Проволочная антенна

 

Изобретение предназначено для использования в радиотехнических устройствах радиовещания и связи в ультракоротковолновом диапазоне волн. Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента направленного действия. Для этого в антенне в виде двух витков провода в форме квадратов, расположенных в одной плоскости вдоль общей диагонали по обе стороны в виде двух ветвей, разомкнутых по всей длине, и двухпроводной линии питания, параллельно первым двум виткам, соосно с ними один за другим вдоль оси, перпендикулярной общей диагонали и проходящей через ее середину, расположены дополнительные вторые, третьи и т.д. по два витка, а двухпроводная линия питания подключена к незамкнутым сторонам в точках соприкосновения квадратов. В другом варианте двухпроводная линия питания подключена только ко вторым виткам, а расстояния между первыми, вторыми, третьими и т.д. витками составляет четверть длины электромагнитной волны, первые витки укорочены, а третьи и т.д. витки удлинены относительно вторых на несколько процентов. Кроме этого, линейные размеры первых, вторых и т.д. витков, равно как и расстояния вдоль двухпроводной линии питания, в точках ее подключения изменяются по логарифмическому закону. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств телевидения, радиовещания и радиосвязи в дециметровом и метровом диапазонах волн.

Известна проволочная антенна в виде двух витков провода в форме квадратов, расположенных в одной плоскости вдоль общей диагонали по обе стороны, разомкнутых по всей ее длине, и двухпроводной линии питания [1].

К недостаткам такой антенны следует отнести сравнительно низкий КНД и малую широкополосность.

В тоже время известны более сложные конструкции антенн [2], в которых, для увеличения направленности и широкополосности, элементы расположены один за другим. Недостатком таких конструкций является сравнительно малая направленность и широкополосность отдельных элементов.

Целью изобретения является увеличение КНД и расширение диапазона рабочих частот.

Для этого предлагается проволочная антенна в виде двух витков провода в форме квадратов, расположенных в одной плоскости вдоль общей диагонали в виде двух ветвей, разомкнутых по всей ее длине, и двухпроводной линии питания, в которой параллельно первым двум виткам, соосно с ними один за другим вдоль оси, перпендикулярной общей диагонали и проходящей через ее середину, расположены дополнительные вторые, третьи и т.д. по два витка, а двухпроводная линия питания подключена к незамкнутым сторонам в точках соприкосновения квадратов.

Двухпроводная линия питания может быть подключена только ко вторым виткам, расстояние между первыми, вторыми, третьими и т.д. составляет четверть длины электромагнитной волны, причем первые витки укорочены, а третьи и т.д. витки удлинены относительно вторых на несколько процентов.

Кроме этого, линейные размеры первых, вторых и т.д. витков, как и расстояния вдоль двухпроводной линии питания, в точках ее подключения изменяются по логарифмическому закону, а подключение витков через один осуществляется перекрестно.

Изобретение поясняется геометрическими фигурами, на которых: Фиг.1 - элемент антенны, Фиг.2 - проволочная антенна с последовательным питанием элементов, Фиг.3 - проволочная антенна с пассивными элементами.

Проволочная антенна состоит из двух витков провода в форме квадратов (Фиг. 1) 1-2-3, 6-5-4 и 1-2'-3', 6'-5'-4, расположенных в одной плоскости вдоль общей диагонали 00' по обе стороны в виде двух ветвей 3-2-1-2'-3' и 6-5-4-5'-6', разомкнутых между собой по всей длине, и двухпроводной линии питания (на чертеже не показана), подключаемой к точкам 1 и 4. Параллельно первым двум виткам, представленным на фиг.1, соосно с ними один за другим вдоль оси, перпендикулярной общей диагонали 00' и проходящей через ее середину, расположены, согласно фиг.2, рядом с упомянутыми выше витками 7 дополнительные вторые 8, третьи 9 и т.д. по 2 витка, а двухпроводная линия питания 10 подключена к незамкнутым сторонам витков 7, 8, 9 в точках соприкосновения 11-12, 13-14, 15-16 и т.д. квадратов.

В другом варианте двухпроводная линия питания 17 (фиг.3) подключена только ко вторым виткам 18, расстояние между первыми 19 и вторыми 18, также как и вторыми 18 и третьими 20, составляет около четверти длины электромагнитной волны, причем первые витки 19 укорочены, а третьи витки 20 удлинены относительно вторых витков 18 на несколько процентов.

Линейные размеры первых витков 7 (фиг.2), вторых 8, третьих 9 и т.д. витков, равно как и расстояние между первыми 7 и вторыми 8, как и расстояние между вторыми 8 и третьими 9 и т.д. вдоль двухпроводной линии питания 10, в точках подключения 11-12, 13-14, 15-16 могут изменяться по логарифмическому закону, а подключение витков через один, например 7-ых и 9-ых, осуществляется к проводам двухпроводной линии 10 перекрестно. Это значит, что витки 8 контактом 13 подключаются к левому проводу двухпроводной линии питания 10, контактом 14 - к правому проводу этой линии, в то время как контакт 11 витков 7 и контакт 15 витков 9 подключаются к правому проводу двухпроводной линии питания 10, а контакт 12 витков 7 и контакт 16 витков 9 подключаются к левому проводу двухпроводной линии питания 10.

Проволочная антенна работает следующим образом. При подключении высокочастотного генератора (на чертеже не показан) через двухпроводную линию питания к точкам 1 и 4 (фиг.1) вдоль проводов 4-5-6 и 4-5'-6', равно как и 1-2-3 и 1-2'-3', устанавливается режим стоячих волн с узлом тока на конце разомкнутого провода в точках 6, 6' и 3, 3'. Длина сторон квадрата 1-2 и 1-2' при этом составляет половину длины электромагнитной волны. В связи с этим через половину длины волны, а именно в точках 5, 5' и 2, 2', вновь располагается узел распределения стоячей волны тока J и изменяется фаза этого тока (его направление) на противоположное. При этом в направлениях, перпендикулярных плоскости чертежа, взаимно компенсируются составляющие тока _в, параллельные общей диагонали квадратов от его сторон, лежащих по разные стороны общей диагонали, например 2, 3 и 5, 6, а также в расходящихся и сходящихся сторонах, например 5, 6 и 4, 5. В то же время составляющие тока J_г, перпендикулярные общей диагонали 00', в направлениях, перпендикулярных плоскости квадратов, складываются, определяя поляризацию поля излучения.

Направление максимального излучения витков квадратов совпадает с направлением оси, перпендикулярной общей диагонали 00', проходящей через ее середину, и плоскости витков.

Поля излучения дополнительных по отношению к виткам 7 (фиг.2) витков 8, 9 и т.д., подключенных к двухпроводной линии питания 10 через отрезки линии 11-13, 13-15, равно как и 12-14, 14-16 и т.д., равные приблизительно четверти электромагнитной волны, складываются с полями витков 7 в направлении распространения 11-15, поскольку они синфазны, и вычитаются в противоположном направлении из-за их противофазности. В другом варианте исполнения (фиг.3) двухпроводная линия питания 17 подключена только к вторым виткам 18. Расстояние между первыми 19, вторыми 18 и третьими 20 витками составляет четверть длины волны для обеспечения режима осевого излучения эквидистантой линейной решетки, которую образуют витки 19, 18, 20 и т.д. Необходимо, чтобы фаза тока витков 19 опережала фазу токов витков 18 и далее фаза токов витков 20 отставала от фазы токов витков 18. С этой целью витки 19 укорачиваются относительно витков 18, что придает их входному сопротивлению индуктивный характер, а витки 20 удлиняются по отношению к 18 на несколько процентов, что обеспечивает их входному сопротивлению емкостный характер.

Это приводит к увеличению КНД по сравнению с его значением для двух витков провода. Кроме того, линейные размеры витков 7, 8 и 9 (фиг.2) и расстояния 11-13, 13-15 и т.д. вдоль двухпроводной линии питания в точках ее подключения могут изменяться по логарифмическому закону, а подключение витков 7, 8 и 9 через один (например, 8-го) осуществляется перекрестно. Это позволяет увеличить широкополосность антенны.

Литература 1. С.И. Надененко. "Антенны", - М.: Связьиздат, 1959 г., стр. 324.

2. Г.З. Айзенберг. "Коротковолновые антенны", ГИЛВСР, М., 1962 г., стр. 261, 478, 596.

Формула изобретения

1. Проволочная антенна в виде двух витков провода в форме квадратов, расположенных в одной плоскости вдоль общей диагонали по обе стороны в виде двух ветвей, разомкнутых по всей длине, и двухпроводной линии питания, отличающаяся тем, что параллельно первым двум виткам, соосно с ними один за другим вдоль оси, перпендикулярной общей диагонали и проходящей через ее середину, расположены дополнительные вторые, третьи и т. д. по два витка, а двухпроводная линия питания подключена к незамкнутым сторонам в точках соприкосновения квадратов.

2. Проволочная антенна по п. 1, отличающаяся тем, что двухпроводная линия питания подключена только ко вторым виткам, расстояния между первыми, вторыми, третьими и т. д. витками составляет четверть длины электромагнитной волны, первые витки укорочены, а третьи и т. д. витки удлинены относительно вторых на несколько процентов 3. Проволочная антенна по п. 1, отличающаяся тем, что линейные размеры первых, вторых и т. д. витков, равно как и расстояния вдоль двухпроводной линии питания, в точках ее подключения изменяются по логарифмическому закону, а подключение витков через один осуществляется перекрестно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3