ДУБЛЕТ-АНТЕННА Российский патент 2015 года по МПК H01Q11/10 H01Q9/26 

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике, а именно к антенно-фидерным устройствам декаметрового и метрового диапазонов длин волн, и может быть использовано для повышения надежности систем радиосвязи стационарных узлов и объектов связи в условиях отрицательного воздействия различных факторов внешней среды.

Известны дублет-антенны, именуемые также шлейф-вибраторами, предназначенные для повышения надежности систем радиосвязи в сложных внешних условиях эксплуатации, состоящие из двухсекционной активной части шлейф-вибратора (точки А₁-А₂-А₃-А₄-А₅ и В₁-В₂-В₃-В₄-В₅ на фиг.1) в виде симметричного пластинчатого вибратора и пассивной части П-образной формы того же шлейф-вибратора (точки А₂-А₃-А₆-А₈-В₈-B₆-B₃-B₂-B₇-А₇ на фиг.1), выполняемых из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток /1/.

Известны также и другие конструкции дублет-антенн, содержащие активную часть шлейф-вибратора в виде симметричного пластинчатого вибратора и пассивную часть того же шлейф-вибратора П-образной формы, выполняемых из пластинчатых металлических проводов или металлических сеток /2/.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является дублет-антенна /2/, отличающаяся от антенны /1/ несколько другими поперечными размерами используемых в антенне пластинчатых проводов, но в которых не обеспечивается равномерное распределение тока вдоль секций активной части шлейф-вибратора, что приводит к снижению коэффициента усиления всей антенны, и кроме того к ухудшению согласования антенны с фидером.

Для устранения указанных недостатков в конструкции дублет-антенны, имеющей активную часть шлейф-вибратора в виде симметричного пластинчатого вибратора и пассивную часть того же шлейф-вибратора П-образной формы, выполняемых из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих эти провода плоских металлических сеток, симметричный пластинчатый вибратор активной части шлейф-вибратора выполнен в виде трехсекционного пластинчатого вибратора той же геометрической длины, состоящего из трех секций: двух боковых плеч и одной средней секции, в котором центральные жилы кабелей питающего антенну радиочастотного симметричного фидера электрически подключаются к плечам трехсекционного вибратора в точках (А и В на фиг.2 и 3), противоположных концам этих плеч и находящихся на продольной оси этого вибратора, а экранные оболочки электрически подключаются к средней секции в точках (A₀ и В₀ на фиг.2 и 3), лежащих на той же продольной оси и являющихся ближайшими к точкам подключения к плечам трехсекционного пластинчатого вибратора центральных жил кабелей питания, причем края плеч и средней секции в местах электрического подключения центральных жил и экранных оболочек кабелей к трехсекционному вибратору выполняются заостренными.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «новизна».

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «существенные отличия».

На фиг.1 показана электрическая схема дублет-антенны из пластинчатых проводов, принятая в качестве прототипа; на фиг.2 показана электрическая схема дублет-антенны из пластинчатых проводов с введением в активную часть шлейф-вибратора прямоугольной средней секции; на фиг.3 показана электрическая схема заявляемой дублет-антенны из пластинчатых проводов с введением нами в активную часть шлейф-вибратора средней секции и плеч вибратора с заостренностями; на фиг.4 показано распределение тока вдоль активного вибратора дублет-антенны для прототипа и заявляемого устройства.

Примером конкретного выполнения может служить дублет-антенна, показанная на фиг.3, которая содержит активную часть шлейф-вибратора в виде боковых плеч 1 и средней секции 4, пассивную часть шлейф-вибратора, выполненную в виде шлейфа 2, симметричный радиочастотный фидер питания 3, состоящий из двух радиочастотных кабелей питания, подключаемых центральными жилами в точках 5 (А и В) к боковым плечам трехсекционного пластинчатого вибратора, а экранными оболочками в точках 6 (A₀ и В₀) к средней секции 4 трехплоскостного пластинчатого вибратора. Причем подключение центральных жил и экранных оболочек кабелей осуществляется в местах заострений как средней секции, так и плеч симметричного вибратора.

Дублет-антенна работает следующим образом. При подключении радиопередатчика ко входу симметричного фидера 3 высокочастотная энергия распространяется по питающим кабелям в левую и правую секции трехсекционного вибратора 1 через соответствующие точки подключения центральных жил и экранных оболочек к плечам вибратора и к средней секции 4 в виде вытекающих в секции вибраторов токов возбуждения. Эти токи секций активных частей как прототипа, так и заявляемого устройства имеют одинаковое направление. А вот распределение токов вдоль секций, как это видно из фиг.4, различается. Более равномерное, с увеличенной амплитудой распределение токов в заявляемом устройстве обеспечивает существенное увеличение коэффициента усиления антенны по сравнению с прототипом.

Заостренность секций в местах подключения кабелей питания приводит к более равномерному распределению первоначального возбуждающего тока в поперечном направлении. Что также улучшает электрические характеристики антенны.

Проведенные экспериментальные исследования доказали получаемый технический результат: за счет дополнительно введенной средней части в пластинчатом вибраторе дублет-антенны появляется более равномерное распределение тока, приводящее к увеличению коэффициента усиления антенны на 25-30%, а внесение точек питания вглубь вибратора улучшает согласование антенны с фидером и, соответственно, повышает коэффициент бегущей волны на 15-20%.

Таким образом, поставленная цель - разработка устройства, позволяющего существенно повысить эксплуатационные значения коэффициентов усиления антенны и бегущей волны - достигнута.

Технико-экономический эффект, обусловленный применением предложенного устройства, заключается в возможности повысить надежность функционирования сетей и направлений радиосвязи узлов и объектов связи в сложных условиях внешней обстановки.

Количественная величина технико-экономического эффекта от предложенного устройства зависит от способов организации радиосвязи, типа применяемых радиоэлектронных средств, их условий электромагнитной совместимости и внешних условий обстановки.

Источники информации

1. Приемная антенна. Заявка на патент №2119901 от 1972. Франция / Керавенант Б.

2. Дублет-антенна, согнутая из пластин: заявка на патент №2311422 от 1977. Франция / Дубост Г., Хавот Н. Дублет-антенна. Заявка на патент Франция №2279233 от 1976 (прототип).

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антенно-фидерным устройствам декаметрового и метрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в системах радиосвязи стационарных узлов и объектов в условиях отрицательного воздействия внешней среды. Технический результат - повышение коэффициента усиления путем равномерного распределения тока и повышение коэффициента бегущей волны путем улучшения согласования антенны с фидером. Для этого устройство содержит активную часть, содержащую центральную секцию, левую и правую секции, расположенные симметрично относительно центральной оси антенны, и пассивную часть П-образной формы, выполняемые из пластинчатых металлических проводов и симметричного радиочастотного фидера питания, при этом центральная секция расположена на одинаковом расстоянии от боковых секций. 4 ил.

Дублет-антенна, состоящая из активной части - левой и правой боковых секций, симметрично расположенных относительно условной центральной оси антенны, пассивной части П-образной формы, выполняемых из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток и симметричного радиочастотного фидера питания, отличающаяся тем, что активная часть дублет-антенны включает центральную секцию, отстоящую на одинаковом расстоянии от боковых секций, общие геометрические размеры активной части антенны при этом остаются прежними, центральные жилы кабелей питающего антенну симметричного радиочастотного фидера электрически подключаются к боковым секциям активной части антенны, находящихся на продольной оси активной части антенны, а экранные оболочки кабелей электрически подключаются к центральной секции в точках, лежащих на той же продольной оси и являющихся ближайшими к точкам подключения к боковым секциям центральных жил кабелей питания.