КОМБИНИРОВАННАЯ ШИРОКОПОЛОСНАЯ АНТЕННА Российский патент 2009 года по МПК H01Q5/00 

Изобретение относится к антенной технике. Комбинированная широкополосная антенна является двухдиапазонной антенной, которая может использоваться в приемопередающих радиосистемах KB или УКВ диапазонов.

Для расширения перекрываемого диапазона частот было разработано множество комбинированных двухдиапазонных антенн.

Известна комбинированная антенна, состоящая из логопериодической антенны и диполя - патент GB 1485801, от 14.09.1977, H01Q 5/00.

Данная комбинированная антенна состоит из логопериодической антенны, на конце траверсы которой расположен диполь в виде двух элементов типа «галстук-бабочка».

Недостатком известной комбинированной антенны является узкий диапазон перекрытия низких частот, а также невозможность практического изготовления подобной конструкции для полного перекрытия KB диапазона.

Известна также широкополосная антенна - патент US 6,057,805 от 03.10.1996 H01Q 11/10, которая содержит антенный элемент определенной формы, включающий первый комплект находящихся напротив друг друга треугольных и в значительной степени плоских элементов определенной формы, выступающих в противоположных направлениях и имеющих соответствующие апексы, соединенные с соответствующими элементами продолговатых токопроводящих устройств (проводников), и второй комплект находящихся напротив друг друга прямоугольных антенных элементов определенной формы, соединенных соответствующим образом только с соответствующими элементами указанных противоположных антенных элементов определенной формы первого комплекта в наиболее удаленных от центра концах их базовых звеньев, и растянутых в плоскости перпендикулярно к общей плоскости указанных антенных элементов указанного первого комплекта и логопериодическое дипольное антенное полотно, соединенное соответствующим образом с указанным первым комплектом антенных элементов, посредством указанных соответствующих токопроводящих устройств (проводников).

Недостатком данной антенны является неравномерность перекрытия низкочастотного диапазона, невозможность применения для работы на низких частотах KB диапазона, несмотря на большие размеры низкочастотного диполя.

Известна широкополосная антенна - патент US 6,208,306 от 16.04.1999 H01Q 1/48, которая является более усовершенствованным вариантом вышеназванной широкополосной антенны (патент US 6,057,805).

Данная широкополосная антенна содержит логопериодическую антенну и низкочастотный диполь, первые треугольные элементы которого имеют индуктивную нагрузку, как элемент шунтирования, а вторые треугольные элементы подключены к логопериодической антенне через конденсаторы.

К недостаткам этой широкополосной антенны относятся ее огромные габариты, так как и первые, и вторые треугольные элементы соединены соответствующими им плоскими антенными полотнами. Несмотря на огромные габариты, данная широкополосная антенна практически не работает на частотах меньше 15 МГц.

Цель изобретения - создание малогабаритной комбинированной широкополосной антенны, работающей в KB диапазоне без провалов, перекрывающей диапазон от 3 МГц до 30 МГц с КСВ не более трех, состоящей из логопериодической антенны и диполя с уменьшенными габаритами.

Сущностью изобретения является комбинированная широкополосная антенна, содержащая логопериодическую антенну, кабель питания логопериодической антенны, широкополосный диполь, кабель питания и согласующий трансформатор широкополосного диполя, отличающаяся тем, что содержит мачту, вершина которой расположена выше логопериодической антенны, механическое соединение широкополосного диполя с траверсой логопериодической антенны позади рефлектора логопериодической антенны, откуда проводники широкополосного диполя расходятся по направлению к концам рефлектора логопериодической антенны, после чего идут по направлению к верхней части мачты, затем поворачивают по направлению к концам самых коротких директоров логопериодической антенны, а потом поворачивают навстречу друг другу и соединяются между собой через активное сопротивление.

Таким построением комбинированной широкополосной антенны достигается технический результат, уменьшаются габариты, так как широкополосный диполь расположен над логопериодической антенной, практически в проекции площади антенного полотна логопериодической антенны, уменьшается неравномерность формы сигналов в диапазоне от 3 до 30 МГц.

При желании такую же конструкцию можно использовать, например, и в УКВ диапазоне. Для этого необходимо уменьшить размеры логопериодической антенны и широкополосного диполя соответственно диапазону частот, который необходимо перекрыть.

На чертежах изображено:

На Фиг.1 - комбинированная широкополосная антенна.

На Фиг.2 - график КСВ широкополосного диполя и логопериодической антенны.

На Фиг.1 комбинированная широкополосная антенна содержит: траверсу 1, рефлектор 2, вибраторы 3, директора 4, соединительные диэлектрические растяжки 5, мачту 6, устройство 7 подключения вибраторов 3, кабель 8 питания логопериодической антенны, растяжки 9 траверсы 1, проводники 10 широкополосного диполя, кабель 11 питания широкополосного диполя, согласующий трансформатор 12, диэлектрические растяжки 13, устройство 14 электрического подключения широкополосного диполя, активное сопротивление 15, самый короткий директор 16.

В соответствии с изобретением был изготовлен опытный образец комбинированной широкополосной антенны. Для придания жесткости комбинированной широкополосной антенне, траверсу 1, рефлектор 2 и первый самый короткий директор 16 изготовили из алюминиевых трубок. При соответствующем соединении этих элементов получили несущий каркас как для логопериодической антенны, так и для всей комбинированной широкополосной антенны. Концы рефлектора 2 соединили с соответствующими концами самого короткого директора 16 посредством соединительных диэлектрических растяжек 5, вибраторы 3 и директора 4 изготовили проволочными для уменьшения массы конструкции, а для сохранения конфигурации логопериодической антенны их концы механически соединили с соединительными диэлектрическими растяжками 5.

Траверса 1 была установлена на основной мачте. Как показано на фиг.1, комбинированная широкополосная антенна содержит мачту 6, вершина которой расположена выше логопериодической антенны и является продолжением основной мачты. Для устранения провисания траверсы 1 конструкция снабжена растяжками 9, соединяющими траверсу 1 с вершиной мачты 6. Согласующий трансформатор 12 расположен позади рефлектора 2, в непосредственной близости с устройством 14 электрического подключения широкополосного диполя, которое механически соединено с траверсой 1 посредством диэлектрических растяжек 13. Комбинированная широкополосная антенна также содержит механические крепления проводников 10 широкополосного диполя с концами рефлектора 2 логопериодической антенны, с верхней частью мачты 6, с концами самого короткого директора 16 посредством диэлектрических растяжек 13. Концы проводников 10 широкополосного диполя соединены между собой через активное сопротивление 15 в виде катушки.

Проведенные испытания опытного образца показали, что усиление комбинированной широкополосной антенны в диапазоне 3-14 МГц составляет 4-6 децибел, а в диапазоне 13-30 МГц составляет 12 децибел, диапазон от 3 до 30 МГц полностью перекрывается без резонансных пиков и провалов, что отражено на графике КСВ - Фиг.2:

1 - характеристика по КСВ широкополосного диполя;

2 - характеристика по КСВ логопериодической антенны.

Были также опробованы другие варианты построения конструкции комбинированной широкополосной антенны, где устройство 14 электрического подключения широкополосного диполя механически соединено с траверсой 1 посредством диэлектрической планки, где вместо диэлектрических растяжек 13 были использованы другие диэлектрические устройства. Но оптимальным вариантом была признана конструкция комбинированной широкополосной антенны, в которой широкополосный диполь закреплен над логопериодической антенной посредством диэлектрических растяжек 13.

Конструкция антенны получилась малогабаритной, легкой по весу, разборной, удобной при транспортировке, имеющей малую парусность, с достаточной жесткостью, с отличными электротехническими характеристиками.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции антенны. Комбинированная широкополосная антенна может быть использована в приемопередающих радиосистемах KB или УКВ диапазонов. Комбинированная широкополосная антенна содержит логопериодическую антенну, кабель питания логопериодической антенны, широкополосный диполь с согласующим трансформатором, который расположен позади рефлектора, а также мачту, вершина которой расположена выше логопериодической антенны, при этом мачта механически соединена с широкополосным диполем логопериодической антенны, проводники которого крепятся с концами рефлектора и с верхней частью мачты, откуда поворачивают по направлению к концам самых коротких директоров логопериодической антенны, а затем навстречу друг другу и соединяются между собой через активное сопротивление. Широкополосный диполь расположен над логопериодической антенной практически в проекции площади антенного полотна логопериодической антенны. Конструкция антенны малогабаритна, легка по весу, является разборной, удобна при транспортировке, имеет малую парусность, с достаточной жесткостью, обладает высокими электротехническими характеристиками. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комбинированная широкополосная антенна, содержащая логопериодическую антенну, кабель питания логопериодической антенны, широкополосный диполь, кабель питания и согласующий трансформатор широкополосного диполя, отличающаяся тем, что содержит мачту, вершина которой расположена выше логопериодической антенны, механическое соединение широкополосного диполя с траверсой логопериодической антенны позади рефлектора логопериодической антенны, откуда проводники широкополосного диполя расходятся по направлению к концам рефлектора логопериодической антенны, после чего идут по направлению к верхней части мачты, затем поворачивают по направлению к концам самых коротких директоров логопериодической антенны, а потом поворачивают навстречу друг другу и соединяются между собой через активное сопротивление.

2. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что широкополосный диполь расположен над логопериодической антенной.

3. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что мачта, вершина которой расположена выше логопериодической антенны, является продолжением основной мачты.

4. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что содержит устройство электрического подключения широкополосного диполя, механически соединенное с траверсой посредством диэлектрических растяжек.

5. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что содержит устройство электрического подключения широкополосного диполя, механически соединенное с траверсой посредством диэлектрической планки.

6. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что содержит механическое крепление проводников широкополосного диполя с концами рефлектора логопериодической антенны посредством диэлектрических растяжек.

7. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что содержит механическое крепление проводников широкополосного диполя с верхней частью мачты посредством диэлектрических растяжек.

8. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что содержит механическое крепление широкополосного диполя с концами самого короткого директора логопериодической антенны посредством диэлектрических растяжек.

9. Комбинированная широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что широкополосный диполь закреплен над логопериодической антенной посредством диэлектрических растяжек.