Всенаправленная антенная система Советский патент 1992 года по МПК H01Q21/29 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве приемопередающей антенны УВЧ-диапазо на в.системах подвижной радиотелефонной, связи.

Известна кольцевая антенная система, содержащая вертикальную опору диаметром О 0.075Я и равномерно размещенные вокруг этой опоры три вepтиkaльнoycтaнo8 ленных вибраторов на расстоянии OvS/l; друг от друга,

OAfiaKO с увеличением сечения опоры резко увеличивается количество вибраторов в этаже, и если антенная система выполнена

многоэтажной, то количество вибраторов в антенне увеличивается пропорционально количеству этажей.

Известна система подвижной радиотелефонной связи Алтай-ЗМ. являющаяся многоствольной системой связи. Антенная система центральной станции одного ствола состоит из двух 4-этажных антенн с пространственным разносом (1.5-2.0) Я ,установленных на одной типовой стойке длиной 12 Я и сечением (0.24 Я X 0.24) Я .Каждая 4-этажная антенна содержит вертикально установленные на блоковых гранях типовой

стойки no четыре типовых волновых вибратора в каждом этаже.

Недостатками таких антенных систем являются громоздкость из-за большого числа вибраторов, большой вес. а также большая стоимость антенной системы одного ствола. При установке меньшего количества вибраторов в этаже, например двух, установленных на противоположных гранях типовой стойки, резко увеличивается неравномерность диаграммы направленных (ДН) в горизонтальной плоскости.

Наиболее близкой к предлагаемой является ненаправленная антенна, содержащая первый и второй плоские рефлекторы, закрепленные своими вертикальными кромками на вертикальной опоре, и первый и второй вибраторы, установленные над соответствующими плоскими рефлекторами симметрично относительно оси вертикальной опоры в одной горизонтальной плоскости, причем вибраторы в этаже обращены в противоположные стороны.

Недостатком указанной антенны является ее громоздкость для опор малого диаметра и узкополосность для опор большого сечения, так как при выбранном расстоянии между центрами вибраторов, кратном целому числу волн К Я , необходимы размеры рефлекторов А и более, где характерна большая разность амплигудных уровней парциальных ДН каждого излучателя для азимутальных углов, при которых уровни амплитуд, излучаемых каждь1м излучателем в этих направлениях, находятся в противофазе.

Для такой антенны характерно создание парциальных ДН специальной формы для каждого излучателя, установленного на рефлекторе, а с увеличением размеров рефлектора необходимо увеличить диаметр опоры, при этом увеличивается расстояние К А , парусность конструкции и соответственно нагрузка на опору при построении многоэтажной антенны.

Целью изобретения является улучшение равномерности ДН в горизонтальной плоскости антенны из двух вибраторов в этаже при диаметре вертикальной опоры (0,18-0,24) А .

Цель достигается тем, что во всенаправленной антенной системе, содержащей первый и второй плоские рефлекторы, закрепленные своими вертикальными кромками на вертикальной опоре, и первый и второй вибраторы, установленные над соответствующими плоскими рефлекторами симметрично относительно оси вертикальной опоры в одной горизонтальной плоскости и обращенные в противоположные стороны, вибраторы выполнены в виде волног вых шунтовых симметричных вибраторов, фланцы которых закреплены на плоских рефлекторах, длина вертикальных кромок которых равна длине волнового шунтового симметричного вибратора, а расстояние от внешних кромок до поверхности вертикальной опоры равно (0,1-0,25) А , при этом

плоские рефлекторы параллельно смещены относительно параллельной им плоскости симметрии вертикальной опоры и расстояние между центрами волновых шунтовых симметричных вибраторов равно (0,5-0,6)

А . Кроме того, введены вертикальные металлические пластины шириной (0,05-0,07)А закрепленные вдоль образующей вертикальной опоры, и вертикальный металлический трос, размещенный на расстоянии

(0,25-0,4) А от поверхности вертикальной опоры и на расстоянии (0,25-0,5) А от центров волновых шунтовых симметричных вибраторов в плоскости вертикальных металлических пластин симметрично относительно оси вертикальной опоры.

На фиг. 1 изображена всенаправленная антенная система из двух 4-этажных антенн на вертикальной опоре диаметром (0,180,24)А ; на фиг.2 - конструкция всенаправленной антенны с подъемным устройством; на фиг.З - экспериментальные ДН всенаправленной антенной системы в горизонтальной плоскости одного этажа всенаправленной антенной системы из

двухтиповых волновых вибраторов в этаже, установленных на опоре диаметром (0,1850,24) А , и парциальные ДН в горизонтальной плоскости каждого вибратора, установленного на фланце, равном длине

вибратора; на фиг.4 - экспериментальные ДН всенаправленной антенной системы в горизонтальной плоскости одного (верхнего) этажа 4-этажной антенны с тросом диаметром 16 мм, расположенным на

расстоянии (0,3-0,37) А от опоры за фланцами вибраторов с металлическими пластинами шириной (0,05-0,062) А ; на фиг.5 экспериментальные ДН 4-этажной всенаправленной антенной системы в горизонтальной плоскости, когда вибратору в этаже устанрвлены на металлических пластинах шириной 0,12 А и длиной, равной длине вибратора с металлическим тросом диаметром 16 мм, расположенным вдоль всей опоры.

Всенаправпенная антенная система со, держит первый и второй плоские рафлекторы 1, закрепленные своими вертикальными

кромками на вертикальной опоре 2 диаметром (0,18-0,24) А , и первый и второй волновые шунтовые симметричные вибраторы 3, установленные над соответствующими плоскими рефлекторами 1 симметрично относительно оси вертикальной опоры в одной горизонтальной плоскости. Вибраторы 3 обращены в противоположные стороны. При этом плоские рефлекторы 1 параллельно смещены относительно параллельной им плоскости симметрии вертикальной опоры и расстояние между центрами волновых симметричных вибраторов равно (0,5-0,6) Я . Фланцы вибраторов 3 закреплены на плоских рефлекторах 1, длина вертикальных кромок которых равна длине волнового шунтового симметричного вибратора, а расстояние от внешних кромок до поверхности вертикальной опоры равно (0,1-0,25) Я . Для обслуживания антенны используется конструкция подъемного устройства 4 с лебедкой 5, на которую наматывается металлический трос 6. Такое устройство представляет собой небольшую платформу (раму) для размещения на ней человека, обслуживающего антенную систему при монтаже или ремонте. Платформа 4 для размещения на ней человека перемещается вверх вдоль опоры 2 с помощью лебедки 5, некоторую наматывается трос 6. проходящий через блоки 7, yctaнoвлeнныe на концах траверсы 8, установленной на верхнем конце опоры 2. На другом конце трос б закреплен на свободно вращающемся блоке 9 с противовесом 10, установленном на рйме платформы 4. Блок 9 перемещается по направляющей металлической пластине 11 шириной(0,05-0,07)Я , приваренной к ОПОре вдоль всей вертикальной опоры 2. С дру гой стороны опоры 2 приварена такая же направляющая пластина 11, служащая как направляющая для двух спаренных блоков 12. жестко закрепленных на раме платформы. Металлический трос 6 лебедки проходит в плоскости вертикальных металлических пластим 11 по всей длине опоры на расстоянии (0.25-0,4) Я от поверхности вертикальной опоры 2.

Всенаправленная антенная система работает следующим образом.

Вибраторы 3 одного этажа вертикально расположены вокруг вертикальной опоры 2 и создают в горизонтальной плоскости поле. koTopoe имеет максимумы и минимумы, не превышающие в некоторых азимутальных направлениях 6 дБ. За счет несимметрии парциальной .ДН относительно центральных осей опоры каждого излучателя и за счет того, что расстояние между фазовыми центрами не кратное 0,5 Я (0,550,6) Я , то при формировании суммарной ДН одного этажа антенны возникают зоны интерференции с ослаблением излучения в некоторых азимутальных направлениях по отношению к максимуму под углами 15-30° относительно центральных осей конструкции.

Расположение конструкции платформы и расположение троса и направляющих пластин относительно вибраторов в этаже выбрано таким, что трос располагается симметрично с двух сторон относительно оси вертикальной опоры и находится за фланцами вибраторов в плоскости, проходящей через центр опоры и плоскости направляющих пластин, образуя с кромками направляющих пластин дополнительный переотражатель, который выравнивает парциальную ДН каждого вибратора и позволяет получить улучшение неравномерности ДН .в горизонтальной плоскости одного этажа и многоэтажной антенны в целом до Е/Емакс 2,2 дБ.

В рабочем положении, когда работает антенна, платформа находится у основания антенной опоры и тогда трос б проходит вдоль всей опоры на расстоянии (0,25-0,4) Я и находится в зоне облучения вибраторов, поэтому он и направляющие пластины 11 участвуют в формировании ДН антенны.

Использование троса с лебедкой улучшается равномерность ДН одного этажа, поэтому такое устройство целесообразно применять в многоэтажных антеннах, позволяющих получить больший коэффициент усиления антенны, чем у одного этажа, обеспечивающего большую дальность радиосвязи.

Формула изобретения

Всенаправленная антенная система, содержащая первый и второй плоские рефлекторы, закрепленные своими вертикальными кромками на вертикальной опоре, и первый И второй вибраторы, установленные над соответствующими плоскими рефлекторами симметрично относительно оси вертикальной опоры в одной горизонтальной плоскости, отличающаяся тем, что, с целью улучшения равномерности диаграммы направленности в горизонтальной плоскости при диаметре вертикальной опоры (0,18-0,24) Я , где Я - рабочая длина волны, вибраторы выполнены в виде волновых шунтовых симметричных вибраторов, фланцы которых закреплены на плоских рефлекторах, длина вертикальных кромок которых равна длине волнового шунтового симметричного вибратора, а расстояние от внешних кромок до поверхности вертикальной

опоры равно (0,1-0,25) А, при этом плоские рефлекторы пардллельно смещены относительно параллельной им плоскости симметрии вертикальной опоры и расстояние между центрами волновых шунтовых симметричных вибраторов равно (0,5-0,6) Я , введены вертикальные металлические пластины шириной |0,05-0,07) Л , закрепленные вдоль образующей вертикальной

опары, и вертикальный металлический трос, размещенный на расстоянии (0,25-0,4) Я от поверхности вертикальной опоры и на расстоянии ( 0,25-0,5 )Я от центров волновых шунтовых симметричных вибраторов в плоскости вертикальных металлических пластин, симметрично относительно оси вертикальной опоры.

tin

Ч

ттлтт

Фиг. I

w

vo

/ f/-frff

frr/fr

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к всенаправленным антеннам. Цель изобретения - улучшение равномерности диаграммы направленности в горизонтальной плоскости при диаметре вертикальной опоры

hiT .

т 6

-r

Фиг2

tw

fo

« . ttfflteXKfO

лв.

U0.

3

tf(.

no

.

- - П/ t/ f л

.