ВЕРТИКАЛЬНАЯ МНОГОПРОВОДНАЯ АНТЕННА Советский патент 1940 года по МПК H01Q9/34 

В настоящее время для внутриобластной радиосвязи в качестве антенны для диапазона волн 40-150 м часто применяется подвешиваемый на двух мачтах вертикальный провод длиной порядка 15-30 м.

Иногда, в целях экономии одной мачты, такие антенны подвешиваются на одной мачте. Однако, при этом могут возникнуть значительные потери в оттяжках.

Предлагаемое изобретение состоит в ином разрешении задачи построения такой антенны. Особенностью антенны, согласно изобретению, является то, что в ней в качестве излучающих проводов используется верхний ярус оттяжек мачты. Благодаря этому имеется возможность обходиться одной мачтой.

По сравнению с обычными вертикальными антеннами предлагаемая антенна имеет еще и то весьма важное преимущество, что она имеет сравнительно низкое волновое сопротивление порядка 200 ом, вследствие чего ее эквивалентное сопротивление сравнительно мало меняется в зависимости от длины волны. Последнее свойство дает возможность, при соответствующем подборе волнового сопротивления фидера, получить в пределах всего диапазона использования антенны достаточно удовлетворительный коэфициент бегущей волны, т.е. удовлетворительное согласование между антенной и фидером.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают вид предлагаемой антенны в двух проекциях; фиг. 3-8 - характеристики предлагаемой антенны; фиг. 9 схематически изображает конструкцию четырехпроводного фидера; фиг. 10-12 - вид в трех проекциях фидера, примененного автором; фиг. 13 - кривую изменения коэфициента бегущей волны на фидере по фиг. 10-12.

Проводами антенны служат оттяжки верхнего яруса. Внизу все оттяжки верхнего яруса соединяются вместе и подаются на питающий фидер.

Для того, чтобы волновое сопротивление антенны было возможно более равномерным, наклон оттяжек верхнего яруса сделан меньше обычного.

Для уменьшения потерь на активное сопротивление антенны оттяжки верхнего яруса должны быть выполнены из оцинкованного троса. Для уменьшения потерь в оттяжках нижних ярусов последние повернуты относительно оттяжек верхнего яруса на 45° и прорублены изоляторами. Высота мачты 25 м. Выбор высоты мачты определяется обслуживаемым диапазоном волн (40-150 м).

Как известно, эффективность излучения вертикальной антенны вдоль поверхности земли растет с увеличением отношения и имеет максимум при где λ - длина волны, а - длина провода вертикальной антенны.

При дальнейшем увеличении отношения эффективность излучения вдоль поверхности земли резко падает. Поэтому высота антенны должна быть выбрана таким образом, чтобы для самой короткой волны диапазона λ_кор было удовлетворено соотношение:

Принимая λ_кор=40 м, получаем, что l должно быть порядка 25 м. В опытной антенне автора l взято равным 22 м.

Автор приводит некоторые сравнительные данные, полученные как расчетным, так и экспериментальным путем для характеристик вертикального провода и предлагаемой антенны. Так, на фиг. 3 и 4 изображены расчетные кривые активных R_A и реактивных Х_A составляющих импеданцев для вертикального провода и предлагаемой антенны, а на фиг. 5 и 6 - экспериментальные кривые для тех же величин; некоторое несовпадение данных автор объясняет конечным значением приводимости земли.

На фиг. 7 приведены кривые изменения коэфициента K бегущей волны на фидере. Питающим фидером при измерениях служил горизонтальный провод, подвешенный на высоте двух метров. Волновое сопротивление такого фидера можно приближенно принять равным 450 ом.

Как показывает фиг. 7, согласование такого фидера как с вертикальным проводом, так и с предлагаемой антенной получается весьма неудовлетворительным, рассмотрение же кривых на фиг. 3 и 5 позволяет сделать вывод, что согласование предлагаемой антенны с фидером можно значительно улучшить, если последний выполнить с пониженным волновым сопротивлением.

На фиг. 8 даны расчетные значения коэфициента K бегущей волны фидера для предлагаемой антенны при волновом сопротивлении фидера , равном 200 ом и 100 ом.

Волновые сопротивления порядка 100 ом, как известно, имеют провода экранированные, открытые же фидеры с волновым сопротивлением порядка 200 ом могут быть выполнены из нескольких параллельных проводов.

На фиг. 9 показана схема конструкции четырехпроводного фидера, имеющего волновое сопротивление 200 ом. Однако, практически такие фидеры неудобно вводить в здание и подавать на выходной контур передатчика.

На фиг. 10-12 изображен в трех проекциях питающий фидер, при посредстве которого можно обеспечить достаточно хорошее согласование с предлагаемой антенной.

Такой фидер состоит из четырех сильно разнесенных и соединенных вместе проводов. У конца, присоединяющегося к антенне, волновое сопротивление фидера равно 200 ом. От антенны к передатчику волновое сопротивление фидера плавно увеличивается, что достигается путем плавного изменения расстояния между проводами фидера до полного их совпадения и перехода в однопроводный фидер. Благодаря плавности изменения волнового сопротивления фидера вдоль него практически отсутствует отражение. Необходимые расстояния между проводами фидера поддерживаются перемычками из проволоки. Длина перемычек подбирается таким образом, что изменение волнового сопротивления происходит по экспоненциальному закону. Общая длина фидера с меняющимся волновым сопротивлением равна 50 м.

На фиг. 13 даны результаты измерения коэфициента K бегущей волны фидера, изображенного на фиг. 10-12; эти измерения производились на однопроводной части фидера.

Как видно из фиг. 13, коэфициент бегущей волны получается весьма удовлетворительным в пределах всего диапазона волн.

Вертикальная многопроводная антенна, отличающаяся тем, что образующие ее провода являются верхним ярусом оттяжек мачты.