Коротковолновая радиовещательная антенна Советский патент 1946 года по МПК H01Q9/44 

Применение очень высоких частот для радиосвязи выгодно в том отношении, что при сравнительно малых мощностях удается перекрывать большие расстояния.

Однако регулярная связь на коротких волнах нарушается сильными федингами, фазовыми искажениями и явлением эхо, получающимся вследствие различных длин путей сигнала, отражающегося от всевозможных отражающих поверхпостей, встречающихся на пути его распространения.

Даже на таких высоких частотах, на которых слой Хевисайда уже не отражает и не преломляет, здания и другие сооружения действуют как отражатели.

Затруднения, обусловленные этими отражениями, удается в значительной мере преодолеть за счет применения передачи волн, поляризованных не в одной только плоскости, а одновременно и в вертикальной п в горизонтальной плоскостях. При этом в зависимости от соотношения фаз и амплитуд обеих составляющих результирующая волна может быть или просто наклонена или может вращаться. Если обе составляющие равны по амплитуде и разность фаз между ними составляет 90°, то волна имеет круговую поляризапию. В случае неравенства амплитуд горизонтальной и вертикальной составляющих пол ается эллиптическая поляризапия волн.

При передаче волн со смешанной поляризацией сила поля распределяется более равномерно при распространении над сушей и водой, хотя, вообще говоря, при распределении над водой прие.м лучше, когда сигнал поляризован вертикально, и над сушей - когда поляризован горизонтально.

При круговой поляризации как вертикально, так и горизонтально поляризованные составляющие сохраняют свои преимущества.

Целью изобретения является использование этих преимуществ.

Предлагаемая антенна состоит из некоторого количества проводников, размещенных в углах равносторонней фигуры, которая составляется из полуволновых проводников, поочередно расположенных горизонтально и вертнкально.

Наиболее удобной конструкцией следует признать такую, у которой

вертикальные проводники расположены в вершинах равностороннего треугольника, так как треугольник дает равномерное излучение в горизонтальной плоскости во все стороны.

Отличительнойособенностью

предлагаемой антенны является то, что она составлена из трех проводов, подымающихся по спирали вверх и образуюш,их трехгранную призму.

Устройство антенны и принцип ее действия поясняются прилагаемым чертежом, на фиг. 1 которого представлена конструкиия антеииы, а на фиг. 2-5 векторные диаграммы, иллюстрирующие получение волн с переменной плоскостью поляризации.

На фиг. 1 цифры J, 2 и 3 обозпачают три излучающих вибратора, помещенных в верщинах горизонтально расположенного равностороннего треугольника.

От точки 1 проводник, длина которого равна половине рабочей волны, направлен вверх и представляет собой полуволновый вертика.пьный вибратор 1J/.

В верхнем конце вибратор П изгибается под прямым углом и переходит в горизонтальный полуволиовый вибратор J2, образующий одну из сторон равностороннего треугольника.

Изгибаясь аналогичным образом, проводник образует спирально расположенные вибраторы 13, 14, 15 и 16.

Проводники 5 и 5 в двух других верщинах треугольника также направляются спирально вверх, образуя группы вибраторов 2}, 22, 23, 24, 25, 26 и 31, 32, 33, 34, 35, 36. В узлах напряжения вибраторов к ним присоединены проводящие поддерживающие проводпики 6.

Другие концы проводников 6 присоединены к мачте 5. Центральную мачту 5 лучще делать из проводящего материала с той целью, чтобы вся антенна могла заземляться для защиты от ударов молнии.

Из расс.мотрения диаграмм, представленных на фиг. 2, 3, 4 и 5, видно, как результирующее излучение

от всех вертикальных вибраторов оказывается сдвинутым приблизительно на 90° по отношению к излучению от всех горизонтальных вибраторов.

Комбинация этих двух составляющих в пространстве создает поле с вращающейся поляризацией.

На фиг. 2 показано излучеипе от трех вертикальных вибраторов И, 21 и 31, если фронт волны, обозначаемый на фиг. 2-5 пунктириой линией, параллелен плоскости, проходящей через вибраторы 11 и 31.

Излучение от вибраторов 11, 21 и 31 представлено на фиг. 2 векторами AI, Л 2 И /1,3.

Так как векторы AI и /Ь,одинаково направлены и расиоложены в одной плоскости, то они складываются алгебраически. Излучепие, представленное вектором Ло, опережает во времени фазовую линию 1-KI и будет наиравлено, как показано на игЯжней части фиг. 2.

Результирующее излучение обозначается буквой R и его амплитуда в 1,162 раза больще излучения от одного вертикального вибратора, а фазовый угол приблизительно равен 20°30.

Подобным же образом складываются и излучения горизонтальных вибраторов 12, 22 и 32 на фиг. 3. В это.м случае направление фронта волны такое же, как и на фиг. 2. В ту же сторону направлено все излучение вибратора 32. Часть из.;учения от каждого из вибраторов J2 и 22, наиравленная туда же, представлена векторами Л12з1п 30° и 30. Сложение этих трех векторов показано па иижней части фиг. 3. Результирующ,ий вектор имеет амплитуду в 1,275 раза большую излучения одного вибратора и его фазовый угол равеи 51° 32.

Из рассмотрения этих двух диаграмм видно, что фазовый сдвиг во времени между излучением от вертикальных и горизонтальных вибраторов приблизительно равен 73°, I. е. сильно отличается от сдвига в 90°, требуемого для совершенной круговой поляризации.

На фиг. 4 и 5 подобным же образом анализируется излучение в

плоскости, перпендикулярной к плоскости, проходящей через проводники // и 31.

На фиг. 4 показано, что фазовый угол между излучением AI от вибратора 11 и излучением Лз от вибратора 31 равен 180°, так как проводники находятся на расстоянии полуволны один от другого. Поэтому эти излучения взаимно уничтожаются. Излучение AZ опережает во времени фазовую линию Zi-Zi и его фазовый угол равен 90, а амнлитуда равна амплитуде излучения от одного вибратора, как показано на векторной диаграмме в нижней части фиг. 4.

Как показано на фиг. 5, излучение от горизонтального проводника 32 в выбранном направлении фронта волны Za-Zs участия не принимает.

Излучение от вибраторов 12 и 22 равно /Ii2sin 60 н sasin 60°. Они складываются, как показано на векторной диаграмме в нижней части фиг. 5, и образуют результирующий вектор R, который в 1,225 раза больше излучения от одного вибратора, и его фазовый угол равен нулю.

В данном случае, при выбранном направлении фронта волны, между

вертикальными и горизонтальными излучением фазовый угол равен 90°.

Излучение от вертикальных вибраторов точно равно единице, а излучение от горизонтальных вибраторов немного больше единицы, так что по этому направлению достигается почти совершенная круговая поляризация.

Рассмотренныенаправления

фронта волны, указанные линиями X и Z на фиг. 2-5, являются крайними пределами, внутри которых меняется ноле.

В других промежуточных направлениях поле будет обладать амплитудой и фазой, находящимися внутрн всех крайних пределов.

Излучение .может немного отклониться и тогда во всех направлениях будет получена- более точная круговая поляризация.

Предмет патента

Коротковолновая радиовещательная антенна, у которой вертикальные провода расположены по вершинам равностороннего треугольника, отличающаяся те.м, что она составлена из трех проводов, подымающихся по спирали вверх и образуюн ;их трехгранную призму.

1

Фиг. 2

Фиг, 4

X, «vU

21

5/1

л.

Л/ /Г г/

X) J, j из fl( Я(.0

г .,52 ..-9Л°,П

Фиг.3 (2

Jf j fl(2.S/NJO°

v5

;55 --32,

I д.„с|м

I Й225М.

7Г7 (275 ф/R j5-5/-i7

% ., 5,

Фиг. 5

.бО°

.60

г,

/

,5 J0