АНТЕННА Российский патент 2013 года по МПК H01Q9/00 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антеннам сферическо-спиральной конструкции, и может быть использовано в составе беспроводных систем связи и передачи данных, а также в системах телеметрии.

На сегодняшний день одной из проблем в антенной технике является создание малых антенн (характерный размер таких антенн меньше половины длины волны, соответствующей резонансной частоте антенны). Известные принципы построения малых антенн приведены в [1]. Все малые антенны имеют один существенный недостаток - сложность их согласования с кабелем, к которому подсоединяется данная антенна.

Наиболее близкой к заявляемой, выбранной в качестве прототипа, является антенна сферическо-спиральной конструкции, включающая плоский экран и четыре ветви излучающих спиралей, соединенные между собой в верхней части полусферы, причем одна из ветвей со второго конца присоединена к подводящему кабелю, а остальные три ветви вторыми концами присоединены к экрану, способ построения и расчет которой приведен в [2]. Такая антенна, как показано в [2], является наиболее эффективной по соотношению коэффициента усиления и габаритов, однако она, как и другие малые антенны, сложно согласовывается с подводящим кабелем. В метровом диапазоне частот полоса частот, в которой выполняется согласование антенны, составляет 2-3% по уровню КСВн=2. Также недостатком антенны - прототипа является неустраненный антенный эффект кабеля [3], т.е. сильная зависимость характеристик антенны от длины и положения подводящего кабеля.

Для устранения указанных недостатков антенны - прототипа была поставлена задача создания малой антенны сферическо-спиральной конструкции, обладающей улучшенными свойствами согласования и сниженным антенным эффектом кабеля без увеличения ее внешних габаритов.

Для решения поставленной задачи между первым экраном антенны и полусферой, на которой расположены ветви излучающих спиралей (четырехзаходная спираль), дополнительно введен второй экран в форме круглого конуса, который расположен достаточно близко к виткам антенны. Второй экран своим основанием (основание образующего его конуса) жестко закреплен па первом экране, т.е. основание конуса лежит в одной плоскости с главным экраном. При этом металлический конус сделан усеченным сверху, чтобы он воздействовал только на нижние части ветвей спирали и не оказывал влияния на верхние части ветвей. Точное расстояние от образующей конуса до витков антенны определяется экспериментально при окончательной настройке антенны.

Введение второго экрана внутрь антенны расширяет полосу согласования антенны в полтора раза.

Также, согласно изобретению, между плоским экраном антенны и вторым экраном дополнительно содержится устройство уменьшения антенного эффекта кабеля петлевого типа, представляющее из себя несколько витков кабеля на диэлектрическом сердечнике, аналогичное предложенному в [3] («катушка из кабеля без магнитопровода»). Использование данного устройства внутри антенны уменьшает зависимость характеристик антенны от длины и положения подводящего кабеля.

Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежа.

Антенна (фиг.1) содержит плоский металлический круглый экран 1, жестко закрепленный на нем металлический экран в форме усеченного круглого конуса 2, коаксиальный разъем 5, закрепленный своим корпусом на экране 1, четырехзаходная спираль 4, витки которой жестко закреплены нижними концами на экране 1, а верхними концами - друг к другу, устройство уменьшения антенного эффекта кабеля петлевого типа 3, включающее диэлектрический сердечник и намотанный на него в несколько витков коаксиальный кабель, экран которого с обоих концов припаян к экрану 1, а центральная жила которого закреплена одним концом на коаксиальном разъеме 5 и другим концом на нижнем конце одного из витков четырехзаходной спирали 4.

Жесткое скрепление экранов 1 и 2 между собой, витков четырехзаходной спирали 4 между собой, четырехзаходной спирали 4 и экрана 1, а также центральной жилы коаксиального кабеля к разъему 5 и к одному из витков четырехзаходной спирали 4 может быть выполнено любым известным способом, обеспечивающим электропроводность (к примеру, с использованием процесса пайки). В качестве коаксиального разъема может быть использован любой известный разъем, к примеру, разъем N-типа. В качестве коаксиального кабеля может быть использован любой известный коаксиальный кабель, к примеру, кабель типа РК 50-2-22.

Для повышения жесткости конструкции дополнительно может быть выполнено заполнение пространства между экраном в форме усеченного круглого конуса 2 и четырехзаходной спиралью 4 любым радиопрозрачным твердым материалом (к примеру, пенопластом).

Таким образом, предложенная антенна сферическо-спиральной конструкции по сравнению с антенной-прототипом обладает улучшенными свойствами согласования и сниженным антенным эффектом кабеля, при этом ее внешние габариты по сравнению с габаритами антенны-прототипа не изменились, т.е. была сохранена высокая эффективность по соотношению коэффициента усиления и габаритов, присущая сферическо-спиральным антеннам.

Список литературы

1. Miron D. Small antenna design // British Library Cataloguing-in-Publication data, Elsevier Inc., 2006.

2. Best S. The Radiation Properties of Electrically Small Folded Spherical Helix Antennas // IEEE Transactions on antennas and propagation. Vol.52, No. 4, April 2004.

3. Гречихин А., Проскуряков Д. Антенный эффект фидера. - М.: Радио, 2000, №12, с.56-58; 2001, №1, с.64-66, №3, с.67.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антеннам сферическо-спиральной конструкции, и может быть использовано в составе беспроводных систем связи и передачи данных, а также в системах телеметрии. Антенна включает плоский экран и четыре ветви излучающих спиралей, соединенные между собой в верхней части полусферы, одна из ветвей вторым концом присоединена к подводящему кабелю, а остальные три ветви вторыми концами присоединены к экрану, антенна дополнительно содержит второй экран в форме усеченного круглого конуса, расположенный между плоским экраном и полусферой достаточно близко к виткам антенны. Между плоским экраном и вторым экраном антенна дополнительно содержит устройство уменьшения антенного эффекта кабеля петлевого типа, представляющее из себя три витка кабеля на диэлектрическом сердечнике. Технический результат заключается в улучшении согласования антенны и уменьшении зависимости характеристик антенны от длины и положения подводящего кабеля при сохранении внешних габаритов антенны. 1 ил.

Антенна сферическо-спиральной конструкции, включающая плоский экран и четыре ветви излучающих спиралей, соединенные между собой в верхней части полусферы, причем одна из ветвей вторым концом присоединена к подводящему кабелю, а остальные три ветви вторыми концами присоединены к экрану, отличающаяся тем, что антенна дополнительно содержит второй экран в форме усеченного сверху круглого конуса, расположенный между плоским экраном и полусферой, и устройство уменьшения антенного эффекта кабеля петлевого типа, расположенное между плоским экраном и вторым экраном, представляющее из себя кабель, намотанный на диэлектрический сердечник.