄ будут синфазны с токами I₁, I₂, I₃, I₄ во всех других дуговых проводящих частях 2а, 3а, 4а, 5а. Далее, когда рассматривается первая параллельная парная проводящая часть 14, токи I₁, I₄ во включенных в нее прямых проводящих частях 2b, 5с текут в противоположных направлениях, погашая друг друга. Соответствующее условие применимо ко второй 15, третьей 16 и четвертой 17 параллельным парным проводящим частям.

Это означает, что четырехлистная антенна 1 типа клеверного листа за счет наложения петель 2, 3, 4, 5 фактически представляет собой аппроксимацию проводящего кольца, где ток имеет одну и ту же фазу по всему кольцу. Это означает, что получается аппроксимация идеального так называемого электрического контура постоянного тока. Отличия этой аппроксимации главным образом возникают из того факта, что дуговые проводящие части 2а, 3а, 4а, 5а не образуют полного и точного круга и что ток I₁, I₂, I₃, I₄ в каждой дуговой проводящей части 2а, 3а, 4а, 5а не имеет той же самой фазы вдоль рассматриваемой дуговой проводящей части 2а, 3а, 4а, 5а.

Можно использовать больше или меньше петель, причем чем больше используемых петель, тем более дуговой становится аппроксимация идеального проводящего кольца. С другой стороны, чем больше петель используется, тем более усложненной становится антенная структура. В показанных примерах варианта осуществления используется четырехлистная антенна 1 типа клеверного листа. Далее, чем меньше используемая антенна типа клеверного листа, измеренная в длинах волн, тем лучше становится аппроксимация, поскольку тогда ток изменяется в меньшей степени вдоль рассматриваемой дуговой проводящей части 2а, 3а, 4а, 5а. Длиной волны здесь предпочтительно называется центральная длина волны рабочей полосы частот антенного устройства по изобретению.

Идеальная диаграмма 18 направленности постоянной токовой электрической петли, которая аппроксимируется четырехлистной антенной типа клеверного листа, показана на фиг.2 и имеет форму тороидального кольца, где дуга тороидального кольца по существу следует за дуговыми проводящими частями 2а, 3а, 4а, 5а четырехлистной антенны 1 типа клеверного листа. Идеальная диаграмма 18 направленности электрического контура постоянного тока имеет продольную плоскость Р' симметрии, которая делит тороидальное кольцо на две равные круговые половины, так что эта продольная плоскость Р' симметрии тороидального кольца совпадает с плоскостью Р четырехлистной антенны типа клеверного листа.

Согласно настоящему изобретению четырехлистная антенна типа клеверного листа образуется первым 19 и вторым 20 диполем, размещенными ортогонально, как показано на фиг.3, причем первый 19 и второй 20 диполи выполнены из проводящего материала, например из изогнутого медного провода. Первый диполь 19 содержит первую питающую часть 21 с двумя параллельными проводниками 21а, 21b и первую вибраторную часть 22, содержащую два дипольных вибратора 22а, 22b, где два питающих проводника 21а, 21b изогнуты под углом 90° так, что проводники или дипольные вибраторы 22а, 22b выступают теперь в противоположных направлениях, пока не достигнут своих концов. Второй диполь 20 содержит соответствующую вторую питающую часть 23 и вторую вибраторную часть 24 с соответствующими питающими проводниками 23а, 23b и дипольными вибраторами 24а, 24b. Проводящие части 21, 22, 23, 24 предпочтительно имеют практически одинаковую длину.

На фиг.4 диполи 19, 20 размещаются в центре четырехлистной антенны типа клеверного листа, показанной условно только с дуговыми проводящими частями 2а, 3а, 4а, 5а. Диполи 19, 20 имеют свои соответствующие питающие части 21, 23, поднятые перпендикулярно к плоскости Р четырехлистной антенны типа клеверного листа (не показана на фиг.4), а соответствующие вибраторные части 22, 24 проходят практически параллельно плоскости четырехлистной антенны типа клеверного листа. Протяжение первой вибраторной части 22 практически ортогонально протяжению второй вибраторной части 24.

Идеальная диаграмма 25 направленности дипольной антенны 26, имеющей питающую часть 27 и вибраторную часть 28, показана на фиг.5 и имеет форму тороидального кольца. Вибраторная часть 28 дипольной антенны 26 составляет центральную ось, вокруг которой формируется тороидальное кольцо диаграммы 25 направленности. Иными словами, дугообразная форма диаграммы 25 направленности окружает вибраторную часть 28 таким образом, что протяжение вибраторной части 28 образует линию центральной симметрии для тороидального кольца.

Что касается антенны согласно настоящему изобретению со ссылкой на фиг.6, полученные диаграммы антенны показаны на виде сбоку, где плоскость Р четырехлистной антенны типа клеверного листа проходит перпендикулярно к плоскости листа.

Четырехлистная антенна 1 типа клеверного листа создает первую тороидальную диаграмму 29 направленности, имеющую первую продольную плоскость Р' симметрии тороидального кольца. Первая диаграмма 29 направленности помечена наклонными линиями, которые поднимаются слева направо.

Первая дипольная антенна 19 создает вторую тороидальную диаграмму 30 направленности, имеющую вторую продольную плоскость Р'' симметрии тороидального кольца, которая совпадает с плоскостью листа или параллельна ей и ортогональна первой продольной плоскости Р' симметрии тороидального кольца. Вторая диаграмма 30 направленности заштрихована наклонными линиями, проходящими слева направо.

Вторая дипольная антенна 20 создает третью тороидальную диаграмму 31 направленности, имеющую третью продольную плоскость Р''' симметрии тороидального кольца, которая ортогональна как первой продольной плоскости Р' симметрии тороидального кольца, так и второй продольной плоскости Р'' симметрии тороидального кольца. Таким образом, мы имеем первую Р', вторую Р'' и третью Р''' плоскости. Третья диаграмма 31 направленности заштрихована горизонтальными линиями.

В идеале, как показано на фиг.6, эти диаграммы 29, 30, 31 имеют один и тот же фазовый центр, но практически вторая 30 и третья 31 диаграммы направленности могут быть подняты или опущены относительно первой диаграммы 29 направленности. Такое отклонение должно предпочтительно быть малым при измерении в длинах волн, например, около λ/10, где λ есть центральная длина волны рабочей полосы частот антенного устройства.

Т.к. продольные плоскости Р', Р'', Р''' симметрии тороидального кольца ортогональны друг другу, диаграммы направленности ортогональны друг другу согласно приведенному ниже определению.

В результате посредством настоящего изобретения получены три различные тороидальные диаграммы 29, 30, 31 направленности, где каждая диаграмма направленности ортогональна другой.

Поскольку диаграммы направленности ортогональны, корреляция равна нулю, где корреляция ρ может быть записана как:

В приведенном выше уравнении Ω представляет поверхность, а символ * означает комплексное сопряжение. Для интегрирования диаграммы направленности Ω представляет замкнутую поверхность, содержащую все пространственные углы, и когда это интегрирование равно нулю, между диаграммами направленности нет корреляции, т.е. диаграммы направленности ортогональны друг другу. Знаменатель представляет собой нормирующее выражение.

Наличие трех, по меньшей мере, по существу ортогональных диаграмм направленности весьма желательно, поскольку это обеспечивает некоррелированные параллельные каналы в сильно рассеивающей среде, т.е. строки в канальной матрице могут быть независимыми. Это в свою очередь означает, что настоящее изобретение применимо к системам MIMO.

В описанном выше первом варианте осуществления четырехлистная антенна типа клеверного листа и первый и второй диполи выполнены из изогнутого провода, например из медного провода. Любой иной проводящий материал может выполнять эту функцию по настоящему изобретению.

Во втором варианте осуществления четырехлистная антенна типа клеверного листа и первый и второй диполи выполнены планарным методом, составляя микрополосковую антенну. Как условно показано на фиг.7, трехрежимная антенна согласно настоящему изобретению содержит первый 32, второй 33, третий 34 и четвертый 35 омедненные диэлектрические тонкие слои (ламинаты), например слои на основе тефлона, помещенные поверх друг друга. За счет удаления меди на слоях 32, 33, 34, 35 можно формировать различные проводящие структуры. Удаление меди можно осуществлять путем травления или, альтернативно, фрезеровки.

На фиг.7 первый 32, второй 33, третий 34 и четвертый 35 слои, имеющие каждый первую 36, 37, 38, 39 и вторую 40, 41, 42, 43 стороны, показаны сбоку, образуя многослойную структуру. Многослойная структура имеет верх 44, низ 45 и первую 46, вторую 47 и третью 48 промежуточные секции, где каждая промежуточная секция 46, 47, 48 образована между двумя смежными слоями.

На верху 40, на первой стороне 36 первого слоя 32, сформированы дипольные вибраторные части. Ниже, в первой промежуточной секции 46 между первым 32 и вторым 33 слоем, сформированы части четырехлистной антенны типа клеверного листа, либо на второй стороне 40 первого слоя 32, либо на первой стороне 37 второго слоя 33. На неиспользуемой стороне вся медь удаляется.

Далее вниз, во второй промежуточной секции 47 между вторым 33 и третьим 34 слоями, петли четырехлистника объединяются таким образом, что каждая петля соединяется с общей питающей линией и общим заземлением посредством сквозных отверстий (не показаны), соединяющих первую 46 и вторую 47 промежуточные секции. Далее формируется объединенная цепь либо на второй стороне 41 второго слоя 33, либо на первой стороне 38 третьего слоя 34. На неиспользуемой стороне вся медь удаляется.

Далее вниз, в третьей промежуточной секции 48 между третьим 34 и четвертым 35 слоями, дипольные вибраторные части объединяются таким образом, что они соединяются с соответствующими питающими линиями и общим заземлением посредством сквозных отверстий (не показаны), соединяющих верх 44 и третью промежуточную секцию 42. Далее, в третьей промежуточной секции 48 формируется питающая линия четырехлистника посредством сквозных отверстий (не показаны), соединяющих вторую 47 и третью 48 промежуточные секции. Питающая линия четырехлистника соединяется с соединителем 49 антенны типа клеверного листа на краю многослойной структуры. Тем самым формируется объединенная цепь либо на второй стороне 42 третьего слоя 34, либо на первой стороне 39 четвертого слоя 35. На неиспользуемой стороне вся медь удаляется.

В низу 45, на второй стороне 43 четвертого слоя 35, формируется дипольная питающая линия для каждого диполя посредством сквозных отверстий (не показаны), соединяющих вторую промежуточную секцию 47 и низ 45. Каждая дипольная питающая линия соединяется с соединителем 50 дипольной антенны (показан только один) на краю многослойной структуры.

Пример того, как могут выглядеть вытравленные вибраторы типа клеверного листа и их питающие сквозные отверстия, показан на фиг.8а. Здесь показана вытравленная четырехлистная антенна 1 типа клеверного листа, содержащая первую 2, вторую 3, третью 4 и четвертую 5 петли. Каждая петля соединена с соответствующим первым 51, вторым 52, третьим 53 и четвертым 54 сквозным отверстием. Эти сквозные отверстия 51, 52, 53, 54 присоединены к одной точке в другой точке, в примере на фиг.7 в другом слое. Предусмотрено также пятое общее центральное сквозное отверстие 55, что в итоге приводит в двум выводам для питания четырехлистной антенны 1 типа клеверного листа, причем в примере на фиг.7 эти выводы доступны через соединитель 49 антенны типа клеверного листа.

Далее на фиг.8b показан пример того, как могут выглядеть вытравленные дипольные вибраторы и их питающие сквозные отверстия. У первого диполя 19 его дипольные вибраторы 22а, 22b соединены с соответствующими первым 56 и вторым 57 дипольными сквозными отверстиями. У второго диполя 20 его дипольные вибраторы 24а, 24b соединены с соответствующими первым 58 и вторым 59 дипольными сквозными отверстиями. Эти сквозные отверстия 51, 52, 53, 54 предпочтительно ведут на другой уровень, как описано в примере по фиг.7, где каждый диполь доступен через соединитель 50, соответствующий сквозным отверстиям 56, 57, 58, 59 каждого диполя.

Вследствие обратимости для описанных свойств передачи всех трехрежимных антенных устройств имеются соответствующие одинаковые свойства приема, как известно специалистам, позволяя трехрежимному антенному устройству как передавать, так и принимать в трех практически некоррелированных режимах работы.

Изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, которые должны рассматриваться только как примеры настоящего изобретения, но могут свободно изменяться в объеме приложенной формулы изобретения.

Например, не обязательно иметь две дискретные дипольные антенны. Для достижения описанных дипольных диаграмм направленности нужно осуществить два электрических диполя, что не означает с необходимостью, что требуются две дискретные дипольные антенны. Два электрических диполя могут быть получены за счет использования только трех дипольных вибраторов - первого 60, второго 61 и третьего 62 дипольного вибратора, каждый из которых проходит наружу от центральной точки, как показано на фиг.9а и 9b. Центральные концы дипольных вибраторов соединены с питающим устройством 63 посредством подходящих питающих проводов 64, 65, 66. Эти три дипольных вибратора 60, 61, 62 проходят таким образом, что между ними образуется угол, по существу равный 60°, т.е. они могут проходить симметрично. В дальнейшем, за положительное направление тока принято направление от центра наружу.

В первом режиме работы, как показано на фиг.9а, первый дипольный вибратор 60 запитывается током, имеющим относительную амплитуду -√2, второй дипольный вибратор 61 запитывается током, имеющим относительную амплитуду √2, а третий дипольный вибратор 62 запитывается током, имеющим относительную амплитуду 0. Получающийся первый электрический диполь 67 (помеченный пунктирными линиями) направлен по существу перпендикулярно к третьему дипольному вибратору 62.

Во втором режиме работы, как показано на фиг.9b, первый дипольный вибратор 60 запитывается током, имеющим относительную амплитуду -1/√2, второй дипольный вибратор 61 запитывается током, имеющим относительную амплитуду -1/√2, а третий дипольный вибратор 62 запитывается током, имеющим относительную амплитуду 1. Получающийся второй электрический диполь 68 (помеченный пунктирными линиями) направлен по существу параллельно к третьему дипольному вибратору 62.

Таким образом получаются два ортогональных электрических диполя 67, 68 с помощью только трех дипольных вибраторов 60, 61, 62.

Возможно также использовать электрические диполи, размещенные по кругу вместо описанной выше антенной конфигурации типа клеверного листа, чтобы реализовать аппроксимацию электрического контура постоянного тока.

В первом варианте по фиг.10а и 10b первый 69, 69', второй 70, 70' и третий 71, 71' электрические диполи, каждый предпочтительно в виде дипольной антенны, размещены в форме равностороннего треугольника 72, 72'. Внутри этого треугольника 72, 72' размещены два более ортогональных электрических диполя (не показаны) любым из ранее описанных способов.

Во втором варианте по фиг.11а и 11b первый, 73, 73', второй 74, 74', третий 75, 75' и четвертый 76, 76' электрические диполи, каждый предпочтительно в виде дипольной антенны, размещены в форме квадрата 77, 77'. Внутри этого квадрата 77, 77' размещены два более ортогональных электрических диполя (не показаны) любым из ранее описанных способов.

В первом случае по фиг.10а и 11а соответствующие дипольные питающие проводящие части 78, 79, 80; 81, 82, 83, 84 размещены в середине каждой стороны треугольника 72 или квадрата 77 соответственно. Это приводит к тому, что каждый отдельный электрический диполь 69, 70, 71; 73, 74, 75, 76 является практически прямым.

Во втором случае по фиг.10b и 11b соответствующие дипольные питающие проводящие части 78', 79', 80'; 81', 82', 83', 84' размещены в каждом углу треугольника 72' или квадрата 77' соответственно. Это приводит к тому, что каждый отдельный электрический диполь 69', 70', 71'; 73', 74', 75', 76' расположен под углом 60° для треугольника и 90° для квадрата.

Соответствующие вышеописанному диполи должны запитываться таким образом, чтобы токи (не показанные на этих чертежах) в диполях были по существу в фазе друг с другом, обеспечивая аппроксимацию электрического контура постоянного тока.

Для примеров по фиг.10а, 10b, 11а и 11b возможны, разумеется, и иные геометрические формы. Что касается описанной выше антенны типа клеверного листа, можно использовать различное число размещенных по кругу электрических диполей. Чем больше используемых электрических диполей, тем более точной становится аппроксимация идеального проводящего кольца. С другой стороны, чем больше используемых электрических диполей, тем более сложной становится антенная структура.

Все описанные плоскости Р, Р', P'', P''' являются воображаемыми и добавлены только для пояснения.

Многослойная конфигурация, описанная со ссылкой на фиг.7, является только примером того, как такое размещение может быть реализовано. Много иных таких конфигураций возможно в объеме изобретения.

Возможно также и много иных конфигураций, которые выполнены планарным методом. Как упомянуто ранее, могут, например, использоваться изогнутые провода.

Все питающие линии, объединяющая цепь и соединители, которые не раскрыты более подробно в описании, относятся к общеизвестному типу, легко проектируются и (или) получаются специалистами.

Антенна типа клеверного листа не является необходимой для осуществления изобретения, сущность этой части антенного устройства согласно настоящему изобретению состоит в обеспечении, по меньшей мере, аппроксимации электрического контура постоянного тока, лежащего в ранее упомянутой плоскости Р четырехлистной антенны типа клеверного листа, которая в более общем виде составляет антенную плоскость Р, в которой лежит результирующий аппроксимированный электрический контур постоянного тока.

Антенна типа клеверного листа согласно приведенным выше вариантам осуществления является предпочтительным путем для обеспечения такой аппроксимации. Число петель клеверного листа может меняться, как упомянуто выше, но не должно быть меньше двух, чтобы обеспечить какой-либо положительный эффект. Петли не должны лежать точно в одной и той же плоскости, но могут слегка отклоняться при сохранении принципа работы. Направление электрического тока может отклоняться от раскрытых.

Изобретение относится к антенному устройству, содержащему средство для обеспечения аппроксимации электрического контура постоянного тока, которая выполнена для обеспечения первой практически тороидальной диаграммы направленности, причем антенное устройство содержит первый и второй электрические диполи, которые размещены по существу ортогонально друг другу и размещены для обеспечения второй и третьей по существу тороидальных диаграмм направленности, каждая из которых по существу ортогональна другой и первой по существу тороидальной диаграмме направленности. Средство для аппроксимации электрического контура постоянного тока содержит, по меньшей мере, две части токовых трактов, в которых ток (I₁, I₂, I₃, I₄) может быть подан к каждой из упомянутых частей, так что токи (I₁, I₂, I₃, I₄) в каждой из упомянутых частей будут практически синфазными друг с другом. 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Антенное устройство, содержащее средство (1, 72, 72', 77, 77') для обеспечения аппроксимации электрического контура постоянного тока, причем аппроксимация электрического контура постоянного тока выполнена для обеспечения по существу тороидальной диаграммы (29) направленности, причем антенное устройство содержит первый (67) и второй (68) электрические диполи, которые размещены практически ортогонально друг другу и выполнены для обеспечения второй (30) и третьей (31) по существу тороидальных диаграмм направленности, каждая из которых по существу ортогональна другой и первой по существу тороидальной диаграмме (29) направленности, отличающееся тем, что упомянутое средство (1, 72, 72', 77, 77') для аппроксимации электрического контура постоянного тока содержит, по меньшей мере, две части (2, 3, 4, 5; 69, 70, 71; 69', 70', 71'; 73, 74, 75, 76; 73', 74', 75', 76') токовых трактов, в которых ток (I₁, I₂, I₃, I₄) может быть подан к каждой из упомянутых частей (2, 3, 4, 5; 69, 70, 71; 69', 70', 71'; 73, 74, 75, 76; 73', 74', 75', 76'), так что ток (I₁, I₂, I₃, I₄) в каждой из упомянутых частей (2, 3, 4, 5; 69, 70, 71; 69', 70', 71'; 73, 74, 75, 76; 73', 74', 75', 76') будет по существу синфазным друг с другом.

2. Антенное устройство по п.1, отличающееся тем, что электрический контур постоянного тока аппроксимируется антенной (1) типа клеверного листа.

3. Антенное устройство по п.2, отличающееся тем, что антенна типа клеверного листа является четырехлистной антенной (1) типа клеверного листа.

4. Антенное устройство по п.1, отличающееся тем, что электрический контур постоянного тока аппроксимируется, по меньшей мере, тремя размещенными по кругу электрическими диполями (69, 70, 71; 73, 74, 75, 76; 69', 70', 71'; 73', 74', 75', 76').

5. Антенное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что каждый из первого и второго электрических диполей (67, 68) образуется посредством дипольной антенны (19, 20), причем каждая дипольная антенна (19, 20) имеет два дипольных вибратора (22а, 22b; 24a, 24b).

6. Антенное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что каждый из первого и второго электрических диполей (67, 68) образован посредством дипольного антенного устройства, содержащего три дипольных вибратора (60, 61, 62), проходящих из центральной точки таким образом, что между ними образуется угол по существу равный 60°, при этом дипольное антенное устройство запитывается так, что образуются электрические диполи (67, 68).

7. Антенное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что антенное устройство изготовлено планарным методом.