ШИРОКОПОЛОСНАЯ АНТЕННА Советский патент 1947 года по МПК H01Q7/00 

Настоящее изобретение относится к коротковолновым широкополосным антеннам для приема горизонтально поляризованных волн (например, телевизионных сигналов). Антенна выполняется из двух или нескольких параллельных горизонтально расположенных рамок или витков, длина которых меньше половины длины рабочей волны и в рассечки которых, расположенные в точках, диаметрально противоположных точкам присоединения фидера, включены демпфирующие сопротивления. Величина последних равна волновому сопротивлению витка и в пределах широкой полосы частот они обеспечивают практическую апериодичность антенны. Если антенна не должна иметь направленного действия, то оба ее витка включаются так, чтобы фазы токов в них совпадали. Если требуется некоторое направленное действие, то оба витка антенны включают так, чтобы фазы токов в них были противоположны.

В зависимости от способа включения витков на фидер антенна может иметь либо ненаправленное действие (в горизонтальной плоскости), либо направленное - с характеристикой в виде восьмерки или круга.

На фиг. 1-3 изображены три варианта предлагаемой антенны.

Устройство (фиг. 1) состоит из двух одновитковых рамочных антенн, расположенных в параллельных горизонтальных плоскостях. Верхняя рамка состоит из двух проводников 1 и 2, согнутых каждый по полукругу и соединенных сопротивлением 5. Нижняя рамка состоит из двух таких же проводников 3 и 4, соединенных сопротивлением 6. Сопротивление 6 расположено диаметрально противоположно сопротивлению 5. Фидер TL соединен с верхней рамкой проводниками 7, а с нижней проводниками 8.

Последние скрещены, так что токи в рамках суммируются. К другому концу фидера присоединен приемник 10. Диаметр каждой рамки должен быть немного меньше половины длины рабочей волны. В одной из экспериментальных установок диаметр рамок был равен 0,966 м. Рамки были сделаны из полудюймовой медной трубы и в особом механическом креплении не нуждались. Сопротивления 5 и 6 были равны примерно каждое.

Такое устройство антенны обеспечивает отсутствие направленного действия. Положим, что антенна расположена в горизонтальной плоскости, а принимаемая волна приходит по направлению стрелки А и горизонтально поляризована; тогда на проводниках 1 и 2 верхней рамки у присоединенных к сопротивлению 5 концов возникает некоторое напряжение. Наведенное в каждом элементе рамки напряжение вызывает появление тока, текущего в обоих направлениях. Токи, идущие по направлению к сопротивлению 5, не отражаются и не доходят до фидера TL; до него доходит энергия только токов, которые идут по направлению к проводникам 7. Как только распространяющаяся в пространстве волна пройдет диаметрально противоположную точку рамки, знак наведенного напряжения меняется на обратный, причем наведенное на элементе проводника напряжение по величине равно и по знаку противоположно напряжению, наведенному на элементах проводника, расположенного ближе к сопротивлению 5. Поэтому приходящая по направлению А волна, принимаемая верхней рамкой, не дает на приемнике никакого напряжения, если половина длины волны больше диаметра рамки.

Допустим теперь, что волна приходит по направлению стрелки В. В этом случае индуктированные в рамке вблизи проводников 7 элементарные напряжения должны пройти по проводникам по направлению к фидеру против направления приходящей волны. Это вызывает некоторое запаздывание, сдвигающее фазу настолько, что момент, когда энергия от участков вблизи сопротивления 5 дойдет до проводников 7, она уже не компенсируется энергией, индуктированной в частях рамки вблизи проводников 7. На самом деле, когда длина каждого проводника 1 и 2 приближается к полуволне, энергия в них совпадает по фазе, если волна приходит по направлению стрелки В. В нижней рамке 3, 4 эти явления протекают в обратном порядке; но так как при указанном соединении рамок эффекты действия их суммируются, то при любом направлении приходящей волны суммарный эффект практически постоянен и устройство в целом направленного действия не имеет.

В варианте антенны, представленном на фиг. 2, обе рамки включены так, что энергия в них компенсирует одна другую; все устройство имеет характеристику направленности в виде восьмерки с минимальной чувствительностью в направлении стрелок С и D. Если волна приходит по одному из этих направлений, то обе рамки посылают в фидер некоторый ток, но так как фазы этих токов противоположны, то эти токи друг друга компенсируют.

Устройство, показанное на фиг. 3, состоит из двух витков 11 и 12. Диаметр их немного меньше половины волны; одна пара концов соединена демпфирующим сопротивлением 5, а к другой паре присоединен фидер TL. Характеристика направленности этого устройства такая же, как и устройства, изображенного на фиг. 1. Присутствие сопротивлений 5 и 6 обусловливает практическую апериодичность того и другого устройства. Чувствительность постоянна в пределах широкой полосы частоты, что делает такие антенны особенно удобными для приема телевизионных радиопередач. Антенна невелика, легка и без труда может быть установлена на легкой башне или на крыше здания.

Широкополосная антенна для приема горизонтально-поляризованных волн, отличающаяся тем, что она состоит из нескольких горизонтальных круговых витков, диаметр которых меньше половины рабочей волны.