Вертикальная широкополосная антенна Советский патент 1992 года по МПК H01Q9/18 

Изобретение относится к антенной тех-. нике, а именно к широкополосным антеннам радиосвязи подвижных объектов

Известны симметричные широкополосные антенны радиосвязи, выполненные в виде биконического вибратора, а также в киде комбинации логопериодическсй антенны и диполя,

Такие антенны обеспечивают радиосвязь в горизонтальном направлении, но слабо излучают в зенит, причем сигнал в

зенитном направлении имеет линейную, а не требующуюся круговую поляризацию.

Известны также широкополосные антенны в виде двухзаходных логарифмических спиралей, расположенных нз конусе.

Эти антенны обеспечивают излучение в зенит электромагнитного поля с круговой поляризацией, но при этом слабо излучают вдоль горизонта.

Известна вертикальная широкополосная антенна, содержащая симметричный вибратор, плечи которого выполнены из

VJ

О vl О О ,vl

проводящих пластин саблевидной формы и подключены к питающему фидеру. Плавное расширение каждой пластины от точки подключения к фидеру позволяет получить высокий уровень согласования в широком диапазоне частот.

Недостатком известной антенны является направленное излучение в горизонтальной плоскости в верхней части частотного диапазона (не круговая диаграмма направленности).

Другой недостаток этой антенны - отсутствие эллиптической поляризации излучения в вертикальном (зенитном) направлении, что не позволяет, например, обеспечить космическую радиосвязь (у известной антенны это поле имеет линейную поляризацию).

Цель изобретения - формирование все- направленной диаграммы направленности с линейной поляризацией в горизонтальной плоскости, эллиптической полрризации излучения в вертикальном направлении и уменьшение габаритных размеров - достигается тем, что в вертикальной широкополосной антенне,содержащей симметричный вибратор, плечи которого выполнены из проводящих пластин саблевидной формы и подключены к питающему фидеру, согласно изобретению каждая пластина саблевидной формы свернута в одном и том же нагфавлении в спираль вокруг общей вертикальной оси, причем одна спираль повернута относительно другой нз 180°, и введен металлический короб, установленный симметрично относительно горизонтальной оси вибратора между его плеч, а питающий фидер размещен внутри плоского металлического короба,

На фиг. 1 представлена схема известной антенны; на фиг. 2 - схема предлагаемой вертикальной широкополосной антенны, на фиг. 3 - диаграммы направленности обеих антенн в горизонтальной плоскости; ьа фиг.

4 - то же. в вертикальной плоскости; на фиг.

5 - поляризационная характеристика поля, излученного предлагаемой антенной в зенит.

Верхнее 1 и нижнее 2 плечи известной антенны (фиг. 1) выполнены из одинаковых проводящих пластин саблевидной формы. Острые концы пластин 3 и 4 подключены к проводам 5 и 6 двухпроводного фидера.

В предлагаемой антенне (фиг. 2) верхнее 1 и нижнее 2 плечо вибратора в отличие от известной антенны свернуты вокруг общей вертикальной оси антенны Е(фиг. 2, вид сверху). Обе спирали имеют одно и то же направление разворота, так как нижнее плечо 2 выполнено как зеркальное изображение верхнего (1). При этом нижнее плечо повернуто относительно верхнего вокруг оси Z на 180°. Между плечами вибратора расположен плоский металлический короб

7, установленный симметрично относительно горизонтальной оси вибратора, предотвращающий изменения емкости между плечами и ухудшение согласования антенны с фидером.

Эти явления могут возникнуть при указанном повороте так как в этом случае изме- няется расстояние между точками, расположенными на соседних краях плеч (точкивиЭ на фиг. 1и2). Однако при наличии

горизонтального металлического короба 7 названные точки одинаково удалены от последнего и в результате закон изменения волнового сопротивления антенны вдоль оси у не нарушается, т.е. предлагаемая антенна имеет такой же высокий уровень согласовэния, как и известная. Чтобы не ухудшить резко уровень согласования антенны с кабелем, максимальный ее радиус должен составлять не менее 10-15% от ее высоты. Ширина металлического короба

должна быть не меньше диаметра антенны. Электрические характеристики антенны, приведенные на фиг. 3-5, получены экспериментально и соответствуют антеннам длиной 1 м Координаты у и z точек, расположенных на внешнем контуре известной антенны, представлены в табл. 1. Координаты ри f точек, расположенных на проекции заявляемой антенны на плоскости XOY, приведены в табл. 2.

Диаграммы направленности предложенной антенны в горизонтальной (фиг. 3) и вертикальной (фиг. 4) плоско стях приведены сплошной линией, известной антенны - пунктиром. Как видно из фиг. 3, диаграммы направленности известной антенны - лишь на частоте 100 МГц близка к круговой, на частоте 200 МГц существенно искажается, а на более высоких частотах имеет однонаправленный характер. У предложенной антенны диаграмма близка к круговой во всем диапазоне.

Поляризационная характеристика заявляемой антенны (фиг. 5) показывает, что ан- тенна имеет эллиптическую поляризацию излучения.

Положительный эффект от использования заявляемой антенны заключается в том, что она может заменить три излучателя: два излучателя для радиосвязи вдоль поверхности земли (например, между судами) в диапазонах 100-300 и 300-600 МГц, и третий излучатель для радиосвязи под большими углами к горизонту (например, между судном и летательным аппаратом или спутником).

Кроме того, достоинством заявляемой антенны являются ее малые поперечные размеры. Как видно из табл. 1 и 2, диаметр предложенной антенны 0.2 м, т.е. в три с лишним раза меньше ширины известной (0,615 м).

Благодаря высоким электрическим характеристикам и малым поперечным размерам антенна может найти широкое применение на судах в качестве многоцелевой антенны СВЧ-Х Ч диапазона для радиосвязи с другими судами, самолетами и спутниками.

Формулэ - зобретения Вертикальная широкополосная антенна, содержащая симметричный вибратор,

плечи которого выполнены из проводящие. пластин саблевидной формы и подключены к питающему фидеру, отличающаяся тем, что, с целью формирования всенаправ- ленной диаграммы направленности с линейной поляризацией в горизонтальной плоскости i эллиптической поляризации излучения в вертикальном направлении и уменьшения габаритных размеров, каждая пластина саблевидной формы свернута в одном и том же напрэвлени в спираль вокруг общей вертикальной оси причем одна спираль повернута относительно другой на 180°, и введен плоский металлический короб, установленный симметрично относительно горизонтальной оси вибратора между его плеч; а питающий фидер размещен внутри плоского металлического короба.

Таблица1

у, град 0 45 90 135 180 225 270 315 350 405 450 495 540 585 р, 8 16 23 31 38 46 54 62 70 77 85 92 100

2

/

Таблица 2

Фиг. /

trtffl J f

} s

cSepxi/ $ 7 f

Риг. г

У /P

-J(

Xf ,°Ь r

titnjHOOS -fK Q MS

,.

/

4

Ь/нооА .гог v,

ог и °М

уноог-f /jf з/j

i99ZOil

osf оог

we

ox

т , .,- . |

ШЙХ-

w

01У« AJ/f/V .

f

.

YPv,,

/,.л--г

.

f: SSCfi.lj

(с / - - Г . .; -,

ГЛ M-(

X

/.-v:;--.x- -

/ {:.. .&. w. / ,

;:: / - --v : . -v .-. : ;

. К .- } /Д /к: л, -I :r-.w

/,.л--г

.

о с;.

ья

о xJ--4c..гм - i i

cM r