Антенна Советский патент 1933 года по МПК H01Q7/00 

Одна из причин затруднений при приеме коротких волн заключается в явлении замирания. С другой стороны, одна из причин этого явления заключается во вращении плоскости поляризации входящих волн, которые поэтому принимаются лучше или хуже в зависимости от того, насколько эта плоскость отличается от той плоскости поляризации, для которой конструирована приемная антенна.

Согласно изобретению, антенна состоит из одной проволоки, которая перегибается на расстояниях, равных длине полуволны, таким образом, чтобы каждый последующий отрезок находился в плоскости, перпендикулярной к плоскости предыдущего отрезка, образуя спиралеобразную ломаную линию, шаг которой равен четверти волны, а ось совпадает

482

С направлением распространения излучения, сторона же основания той призматической поверхности, на которой лежит провод антенны, равна полуволне, умноженной на косинус тридцати градусов.

Обоснование такой формы выполнения антенны заключается в следу1Ьщем.

Пусть первый элемент антенны, например, вертикальный, имеет длину, равную одной полуволне. Входящая волна, у которой электрическое поле составляет с вертикалью угол 5, будет индуктировать в этом элементе электродвижущую силу согласно формуле:

ei A cos (л costp,

где ш-угловая частота, а f-время.

Если поместить позади этого элемента (считая но направлению распространения волны), на расстоянии 1/4 длины волны от него второй элемеят, одина1 о,вый с первь1м, но расположенньАй гори- I зонтально, то электродвижущая сила, индуктированная в этом последнем проводнике, будет равняться: , 2 sinw sin (р, откуда А (cos tot cos 9 -f- sin sin p)

A cos (t - (}.

Если за вторым элементом поставить третий элемент вертикально,опять-таки на расстоянии V длины волны, т. е. на расстоянии одной полуволны от первого элемента, то:;

3 - Acosuit cosfo Наконец, помещая четвертый элемент горизонтально на расстоянии Vi длинь волны позади третьего элемента или на расстоянии одной полуволны от второго элемента, получим зависимость:

4 - А sinmt: sinf, откуда

3 + 4,- Лсоз(). Из сопоставления этих уравнений видно, что элементы 3 и 4 должны быть включены навстречу элементам / и 2 для того, чтобы электродвижущие силы могли складываться.

Конечно, можно прибавлять дальще новые элементы по тому же правилу. Таким образом можно реализировать конструкцию антенны, показанную на чертеже фиг. 1, 2 и 3, из которых фиг. 1 изображает лобовый вид в перспективе; фиг. сбоку или проекцию на боковую В1ертикальную плоскость и фиг. 3-гвид в плане.

Согласно фиг. 1 элемент / (длина которого равна одной полуволне) расположен в вертикальной плоскости и наклонен в этой плоскости таким образом, что проекция точки В на горизонтальную прямую, проходящую через А, отстоит от точки А на расстояние длины Д волны и расположена сзади (если считать по направлению распространения волны). Отсюда следует, что угол 0 (фиг. 2), составленный прямой Ah с вертикальной линией ВВ , равняется 30°. Элемент ВС (фиг. 1 и 2) находится в горизонтальной плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа, но наклонен в горизонтальной

плоскости таким образом, что проекция точки С на плоскость (фиг. 2) отстоит на i/i длины волны от точки в, т. е. элементы антенны, подобные ВС, образуют с горизонтальной линией, проходящей через точку В и перпендикулярной к плоскости чертежа, тоже угол 30° и так далее (D находится позади С на расстоянии 1/4 ВОЛНЫ и т. д.).

Легко видеть, что такое расположение проводов антенны удовлетворяет вышеразобранным условиям. В самом деле, равнодействующая электрическая сила, индуктированная в элементе /, сдвинута

1C

по фазе на - относительно электро-.

движущей силы, индуктированной в элементе 7; электродвижущая сила, индуктированная в элементе 3, противоположна по фазе электродвижущей силе, индуктированной в элементе 7 (отставание по расстоянию равно длине /2 волны) и т. д. Тем не менее, электродвижущие силы, индуктированные в элементах 7 и J, стремятся обе заставить ток циркулировать по направлению, показанному стрелками, которые соответствуют режиму возбуждения при стоячих волнах (фаза тока изменяется на противоположную, т. е. в каждой верщине).

Число элементов не ограничено, и чем более будет прибавлено элементов, тем больще будет иметь место приближение к типу направленной антенны с ясно выраженным действием.

В самом деле, для приходящей волны, движение которой направлено перпендикулярно к плоскости фиг. I, э. д. с , в элементах АВ, CD, EF, GH и т. д. складываются. Точно так же элементы ВС, ED, FG, HI и т. д. составляют вторую линию, повернутую под прямым углом к линии АВ, CD, EF, GH. В виду того, что расстояние (считая по пути волны) между ЛВ и CD равно /з длины волны, а между АВ и EF-длине целой волны, то такая антенна не действует как рефлектор, т. е. она одинаково хорошо принимает как те волны, которые приходят со стороны, расположенной впереди плоскости чертежа (фиг. I), так и те, которые прнходят со стороны, расположенной сзади этой плоскости.

Приходящую энергию можно принимать при помощи подходящего для этой

цели прибора связи, включенного предпочтительно в середину проволаика ABC, DE, FG, HI.

Описанная антенна может, конечно, служить и в качестве Отправительной. Точно так же очевидно, что можно повернуть описанную конструкцию вокруг ее продольной оси на любой угол, так что элементы АВ и ВС вместо того, чтобы занимать попеременно горизонтальное и вертикальное положение, могут быть расположены наклонно к горизонту. Единственное условие, которое должно быть при этом выполнено, заключается в том, чтобы принимаемое излучение распространялось параллельно оси спиралеобразной формы антенны.

Можно также соединить друг с другом Несколько одинаковых антенн, чтобы увеличить направляющее действие.

Следует отметить, что квадратная спираль не является единственным вариантом, удовлетворяющим описанным выше условиям. Проволока может быть намотана на призму, основание которой представляет правильный многоугольник, и даже на круговой цилиндр. Главное и существенное условие, подлежащее соблюдению, заключается в том, чтобы длина одного развернутого витка была в два раза больше длины волны, и чтобы щаг спирали равнялся длине одной волны причем ось спирали должна быть направлена по направлению распространения волны.

Предмет патента.

Антенна с ориентированным излучением, предназначенная принимать волны, какова бы ни была плоскость их поляризации, отличающаяся тем, что она состоит из одной проволоки, которая перегибается на расстояниях, равных длине полуволны, таким образом, чтобы каждый последующий отрезок находился в плоскости, перпендикулярной к плоскости предыдущего отрезка, образуя саиралеобразную ломаную линию, шаг коей равен четверти волны, а ось совпадает с направлением распространения излучения, сторона же основания той призматической поверхности, на коей лежит провод антенны, равна полуволне, умноженной на косинус тридцати градусов.. / патенту ни-ной фирмы „Всеобща11 компания телеграфа 32413 беспроволочного

фиг.З

/ фиг.

фиг 2,