Настоящее изобретение относится к антеннам для приема излучаемой энергии, в особенности же к антеннам направленного действия для приема сигналов, передаваемых на очень коротких волнах.
Предпочтительным типом приемной антенны направленного действия является длинная горизонтальная антенна, однако, обычная антенна этого типа, известная под наименованием волновой антенны, не годится для нриема коротковолновой энергии. Трудность, повидимому, заключается в том, что большое уменьшение горизонтальной длины антенны при коротких волнах делает длину горизонтальной части антенны близкой к высоте ее над землей, в результате чего действие обычной ненаправленной антенны приближается к действию направленной антенны, благодаря чему значительно искажаются направляюш,ие свойства антенны.
В соответствии с требованиями энергия сосредоточивается на многочисленных поперечных собирающих единицах и передается фидера.м, располагаемым на длине, соответствуюихей длине одной или более волн в направлении желаемого приема. Сдвиги фаз в собирающих единицах приближаются к таковым же для волн, распространяющихся в пространстве, и, следовательно, для собирания энергии в фидерах при надлежащем соотношении фаз необходимо, чтобы скорость колебаний в фидерах была одинакова со скоростью волн в пространстве. Обычная линия передачи будет передавать энергию со скоростью, весьма близко приближающейся к скорости волн в пространстве, но дополнение к такой линии распределенного поперечного сопротивления обусловит у.меньщение в ней скорости.Поперечные собирающие единицы при настройке нагружают линию в качестве сопротивлений относительно небольшой величины и, следовательно,, скорость в нагруженной линии будет значительно меньше скорости света.
Для преодоления этого затруднения, как известно, часто предусматривается применение собирательных единиц высокого сопротивления или слабая связь единиц с фидерами при помощи больших сопротивлений и относительно близкое расположение фидеров. Сопротивление собирательных проводов можно увеличить, делая их короче половины длины волны, так чтобы они были не настроены.
При таком устройстве заметное направляющее действие будет иметь антенна длиной, отвечающей только длине одной волны, хотя могут найти применение антенны длиной в две и три волны и обеспечить даже лучшие направляющее действие и улавливание энергии.
То обстоятельство, что фидеры при близком их расположении не сами собирают полученную энергию, что отражение, предупреждающее далее упоминаемое волновое сопротивление, предусмотрено в форме омического сопротивления и что поперечные собирающие свойства не настроены, отличаясь по длине от длины действительной полуволны, имеет тот результат, что антенна может действительно принимать значительное количество частот, т. е. антенна не является критически настроенной. Такой результат желателен и для приема даже большего количества волн различных длин; представляется желательным ограничить удлинение волны, которое поперечные собирательные устройства предусматривают в отношении фидеров иными средствами, чем уменьшение длины поперечных проводов, так как пропорциональное уменьшение длины заданного поперечного провода быстро изменяется с изменением длины волны. Поэтому собирающие устройства соединяются с фидерами через ограничительные сопротивления, принимающие предпочтительно форму небольших последовательно включенных конденсаторов. При такой слабой связи с фидерами собирательные провода оказывают меньшее действие на скорость колебаний в линии, так как действие их оказывает малое влияние даже при значительных изменениях в длине принимаемых волн.
Для одностороннего направления антенны предусматривается замыкание конца питательной линии, ближайшего к станции передачи, сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии, поглощающим энергию противоположного направления и тем самым предупреждающим ее отражение в приемнике, соединенном с другим концом питательной линии. Заглущающее сопротивление равно волновому сопротивлению линии передачи при нагрузке ее собирательными приспособлениями.
Волновое сопротивление на конце фидеров вполне действительно предупреждает собирание сигналов, поступающих по направлению, противоположному желаемому, однако, сигналы нежелательного направления все же могут быть отмечены приемником.
Для избежания этого изобретение предусматривает применение нескольких антенн располагаемых в ширину и смещаемых нечетное число раз на четверть длины волны по отношению к передней части приближающейся волны, так что конечное противопоставление фаз, вызванное несимметричным соединением, нейтрализует нежелательные сигналы, как это более подробно будет объяснено далее.
Если желательно увеличить точность направляющего действия такой системы антенн, то в ширину можно расположить уступами или попарно уступами несколько антенн, подобных вышеописанным и соединенных си.мметрично ответвляющимися линиями передачи.
На прилагаемом чертеже фиг. 1-8 поясняют сущность изобретения предлагаемой конструкции приемной антенны.
В частности фиг. 1 представляет собой простую форму антенны; фиг. 2-кривую, показывающую влияние длины поперечного провода на его сопротивление; фиг. 3 показывает применение конденсаторов для электромагнитной связи; фиг. 4-применение для той же цели сопротивлений; фиг. 5 представляет собой видоизменение антенны, при котором собирательные устройства соединены по«следовательно; фиг. 8-придменение для собирательных устройств антенн в виде петли вместо поперечных проводов; фиг. 7-расположенную уступом пару антенн; фиг. 8-расположение в ширину попарно ступенчатых антенн.
На фиг. 1 показана пара линейных фидеров 2 и 4, с которыми соединены поперечные собирательные провода 6. Одни фидеры передавали бы энергию со скоростью, ночти равной скорости света, однако, при параллельном включении в линию поперечных сопротивлений названная скорость значительно уменьшается.
На фиг. 2 изображена зависимость сопротивления поперечного провода от его длины. Можно видеть, что при длине его, равной половине длипы волны, сопротивление будет минимальным, так как провод будет настроен. При этих условиях поперечные провода наибольшим образом будут уменьшать скорость в питательной линии. При укорочении длины поперечных проводов сопротивление их значительно увеличится и влияние их на скорость линии может быть ограничено допустимыми пределами. Вследствие этого длина каждого из поперечных проводов на фиг. 1 составляет менее половины длины волны.
Длина фидеров должна соответствовать приблизительно длине одной волны для достижения хорошего направляющего действия. Однако длина, .равная длине двух или трех волн, увеличивает сосредоточение энергии в определепном направлении и поэтому является предпочтительной.
Это, однако, ведет к необходимости более высоких скоростей для линии, так как при длине фидеров, соответствуюш.ей длине только одной волны, достаточна скорость, составляющая 80% скорости света, при антеннах же длиной, соответствующей длине 3-6 волн, соответственно необходимы скорости, составляющие от 90 до 95% скорости света, если энергии в собирательных проводах на отдаленном конце антенны скорее содействуют, чем нр::содействуют энергии линии.
Конец со стороны передатчика замкнут сопротивлением 8, равным волново.му сопротивлению при нагруженной линии передачи, в то время, как конец, противоположный передатчику, соединен с надлежащим приемником W.
Устройство антенны, показанное н-а фиг. 3, подобно устройству по фиг. 1 с те.м исключением, что поперечные собирательные провода соединены с фидерами 2, 4 при помощи небольших последовательно включенных конденсаторов /2. При применении их поперечные провода оказываются слабо связанными с фидерами, благодаря чему уменьшается длина волны. По этой причине поперечные провода не должны быть сильно укорочены или практически при заданной длине поперечного провода антенна будет пригодна для большего количества частот.
Фиг. 4 подобна по существу фиг. 5 с тем лишь исключением, что в.место конденсаторов 12 она предусматривает применение сопротивлений 14.
На фиг. 5 показано видоизмененное устройство, предусматривающее увеличение сосредоточения энергии при более предпочтительном последовательном соединении поперечных проводов, для каковой цели обе половины поперечного провода присоединяются на каждой стороне последовательно включенного конденсатора к одному или другому фидеру. При таком устройстве конденсаторы оказываются в последовательном соединении с линией и стремятся увеличить скорость в ней.
До сих пор предполагалось, что собирательные устройства являются просто поперечными проводами, однако, тот же самый принцип, а именно ограничение или уменьшение действия отдельного собирательного устройства на скорость в фидерах, может быть равным образом применен к другим типа.м собирательных устройств, как например, к антеннам 18 в виде петли, изображенной на фиг. 6. Эти петли имеют слабую связь с фидерами 2, 4 при помощи небольших конденсаторов /2.
Ранее уже было указано, что несмотря на наличие волнового сопротивления 8 сигналы нежелательного направления все же могут быть отмечены приемником. Для полного исключения такой возможности настоящее изобретение предусматривает устройство антенны, показанное на фиг. 7, в котором пара антенн 20, 22, расположенных в ширину на расстоянии Vio длины волны, смещаются на четверть длины волны по отношению к передней стороне приближающейся волны.
Собирательное действие фидеров незначительно вследствие их близкого взаимного расположения подобно незначительному собирательному действию линии передачи 24, однако, здесь имеет место сдвиг фаз на четверть периода, происходящий на четверти длины волны, и, следовательно, приближающиеся в желательном направлении сигналы совпадают по фазе в линии передачи 26, так как она присоединена к средней точке остальной части линии 24, и совокупность сигналов передается приемнику JO. Энергия же, проходящая в противоположном направлении, достигает соответствующих частей антенны на четверть периода позже, так что энергия, передаваемая антенной 22, претерпевает другой сдвиг на четверть периода при проходе через излищек длины линии передачи 24, соответствующей четверти длины волны, поэтому энергии различаются по фазе на 180 и уничтожают одна другую. При соверщенной
нейтрализации сигналов, противоположных желаемому направлению, при длине антенны, составляющей длину одной волны, ступенчатое расположение пары антенн одинаково хорошо для приема желаемых сигналов на различных длинах, так как сигналы всегда совпадают по фазе.
На фиг. 8 показан ряд расположенных в ширину попарно ступенчатых антенн. Здесь пары антенн 30 и 32 подобны ступенчато расположенной паре антенн 20, 22, изображенной на фиг. 7. причем отдаваемые ими энергии совпадают по фазе благодаря симметрично ответвленной системе линий передачи, состоящей из линий 34, 36 и 38, последняя из которых ведет к приемнику 10.
Предмет изобретения.
1.Направленная приемная антенна для коротких волн, отличающаяся
применением одной или нескольких пар параллельных волновых антенн, смещенных на четверть длины волны в направлении приходящего сигнала и присоединенных к общему приемнику таким образом, чтобы сигналы, приходящие с одной стороны, складывались, а с противоположной стороны-взаимно уничтожались.
2.Применение в антенне по п. 1 поперечных вибраторов, длина которых меньше половины длины волны, присоединенных к горизонтальным проводам непосредственно, через конденсаторы или сопротивления.
к патенту иы-ной фирмы ..Американская Радио-Корпорация JSs 50252
Сриг. 1
I
б
.,
1
Сриг.2
ilJ. Л Ы i
J-i. Пи
cPnr.S
.о I fSi-5
R
Сриг. 5
18
: 4 г,еЛ л Щ п л
51 -. j - .- I
} ,J i ф Г ; i i т::г ; «з |
LJ u-L u u и u
га
/о,,
гг
Фиг. 8
