ШЛЕЙФОВАЯ АНТЕННА Российский патент 2011 года по МПК H01Q7/00 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано на всех воздушных и морских судах и кораблях, а также на обитаемых подводных аппаратах.

В тех случаях, когда на судах или кораблях нет возможности устанавливать выступающие связные антенны, например штыревые антенны, используют для связи слабовыступающие, распространенные вдоль металлической поверхности шлейфовые антенны. Принцип работы и описание антенн приведен в учебнике «Антенны летательных аппаратов», Резников Г.Б., «Советское радио», Москва, 1967 г. На рис.7.1.б рассмотрена П-образная замкнутая антенна, где длина антенны L гораздо больше ее высоты Н, при этом высота антенны значительно меньше длины рабочей волны сигнала. Значение первого последовательного резонанса рабочей частоты определяется высотой вертикальных частей такой антенны и длиной горизонтальной части. Указанный вариант есть частный случай антенны, у которой концы шлейфа подсоединяются к корпусу через реактивное сопротивление - индуктивность, служащее для настройки антенны. Однако такая антенна может работать на одной рабочей частоте.

Ближайшим аналогом (прототипом) заявленного изобретения является «Шлейфовая антенна» по патенту РФ №2148879. Антенна - прототип содержит основной вертикальный провод, возбуждаемый генератором, заземленный второй вертикальный провод, и горизонтальный провод, соединенный гальванически с вершинами вертикальных проводов. Кроме того, в горизонтальный провод включена изоляционная вставка, делящая этот провод на два неравных участка так, что сумма электрических длин основного вертикального провода и примыкающего к нему участка горизонтального провода, покрытых диэлектрической оболочкой, составляет четверть рабочей длины волны.

Недостатком такой конструкции является узкополосность, наличие одного последовательного рабочего резонанса.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона рабочих частот без изменения габаритов антенны - ее длины и высоты. Для решения поставленной задачи в шлейфовой антенне, содержащей основной вертикальный провод, возбуждаемый генератором, заземленный в основании второй вертикальный провод и горизонтальный провод с разрывом, делящий горизонтальный провод на две неравные части так, что сумма электрических длин основного вертикального провода и примыкающего к нему участка горизонтального провода составляет четверть длины волны λ1, согласно изобретению в разрыв горизонтального провода введен короткозамкнутый четвертьволновый шлейф длины волны λ1, что позволяет с учетом электрических длин вертикальных проводов и горизонтального провода с учетом длины шлейфа настроить шлейфовую антенну на половину длины волны λ3. Кроме того, между вертикальными проводами введен третий вертикальный провод, заземленный в основании и соединенный с горизонтальным проводом короткозамкнутым полуволновым шлейфом, настроенным на длину волны λ2, что позволяет настроить шлейфовую антенну с учетом электрических длин основного вертикального провода, горизонтального провода до вновь введенного третьего вертикального провода и самого третьего вертикального провода на половину длины волны λ2, где λ1<λ2<λ3.

Заявителю и авторам неизвестны технические решения, содержащие признаки, эквивалентные признакам заявляемой антенны, а также неизвестны аналогичные технические решения из других областей техники, обладающие свойствами заявляемого объекта. Таким образом, заявляемое техническое решение, по мнению авторов и заявителя, удовлетворяет критерию «существенные отличия».

На фиг.1 изображена схема шлейфовой антенны, которая состоит из первого вертикального провода 1, питаемого генератором, второго вертикального провода 2, горизонтального провода 3 с разрывом 4, четвертьволнового шлейфа 5, включенного в разрыв 4, третьего вертикального провода 6, заземленного в основании и соединенного с горизонтальным проводом 3 в точке 7 полуволновым шлейфом 8.

Такая антенна имеет несколько рабочих диапазонов частот и работает следующим образом.

Вертикальный провод 1 и часть горизонтального провода 3 до шлейфа 5 образуют излучатель, настроенный на рабочую частоту f1. Короткозамкнутый четвертьволновый шлейф 5, настроенный на частоту f1, имеет на этой частоте высокое сопротивление и устраняет шунтирование части горизонтального провода 3, шлейфа 8, вертикальных проводов 2 и 6. Вертикальный провод 1, часть горизонтального провода 3 со шлейфом 5, вертикальный провод 6 и шлейф 8 образуют излучатель, настроенный на рабочую частоту f2. Короткозамкнутый полуволновый шлейф 8, настроенный на рабочую частоту f2, имеет на этой частоте сопротивление, близкое к нулю, чем обеспечивается контакт части горизонтального провода 3 с третьим вертикальным проводом 6 в точке 7. Первый вертикальный провод 1, горизонтальный провод 3, четвертьволновый шлейф 5 и второй вертикальный провод 2 образуют излучатель, настроенный на рабочую частоту f3. Полуволновый шлейф 8 имеет на рабочей частоте f3 высокое сопротивление, чем устраняет шунтирующее действие третьего вертикального провода 6.

На фиг.2 приведена характеристика шлейфовой антенны, где на частотах f3, f2 и f1 имеются резонансы с коэффициентами стоячей волны, близкими к единице, что говорит о расширении рабочего диапазона частот по сравнению с прототипом.

Шлейфовая антенна включает в себя возбуждаемый генератором первый вертикальный провод, заземленный в основании второй вертикальный провод, горизонтальный провод, соединенный с вершинами вертикальных проводов и имеющий разрыв, разделяющий горизонтальный провод на две неравные части так, что сумма электрических длин первого вертикального провода и примыкающего к нему участка горизонтального провода составляет четверть длины волны λ1. Части горизонтального провода в разрыве соединены введенным короткозамкнутым четвертьволновым шлейфом, настроенным на длину волны λ1. При этом электрическая длина вертикальных проводов и горизонтального провода составляет половину длины волны λ3. Между вертикальными проводам введен третий вертикальный провод, заземленный в основании, в точке горизонтального провода, в которой длина первого и третьего вертикальных проводов и часть горизонтального провода между ними составляют половину длины волны λ2, а между вершиной третьего вертикального провода и горизонтальным проводом введен короткозамкнутый полуволновый шлейф, настроенный на длину волны λ2. Технический результат - расширение диапазона рабочих частот без изменения габаритов антенны. 2 ил.

Шлейфовая антенна, включающая в себя возбуждаемый генератором первый вертикальный провод, заземленный в основании второй вертикальный провод, горизонтальный провод, соединенный с вершинами первого и второго вертикальных проводов и имеющий разрыв, разделяющий горизонтальный провод на две неравных части, так что сумма электрических длин первого вертикального провода и прилегающего к нему участка горизонтального провода составляет четверть длины волны λ1, отличающаяся тем, что части горизонтального провода в разрыве соединены введенным короткозамкнутым четвертьволновым шлейфом, настроенным на длину волны λ1, при этом электрическая длина первого и второго вертикальных проводов и горизонтального провода составляют половину длины волны λ3, между первым и вторым вертикальными проводами введен третий вертикальный провод, заземленный в основании и соединенный с горизонтальным проводом короткозамкнутым полуволновым шлейфом, настроенным на длину волны λ1.