Антенное устройство
Владельцы патента RU 2251767:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно- исследовательский институт связи" (RU)
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано, например, в телевидении и системах корпоративной, ведомственной и радиотелефонной связи общего пользования. Технический результат заключается в двукратном сужении ДН в Н-плоскости (до 30-60°) при сохранении узкой (~20°) ДН в Е-плоскости. Сущность изобретения состоит в том, что в металлический рефлектор в форме цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью шириной (0.6-1.4)λ, где λ - длина волны, введен разделительный экран, расположенный в плоскости симметрии внутри рефлектора, создающий две синфазно возбуждаемые апертуры и предназначенный для сужения диаграммы направленности в Н-плоскости. 2 ил.
Предлагаемое устройство относится к области антенной техники и может быть использовано, например, в телевидении и системах корпоративной, ведомственной и радиотелефонной связи общего пользования.
Необходимость повышения емкости систем связи требует создания секционированных антенн базовых станций (4×90°, 6×60° и т.д.).
Известны антенные устройства с секторными диаграммами направленности (ДН) в азимутальной плоскости (например, уголковая антенна - Г.З.Айзенберг. Антенны ультракоротких волн. М.: Связьиздат, 1957, с.523-543; антенна SEC35-60-14V - каталог фирмы "Microwave Antenna Systems", Edition 1, 2000).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является "Антенное устройство с повышенной направленностью в Е-плоскости" по патенту РФ №2216831, принятое за прототип.
На фиг.1 представлен чертеж антенны-прототипа, где обозначено:
1 - источник возбуждения - электрический вибратор;
2 - рефлектор.
Антенное устройство с повышенной направленностью в Е-плоскости представляет собой цилиндрическую металлическую поверхность 2 высотой (2-4)λ (λ - длина волны) с вырезанной вдоль образующих частью шириной (0.3-0.7)λ, внутри которой расположен источник возбуждения - электрический вибратор 1.
Эта антенна обладает узкой (~20°) ДН в Е-плоскости и секторной (60-120°) ДН в H-плоскости.
Устройство-прототип имеет недостаток - дальнейшее сужение ДН в Н-плоскости возможно либо применением решеток таких антенн, либо расширением апертуры с одновременным увеличением горизонтального размера антенны. Применение решеток антенн ведет к усложнению конструкции и большому увеличению горизонтального размера антенной системы. Увеличение ширины апертуры одновременно с увеличением горизонтального размера действительно сужает ширину ДН в Н-плоскости, но при этом ДН расширяется в Е-плоскости. Антенна теряет свое главное преимущество - узкую ДН в Е-плоскости, при этом КНД тоже не увеличивается.
Для устранения указанного недостатка в антенное устройство, содержащее металлический рефлектор в форме цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью шириной (0,6-1,4)λ, где λ - длина волны, и источник возбуждения - электрический вибратор, согласно изобретению, для сужения диаграммы направленности введен разделительный экран, расположенный в плоскости симметрии внутри рефлектора, создающий две синфазно возбуждаемые апертуры.
Предлагаемое антенное устройство представлено на фиг.2, где обозначено:
1 - источник возбуждения - электрический вибратор;
2 - рефлектор;
3 - разделительный экран.
Предлагаемое антенное устройство имеет увеличенный на (0.3-0.7)λ поперечный размер В рефлектора 2, вдвое увеличенную ширину вырезанной вдоль образующей части А и вставленный в вертикальной плоскости симметрии металлический разделительный экран 3. Источник возбуждения - электрический вибратор 1 - располагается в вертикальной плоскости симметрии и обеспечивает две синфазно возбуждаемые апертуры. В силу симметрии, а также в силу того, что запитка антенны осуществляется теперь от одного источника, фазировка обеспечивается автоматически. Настраиваемый элемент - электрический вибратор 1 - здесь один. Каждая половина антенны имеет электрические характеристики, идентичные характеристикам антенны-прототипа, и совместно они образуют горизонтальную решетку. ДН в Е-плоскости идентична ДН антенны-прототипа (т.е. ~20° и менее), а в Н-плоскости сужается вдвое и составляет величину 30-60° в зависимости от геометрических размеров антенны. КНД увеличивается на 3 дБ и достигает величины 15-17 дБ.
Техническим результатом предлагаемого антенного устройства является:
- обеспечение узкой ДН в Е-плоскости (порядка ~20° и менее) и заданной ДН в Н-плоскости (30-60°) при простой схеме питания и КНД 15-17 ДБ;
- низкий уровень боковых лепестков;
- слабое влияние близкорасположенных предметов на входное сопротивление антенны.
Отличительной особенностью предлагаемого антенного устройства от антенны-прототипа является возможность двукратного сужения ДН в Н-плоскости (до 30-60°) и, соответственно, двукратного увеличения КНД при сохранении такого же угла раскрыва ДН в Е-плоскости (~20°) без существенного усложнения конструкции антенны и системы запитки.
Антенное устройство, содержащее металлический рефлектор в форме цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью и источник возбуждения - электрический вибратор, отличающееся тем, что для сужения диаграммы направленности в Н-плоскости при сохранения узкой диаграммы направленности в Е-плоскости ширина вырезанной вдоль образующей части увеличена до (0,6-1,4)λ, и внутрь рефлектора введен разделительный экран, расположенный в плоскости симметрии, создающий две синфазно возбуждаемые апертуры.
