Плоская логопериодическая антенна

 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны радиосвязи на береговых радиоцентрах различного назначения, а также на подвижных объектах, например, на судах. Сущность изобретения: расширение частотного диапазона логопериодической антенны на петлевых вибраторов. Плоская логопериодическая антенна состоит из симметричных петлевых вибраторов 1 двухпроводной распределительной линии 2 и заземленной несущей штанги 3, укрепленной на вершине судовой мачты 4. Плечо каждого вибратора выполнено в виде разомкнутого на концах отрезка коаксиального кабеля, центральная жила 5 которого соединена с одним из проводов распределительной линии, а наружная оболочка 6 на другом конце кабеля - с металлическим стержнем 7, укрепленным на несущей штанге 3. 4 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны радиосвязи на береговых радиоцентрах различного назначения, а также на подвижных объектах, например, на судах.

Плоские логопериодические антенны известны. Примером такой антенны является антенна, представляющая собой линейную решетку симметричных линейных вибраторов монотонно изменяющейся длины, возбуждаемых двухпроводной распределительной линией. Антенна подвешивается на опорах с помощью леерных оттяжек (Айзенберг Г.З. и др. Коротковолновые антенны. М. Радио и связь, 1985, с. 350 351, рис. 16.4) и имеет малую механическую прочность.

Другим примером плоской логопериодической антенны является антенна AS-2874/SRC (Zaw P.E. Shipboard Antennas. Dedham, MA: Artech House, 1983, p. 47 48, fig. 2.80). Это горизонтальная антенна, установленная на вершине судовой мачты (башни) на специальном пьедестале. Она состоит из несущей стрелы с распределительной линией внутри нее, десяти симметричных линейных вибраторов и согласующего устройства. Эта антенна также имеет недостаточную механическую прочность и соответственно низкую надежность конструкции, которые обусловлены тем, что каждый линейный вибратор крепится на изоляторе, а вся антенна монтируется на опорном изоляторе, устанавливаемом на вершине мачты.

Этого недостатка лишены логопериодические антенны с симметричными петлевыми вибраторами. Такая антенна ближе всего к изобретению по максимальному количеству сходных существенных признаков и поэтому принимается за прототип. Антенна представляет собой решетку из симметричных петлевых вибраторов, возбуждаемых переменнофазно двухпроводной распределительной линией. Каждое плечо петлевого вибратора образовано двумя параллельными проводами, один из которых соединен с одним из проводов распределительной линии, а другой с заземленной несущей штангой, укрепленной на верхушке мачты. Провода петлевого вибратора соединены друг с другом на противоположном от распределительной линии конце (Шпиндлер Э. Практические конструкции антенн. М. Мир, 1989, с. 46-48, 161-170, 198-214, рис. 4.43, 4.44 и др.).

Крепление вибраторов на несущей штанге без изоляторов, а также крепление несущей штанги к мачте (также без опорного изолятора) позволяет существенно повысить прочность и надежность конструкции.

Недостаток антенны-прототипа малый коэффициент перекрытия по частоте, т. е. узкий по сравнению с другими вариантами логопериодических антенн частотный диапазон. Причина состоит в том, что на низких частотах, далеких от собственной резонансной частоты петлевого вибратора (при λ > 2L где λ длина волны, L длина вибратора), короткий петлевой вибратор шунтирует распределительную линию, тем самым не пропуская электромагнитную волну к активной области антенны.

Цель изобретения расширение частотного диапазона плоской логопериодической антенны с петлевыми вибраторами.

Цель достигается тем, что в плоской логопериодической антенне, включающей в себя двухпроводную распределительную линию, симметричные петлевые вибраторы и заземленную несущую штангу, каждое плечо петлевого вибратора выполнено в виде разомкнутого на концах отрезка коаксиального кабеля, внутренняя жила которого соединена с одним из проводов распределительной линии, а наружная оболочка на другом конце кабеля с металлическим стержнем, соединенным с несущей штангой, причем электрическая длина отрезка кабеля равна длине плеча петлевого вибратора.

Сравнение антенны с прототипом показывает, что заявляемая антенна имеет новые признаки, т.е. техническое решение отвечает критерию "новизна".

На фиг. 1 представлена схема антенны-прототипа; на фиг. 2 схема антенны; на фиг. 3 эквивалентная схема каждого плеча петлевого вибратора антенны; на фиг. 4 вариант выполнения антенны.

Заявляемая антенна, как и антенна-прототип, состоит из симметричных петлевых вибраторов 1, двухпроводной распределительной линии 2 и заземленной несущей штанги 3, укрепленной на вершине судовой мачты 4.

Согласно изобретению плечо каждого петлевого вибратора выполнено в виде разомкнутого на концах отрезка коаксиального кабеля, центральная жила 5 которого соединена одним концом с проводом распределительной линии, а наружная оболочка 6 на другом конце кабеля с металлическим стержнем 7, образующим второй провод петлевого вибратора и укрепленным на металлической несущей штанге 3.

Антенна работает следующим образом.

Входное сопротивление каждого плеча симметричного вибратора в антенне (фиг. 3) представляет собой последовательное соединение несимметричного петлевого вибратора, образованного наружной поверхностью оболочки 6 и металлическим стержнем 7, разомкнутой на конце коаксиальной линии, образованной внутренней поверхностью оболочки и центральной жилой кабеля 5. Если длина коаксиальной линии близка к l/4 то входное сопротивление ее мало, т.е. каждое плечо это несимметричный петлевой вибратор с резонансной длиной λ/4 (поскольку длина несимметричного вибратора равна длине линии). Вместе с соседними вибраторами он образует активную (излучающую) область антенны.

На частотах, при которых длина коаксиальной линии далека от λ/4 входное сопротивление линии велико, вибратор участия в излучении не принимает и не шунтирует в отличие от прототипа, распределительную линию.

Вместо коаксиального кабеля в качестве возбуждаемого провода петлевого вибратора можно использовать отрезок двухпроводной линии, один из проводов 8 которой соединен с проводом распределительной линии, а другой 9 с металлическим стержнем 7 (фиг. 4).

Выполнение каждого плеча петлевого вибратора логопериодической антенны в виде разомкнутого на концах отрезка кабеля (или двухпроводной линии), внутренняя жила которого соединена с одним из проводов распределительной линии, а наружная оболочка с заземленным металлическим стержнем, позволяет в несколько раз по сравнению с прототипом увеличить рабочий диапазон частот антенны, который в данном случае ограничивается только размерами минимального и максимального вибраторов антенны.

Формула изобретения

Плоская логопериодическая антенна, включающая в себя двухпроводную распределительную линию, симметричные петлевые вибраторы и заземленную несущую штангу, отличающаяся тем, что каждое плечо петлевого вибратора выполнено в виде разомкнутого на концах отрезка коаксиального кабеля, внутренняя жила которого соединена с одним из проводов распределительной линии, а наружная оболочка на другом конце кабеля с металлическим стержнем, соединенным с несущей штангой, причем электрическая длина отрезка коаксиального кабеля равна длине плеча петлевого вибратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4