Малогабаритная антенна

 

Использование: в антенной технике в качестве антенны вертикальной поляризации декаметрового и метрового диапазонов волн, работающей одновременно в нескольких поддиапазонах без перестройки. Сущность изобретения: малогабаритная антенна, содержащая проводящую трубу с верхним проводящим диском, установленную на изоляторе над противовесом, и. коаксиальный фидер. соединенный центральным проводником с шунтом-лабиринтом , размещенным в полости проводящей трубы, при этом шунт-лабиринт выполнен из N групп отрезков коаксиальных линий, последовательно соединенных между собой, причем внутри каждой группы , состоящей из четного числа отрезков. они соединены перекрестно (центральный проводник предыдущего отрезка с внешним проводником последующего, а внешний проводник предыдущего с центральным проводником последующего), а на границах групп только центральными проводниками. а последний отрезок N-и группы - центральным проводником с нижней частью проводящей трубы, при этом первый отрезок первой группы выполнен о виде жесткого коаксиала, расположенного соосно проводящей трубе и соединенного центральным проводником через блок согласования с центральным проводником коаксиального фидера, а последующие отрезки, выполненные из изолированного коаксиального кабеля , расположены параллельно друг другу в зазоре между внешней поверхностью жесткого коаксиалз и проводящей трубой. Первая группа отрезков коаксиальных линий, нагруженная на входное сопротивление второй группы,резонирует на частоте высокочастотного диапазона, токи, вытекающие на внешнюю поверхность коаксиальных линий , вследствие перекрестного соединения их концов, имеют одинаковое направление и возбуждают внутреннюю, а от нее и внешнюю поверхность проводящей трубы. В более низкочастотных поддиапазонах резонируют несколько групп отрезков коаксиальных линий. Общая высота антенны не превышает четверти минимальной длины волны рабочего диапазона. 2 ил. (Л С со о ю ю

,4

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U ÄÄ 1806429 АЗ (si>s Н 01 0 9/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К ПАТЕНТУ

ОО

C)

IQ ! Ю (Изобретение относится к антенным ус- УКВ-диапазонов, где требуются антенны тройствам и может быть использовано в ра- малых размеров, в частности в подвижных диоте х нич ески х системах К В- и системах связи. (21) 4911586/09 (22) 03.01.91 (46) 30.03.93. Бюл. N. 12, (71) Радиоастрономический институт АН

УССР (72) В П.Бовкин, А.А.Гридин и И.Н.Жук (73) Радиоастрономический институт АН Украины (56) Патент США N. 4400702, кл. H 01 О 9/42, 1983.

Овсяников В.В. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками,— М.: Радио и связь. 1985, с. 46-49. рис.2.13

Авторское свидетельство СССР

N: 820582, кл. Н 01 0 9/00. 1983. (54) МАЛОГАБАРИТНАЯ АНТЕННА (57) Использование: в антенной технике в качестве антенны вертикальной поляризации декаметрового и метрового диапазонов волн, работающей одновременно в нескольких поддиапазонах без перестройки. Сущность изобретения: малогабаритная антенна, содержащая проводящую трубу с верхним проводящим диском, установленную на изоляторе над противовесом, и коаксиальный фидер. соединенный центральным проводником с шунтîM-ëàáèринтом, размещенным в полости проводящей трубы. при этом шунт-лабиринт выполнен из N групп отрезков коаксиальных линий, последовательно соединенных между собой. причем внутри каждой группы. состоящей из четного числа отрезков, oHlf соединены перекрестно (центральный проводник предыдущего отрезка с внешним проводником последующего, а внешний проводник предыдущего с центральным проводником последующего), а на границах групп только центральными проводниками. а последний отрезок К-и группы — центральным проводником с нижней частью проводящей трубы, при этом первый отрезок первой группы выполнен в виде жесткого коаксиала, расположенного соосно проводящей трубе и соединенного центральным проводником через блок согласования с центральныM проводником коаксиальноГО фидера, а последующие отрезки, выполненные из изолированного коаксиального кабеля, расположены параллельно друг другу в зазоре между внешней поверхностью жесткого коаксиала и проводящей трубой. Первая группа отрезков коаксиальных линий, нагруженная на входное сопротивление второй группы, резонирует на частоте высокочастотного диапазона, токи, вытекающие на внешнюю поверхность коаксиальных линий, вследствие перекрестного соединения их концов, имеют одинаковое направление и возбуждают внутренню1о. а от нее и внешнюю поверхность проводящей трубы. В более низкочастотных поддиапазонах резонируют несколько групп отрезков коаксиальных линий. Общая высота антенны не превышает четверти минимальной длины волны рабочего диапазона. 2 ил.

1806429

35

50

55 !" ью изобретения является обеспече зможности одновременной работы в н-,г клол ьких частотных поддиапазонах.

На фиг,1 схематически изображена предложенная малогабаритная антенна; на фиг.2 — схема электрических. соединений шунта-лабиринта.

Малогабаритная антенна содержит проводящую трубу 1 с верхним проводящим диском 2, изолятор 3, герметизирующий нижний конец трубы 1 и соединяющий его с противовесом 4, шунт-лабиринт 5, состоящий из N (N = 1, 2, 3...) групп 6 отрезков коаксиальный линий 7. Все отрезки 7, кроме первого отрезка первой группы, выполнены из коакслального кабеля. Первый отрезок 7 первой группы 6 выполнен в виде жесткого коаксиала, содержащего наружный отрезок

8 проводящей трубы и внутренний — 9, B каждой группе 6, состоящей из четного числа отрезков 7, начало внутреннего проводника 10 первого отрезка 7 соединено с входом 11 группы 6, а его конец соединен с началом внешнего проводника 12 второго отрезка. Конец внешнего проводника 12 первого отрезка соединен с началом внутреннего проводника,10 второго отрезка. Конец внутреннего проводника 10 второго отрезка соединен с началом внешнего проводника 12 третьего отрезка. Конец внешнего проводника 12 второго отрезка соединен с началом внутреннего проводника 10 третьего сегмента и т.д. Конец внутреннего проводника 10 последнего отрезка 7 соединен с выходом 13 группы отрезков 6. Все группы отрезков соединены между собой последовательно только центральными проводниками 10. Первый отрезок первой группы. выполненный в виде жесткого коаксиалэ, расположен соосно проводящей трубе 1, а все последующие отрезки 7 всех групп, выполненные из изолированного коаксиального кабеля, расположены параллельно друг другу в зазоре между внешней поверхностью жесткого коаксиала и проводящей трубой, Вход первого антенного элемента 11 соединен с выходной потенциальной шиной 14 блока согласования 15, общая шина 16 которого соединена с противовесом 4, а коаксиальная линия питания 17 соединяет его с источником электромагнитных колебаний (не показан), Предложенная антенна работает следующим образом.

Антенна возбуждается через блок согласования 15, потенциальный конец которого подключен к началу внутреннего проводника 10 первого отрезка 7 первой группы отрезков шунта — лабиринта 5. Каждая группа отрезков настроена в резонанс на свой частотный поддиапазон с учетом вносимых сопротивлений от остальных групп отрезков и проводящей трубы 1. нагруженной диском 2, причем каждая последующая группа настроена на частоту. более низкую, чем предыдущая, Первая со стороны генератора группа отрезков настроена в резонанс на максимальную рабочую частоту и имеет на ней сильную реактивную связь с трубой. На этой частоте в другие группы отрезков поступает малая часть энергии, так как они имеют большое сопротивление.

Сильная связь каждой группы отрезков с трубой реализуется на своей резонансной частоте. В этом случае при специальной запитке отрезков (перекрестное соединение) обеспечивается синфазность токов на внешних поверхностях отрезков и трубы.

Шунт — лабиринт и труба выполняют роль высокодобротного многорезонансного повышающего трансформатора, который совместно с блоком согласования обеспечивает согласование сопротивления трубы с волновым сопротивлением питающего фидера. Гальваническая связь центрального проводника последнего отрезка

N-й группы с нижней частью проводящей трубы позволяет реализовать N + 1 частотный поддиапазон.

В качестве примерз конкретной реализации приведем конструктивные данные антенны, работающей в двух поддизпазонах длин волн 7,68 и 11,52 м. Для обеспечения высокой эффективности антенны высота грубы должна быть больше 0.05 минималь ной длины волны и иметь верхнюю емкостную нагрузку. В нашем примере высота антенны и диаметр диска выбраны равными

0,5 м. Отрезки шунта — лабиринта выполнены из коаксиального кабеля РК50-4-16, причем первая группа имеет 4 отрезка, а вторая — 6 отрезков. Жесткий коаксиал выполнен с волновым сопротивлением 50 Ом, что обеспечивается диаметром внешнего проводника

0,015 м и внутреннего проводника 0,0047 м.

Внутренний диаметр трубы равен 0.031 м.

Техническая эффективность предложенного устройства по сравнению с прототипом состоит в возможности эффективной работы одновременно в нескольких частотных поддиапазонах, что обеспечивается применением шунтэ — лабиринта, выполненного из N (N = 1, 2, 3...) групп отрезков коаксиальных линий и помещенного внутрь наружной проводящей трубы, нагруженной сверху проводящим диском.

Формула изобретения

Малогабаритная антенна, содержащая проводящую трубу с верхним проводящим диском, установленную на изоляторе над

1806429 противовесом и имеющая высоту менее четверти минимальной длины волны рабочего диапазона, и коаксиальный фидер, соединенный центральным проводником с размещенным в полости проводящей трубы шунтом-лабиринтом, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременной работы в нескольких частотных поддиапазонах, шунт-лабиринт выполнен из N групп отрезков коаксиальных линий, последовательно соединенных между собой, при этом внутри группы, состоящей из четного числа отрезков, они соединены перекрестно (центральный проводник предыдущего отрезка с внешним проводником последующего. а внешний проводник предыдущего с центральным проводником последующего). а на границе групп — только центральными проводниками, а последний отрезок N-й группы цент5 ральным проводником с нижней частью проводящей трубы, причем первый отрезок первой группы выполнен в виде жесткого коаксиала, расположенного соосно с проводящей трубой и соединенного центральным

10 проводником через блок согласования с центральным проводником коаксиального фидера. а последующие отрезки, выполненные из изолированного коаксиального кабеля, расположены параллельно друг другу в

15 зазоре между внешней поверхностью жесткого коаксиалэ и проводящей трубой.