Антенное устройство для дальновидения Советский патент 1944 года по МПК H01Q9/00 

Настоящее изобретение касается антенны УКВ и им ставится цель создания усоЕвершенсФвованиого антевного устройства, совмещающего конструктиеную жёсткость с достаточно стабильной характеристикой излу1чеН1Ия; с целью получения -максимального радиуса действия передачи, устройотЬо приспособлено для установки «а высоки х сооружениях

н т. ,11.

Примейений) лруппы антеин для получения усиленного излучения ИЛИ) для у|пра)вления характеристикой 1ивлученгия было швеютно раньше. Для получения максимального ра диуса дейспвмя и1злучения УКВ желательно устанавливать антенны значительно выше окружающих предметов. Одновременно является необходимым создание системы, позволяющей для получен1И я желаемой характеристики излучения, если не нейтрализовать, то во всяком случае учесть влиян1ие поддерживающего сооружения на эту характеристику.

Поэтому следующей задачей изобретееия было создание горизонтально поляризованного антенного устройства, содержащего, группу

антенн, устанавливаемых на сооружений с металлическими поверхностями, иредназначенными не только для экранирования ашгенн от взаимного влияния, но также для направлення излучения во таким: образом, чтобы достигалась желаемая характеристика излучения.

Предлагаемая усовершенствованная дипольная антенна, обладающая достаточной механической устойчивосцъю, чтобы противосто$пъ ветрам большой скорости, снабжена также прис пособлс(нием, предуп)ре ждающим скопление на ан генее льда или снега, представляющих опасность не только Для самого антенного устройства, но также для на1ходящихся внизу людей и предметов, в случае образования достзточйю больших нагромождений н их обвала.

Согласно изобретению, rpynha взаимно перпендикулярных йипольных антенн, установленных на одном уровне параллельно поверхностям поддерживающего сооружения (каковым может быть башня высокого здания или т. п.), расйололсена на расстояний четверти .длины .волны от упомянутых поверхностей.

№ 63467

Для усиления излучения в горизонташьном найравлении мо1жет бытьприменена вторая система антенн, подобная первой, бторая си1сте ма, :идае нгга1Ч8ная по усгрой)бтв(у1 и соеди:веняям первой, 1расйола1гается ниже её на расстоянии приблиаи)тельно длины полуволны.

Сущность «зобреиения поясняется врилагаемым чертежом, на котором фиг. 1 изображает схематически частичный поперечный разрез, иллюстрирующий .общее ;расположе.вйе ан1твнного устройства, выполHeiHHoro Б соответствии , с настоящим изобретением; фиг. 2 -вид в плане, фиг. 3 - вертикальный pasipea антенного устройства, соответствующего напгоящему :изобретению; на фиг. 4 показаны конструкти/вныё, делали дипольиой антенны; на фиг. 5 изображён поперечный разрез фидеров антенны, показанной на фиг. 4; фиг. части фидера, изображающий ивдукодонную и ёмкостную секции корректорного устройства.

В устройстве, по фиг. 1. имеются верхняя и нижняя группы горизонтальных дипольных антаня. Ве|рхняя группа состоит из четырёх дипольных антенн 7,-9, И и 13, устанавливаемых преи1мущ1ествен1но против четырёх поверхностей поддерживающей конотрукции, как это укабано на чертеже етри пОмощи обозначе«ий «север, «восток, «юг и «запад. Нижняя rpyinioa состоит из четырёх таких же дипольных антенн 1-5, 17, 19 и 21, параллельных соотгветютввнньш антеннам верхней групЛ1Ы.

Антениы возбуждаются передат-чиком 23, связанным с антеннами ир(и помощи соотвегютвенной фидерэяой системы, состоящей из концен1трическик проводников, соединя:жщи1х все плечи или элементы дйшолей с передатчиком. Для уороадВния чертежа концейтрические фидеры на фиг. 1 изображены -ЛИНИЯМИ., причём конечные выводы этих фидеров вычерчены более лодробно, с Ц1е1лью боле1е наглядного изображения оканеч1ностей вне1щи В1ку1тренни Х проводников. .

.Прямоугольники 30 обозначают орректорные секции, включённые во все фидерные линии (более подробно Оии изображе|ны на фт. 4 и 6). Фидеры одинаковых э.; ементоБ схемы соедМнены параллельноМежду робой. Для подгонки импеданца пара1ллельных линий И выходного импеданца передатчика применены надлежащие хратеформатарные связи. Таким образом элемент 25 верхнего celBiepHoro диполя 7 соединён с подобным е1му элементом 29 восточного диполя 9 концен|тр|ическим фидером 33, тогда как два других п:адО.бных друг другу элемента 27 и 31 соответственно соединены между собой фидером 35. С трансформаторами .связи .37 и 39 элементы 25, 27, 29, 31 соединены фи|дерами 34 и 36. Подобные же элементы BBip.xiHero за1падного в верхнего южного диполей параллельно сое динены между собой у казанным образом и также П рисое1динвны прИ1 помощи фидеров 41 и 43 к тран|сформа.торам связки-37 и 39. Точно так же соединены амтенны нижней группы: аналогичные элем енты 49 и 51 северной и восточной антенн присоединены к трансформатору с.вяви 39 посредсгтом фидера 45, в .то время как элементы 53 и 55 присоейинены к трансформатору Связи 37 - через посредство фидера 47.

Такнм же: |Образом при помощи пары фидеров 57 и 59 сое1динвны с трансформатором связи южная и западйая антенйы Н1ижней группы.

Конструкция всех трансформаторов связи идентична и может быть рассмотр.ена На примере трансформатора 37, который состоит из концентричеоки расположенных элемейтов: зак;рытого металлического барабана 61 большого диаметра, центрального цшшндрического провод,ника 63 меньшего. диа1метра, соединён1ного Содним из концов барабана 61, и внуггреннего проводника 65. .

Длина оси щентрального цилиндрического проводника 63 составляет

около четверти длины волны - ,

так что между открытым концом ценшрального проводника и барабаном создаётся высокий импеданц. Желательно, чтобы отношение внутреягнеГо Д|иаме тра барабана 61 к внешнему диаметру проводника 63 было насколько возможно большим; тогда импеданц при резонансной частоте также большем, а изменения импеданца при частотах по ту или другую CTOpoiHiy р€ зонанса будут шедены к минимуму.

Отношение размеров внутреннего диаметра центрального проводника 63 и внешнего диаметра проводника 65 выбирается таким, создать импеданц, необходимый для подгонки импеданца фидеров антенны. Изобретатели нашли, что таковой составляет величину порядка 720 см.

Соединение фидеров внутри трансформаторов связи выполнено с таким расчётом, чтобы был создан сдвиг фаз в отдельных элементах антенны. Стре1лки вдоль элементов антенны и её цепк указывают направление протекания в системе мгновенного тока. Так, фндеры 59 и 47 соединены параллельно между собой внутри трансформатора связи 37 и присоединены к внутреннему право|дн0ку 65. Фид€(ры 41 и 34 соедине1Ны параллельно между собой внутри трансформатора связи 37 и также присоединеиы к открытому кон)цу центрального проводНИка. Следовательно, токи двух последни х фидерав иа-ходятся в фазах, противоиолОЖных фазам токов первых двух 1и1з названных фидеров.

CoeelpmeHHO так же соединяется с фидера1ми трансформатор связи 39. Так, фидеры 36 и 43 соединены с открытым ксощом цент1рального ороводника 67, а фидеры 57 и 45- с внутренним проводником 69.

Назначением третьего трансформатора связи 71 является соединение передатч1ика 23 с обоими трансформаторами связи 37 и 39 и создание яадлежашей подгонки импеданца. Трансформатор 71, устроенный так же, как оба других тр-ансформатора, снабжён двумя выводами 73 и 75, присоединёнными к трансформаторам связи 3Z и 39 соOTBehrcTBeH HO.

Отметим, что токи, пнтаюшие два последних из упомя1нутых трансформаторов связи, противоположны по фазе и, следовательно, также противоположны по фазе токи в выходящих фидерах, соед.инённых с соответственными внутренними проводниками 65 и 69.

Представлеи ие о пространственном расположении антенны относительно поддерживающей конструкции дают фиг. 2 и 3 чбрТеиса. Дипольные антенны 7, 9 и т. д. расположены паралле тьно четырём боковым поверхностям строения 77 таким образом, чтобы создать горизонтально поляризованное излученже; .если желательным является излучение, поляризованное вертикально, то диполи могут быть установлены также и в вертикальном положении.

Излучающие элементы а«геяны расположены на расстоя)яии прибли3i TevibHO четверти длины волны от приле гаюши:Х поверхностей спроения. Металлическая облицовка всех че1тырёх сторон строения эффективно предохраняет ивлучение каждой из антенн от влияния излучения остальных и для отражен-ия лучистой от noBepxiHOCTH строения во вне.

Результирующая характеристика излучения является достаточно стабильной, хотя и обнаруживает некоторую тен1де н1цИ|Ю к принятию прямоугольной формы.

Конструкция одной из дилолшых антенн изображена на фиг. 4 и 5..

Излучательные элеметы 79 и 81 жёстко закрепле.ны на двух трубчатых внешних проводйиках 83 и 85 фиде1ров. Концы внешних проводников 83 И 85 оканчиваются на опорной доске 87, снабжённой двумя отверстиями, через которые проходя1Т внутренние проводники 89 и 91 фидеров.

Соответственно подобранНЫй колпак 93 тщательно закреплён на опорной доске 87. Излучательные элементы 79 и 81 монтируются на противоположных сторонах колпака 93 при помощи подходящих изоляторов 95 И 97. Соединения излучательных элементов и внутренних

провояников , фидеров осущ есгаляются внутри колпака. Эти соединения могут быть выполнены при помощи соединительных контактов 99 .и 101, соответствемно просверленных или снабжённых зажимами для присоединения соотватотвенных эле1Меитов цеии.

Проводники 83 и 85 пропущены через металлическую стен1ку 113сооруж;ения .и тщательно закредлеиы любым подхОдящИМ опособом. Бнушрн сооружения, на расстоянии около четверти длины волны от стенки последн1е1го к обоим фидеpaiM присоединены два корректорных устройства 115 и 117. Каждое из устройств содержит индуктнвную и ёмкостную секции; конструкция устройств и способ упра1вления ими описаны ниже.

Для предуареждения обрааования льда на ан1Тенном устройстве послйднее снабжено ориспособлением, позволяющим обогревать всё устройство . Для этого параллельно про1водйи1кам 83 и 85 устанавливаются небольшие полые трубки 103 и 105. Нагре1вательные элементы 104 и 106 помещаются внутри этих трубок, а также и внуппри излучатешьных элементов 79 и 81, для этой цели смешанных полыми. Для предуореждения ко.роткого замыкаиИ Я между нагревательными элеМе1нтам И и полыми трубками 103 и 105 или элемента1ми 79 и 81 а н1тен«ы, в (их местах устанавливаются изолирующие втулки. Вместе с тем антенна составляет часть KOHiTypa нагрева. тельных элементов - после дние лрисоещииены к внешним концам гизлучательных элементов в точках 107, 109, и наг1ре ва1тельные токи зав1ыкаются через антенну. Нагревательные эле1ме нты присоединяются к любому подходящему источнику питания, «аоример, к генератору 111.

Для наиболее эффектиниого обогревания полые трубки 103 H 105, содержащие нагревательные элементы, П ред1почт|ительно располагать под проводниками соединительной линии. Полые трубки 103 и 105 замыкаются накоротко ползунком 86. Местоположением этого ползунка регулируется настройка анешн ей части трубок в резонанс с одной четвертью длины волны. В месте установки ползуна (месте минимума иаоряжения) нагревательные трубки скрепляются с проводниками фидеров парой зажимов 90 и 92.

Вслействиа ёмкосвд соединительных зажимов 99 и 101, наличием металл1 Че1ского колпака 93 «водится сооредоточенная ёмкость в цепь фидвро|в И элементов антенны.

С целью компенсаций этой ёмкости HI регушировки .резонансных характеристик антенны, внутренние проводники 89 № 91 фидеров, на которых крепится антенна, могут бы.ть выполнены из секций различных диаметров, как это показа но на фиг. 5. Например, секция первой Чеггверти волны имеет дмаметр, обеопечнвающий подгонку кмпеданца к имйедаицу антевны. Диаметр се кции 89а следующей четверти волны - несколько меньше диаметра предыдущей сек-ции. Кроме того, длина этой секцни немного М еяыше четверти длины волны с тем, чтобы создать индуктивное сопроти/влеиие для компенсации чрезмерного ёмкостного сопротивления самой антеМны.

Если описанное антеиное устройство должно служить для передачи или приёма звуковых сообщ е1ний, то его им(падан1ца будет достаточно постоянным на протяжении всей полосы боковых частот.

В случае же телевизо|р ной передачи рекомендуется снабжать устан овку корректорным устройством. Частатная зависимость имйеданца этого устройства обеспечивает компенсацию на протяжении достаточно широкой полосы применяемых боковых .

Предпочтительное выполнение такого корректорного устройства изображено на фиг. 4 к 6.

К каждому из фидеров приключается по две корректорных секции. Одна из корректорных секций 115 является секцией самаиюдукции, другая 119 - секцией ёмкости. Секции подбираются с Т1аким расчётом, чтобы прИ несущей частоте

имел место резонанс токов. Секции соотоят из внутрен1них 121 в 123 и БНйшних 125 я 127ко(нцентриче;ских проводников, соопшетстванно соединённых с внутренними и внешними провоДНиками фйдеров антенны, как это показано на фиг. 6.

В каждой из секций самоиндукции помещён; скользящий щтыковой контакт 129, позволяющий накоро,тко замыкать внутренний и вн1е(шний проводники. Внутренний проводник ёмкостной секции заканчивается пластиикой 131. ЁМКОСТЬ между этой пластиной и штыковым контактом 133 регулируется иэменением местоположения последиелю. Регулировкой местонолоЖения штыковых контактов может быть получен резонанс токов в корректорных секциях каждого из фияе|ров, а также может быть достигнуто любое соо:тнош©ние ёмкости « самоиндукции.

Этим соотношением определяется наклон характеристики импеданца в за1виси1мости от частоты. Характеристика линии, необходимая с точки зрения характеристики антенны, может быть получена соотве.тствующей компенса ци ей импеданца линии суммарным импеданцом параллельно соединённых корректорных секций.

На фиг. 1 изображён предпочтительный тип предлагаемого антенного устройства. Однако, представляется возможным исключить из устройства верхнюю или нижнюю группу дипольных: антенн и применить по одной антенне против каждой из сторон строения. Так как добавление нижней группы антенн,

как это указы1ва1лось выше, усиливает из.аучение в горизонтальном направлении, то предпочтительным является устройство, изображённое на чертеже; тем ни менее устройство можеш быть упрощено указанным выше образом. При этом из схемы устройства может быть исключён один из трансформаторов 37 и 39, а также трансформатор 71. В этом случае фидеры антенны прик,1ючаются к одному и тому же гтратеформатору связи, причём необходимо убедиться только в том, что сохранено надлежащее соотношение фаз.

Описанное антенное устройство, годное для работы при УКВ, даёт достаточно стабильное излучение и, следовательно, преодолевает один из недостатков, присущих дипольным антеннам. Описанное устройство может быть применено для ИЗлучшия, поляризованного как горизонтально, так и Вертикально. Преимуществом устройства является наличие отражающих поверхностей, создаваемых стенками- поддерживающего сооружения.

Предмет п а т е н т а

1.Антенное устройство для дальновидения, состоящее из нескольких горизонталыных диполей, расположенных на одном уровне, о тл и ч а ю: щ1 е е с я тем, что диполи расположены на расстоянии в четверть волны от металлических стен вышки здания.

2.В устройстве по п. 1 применение нескольких групп горизонтальных диполей, расположенных на разных уровнях.

(

,

г9 л

I

23

Фиг. 1

апо

Н)Г

Фиг. 2

s

MI

Sn pft

- й

Фиг. 3

-a

1

f4 I

ли

-

Фиг. 4

ioe iQ4

JOi

/3/

-3i

Фиг. 5

8S

Фиг. 6

i23

/

i2S, 3i SS

I Т 1

Щ