Антенное устройство
Владельцы патента RU 2281591:
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 уменьшении размера антенны в направлении излучения и возможности расширения рабочей полосы при применении более широкополосных источников возбуждения. Сущность изобретения заключается в наличии двух совместно работающих и наклоненных на некоторый угол (до 15-20°) по отношению к задней стенке рефлектора электрических вибраторов. Рефлектор выполнен в форме цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью. Электрические вибраторы располагаются в вертикальной плоскости симметрии (Е-плоскости) в непосредственной близости от задней стенки рефлектора симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии (плоскости Н). 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 (БС) (4×90°, 6×60° и т.д.).
Для повышения энергетики радиолинии антенны БС должны обладать достаточно высоким коэффициентом направленного действия (КНД). При этом естественным является стремление к расширению рабочей полосы и уменьшению габаритов антенны.
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, Н 01 Q 19/13, принятое за прототип.
На фиг.1 представлен чертеж антенного устройства-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 Н-плоскости. Кроме того, эта антенна сохраняет свою диаграмму в широкой полосе частот.
Уменьшение размера антенны-прототипа в направлении излучения заставляет приближать электрический вибратор к рефлектору, что приводит к резкому ухудшению согласования. Применение более широкополосных источников возбуждения (например, конических вибраторов и др.) с целью расширения рабочей полосы антенны не дает эффекта вследствие резонансных свойств системы источник возбуждения - рефлектор.
Недостатком устройства-прототипа является невозможность уменьшения размера антенного устройства без ухудшения согласования и уменьшения КНД.
Для устранения указанного недостатка в антенное устройство, содержащее металлический рефлектор в форме цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью шириной (0.3÷0.7)λ, где λ - длина волны, и первый источник возбуждения - электрический вибратор, согласно изобретению, введен второй электрический вибратор, причем оба электрических вибратора расположены в вертикальной плоскости симметрии (Е-плоскости) в непосредственной близости от задней стенки рефлектора симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии (Н-плоскости) и наклонены под некоторым (до 15-20°) углом по отношению к задней стенке рефлектора.
Предлагаемое антенное устройство представлено на фиг.2, где обозначено:
1 - источники возбуждения - электрические вибраторы, расположенные в вертикальной плоскости симметрии под углом к задней стенке рефлектора;
2 - рефлектор.
В предлагаемом антенном устройстве изменили конструкцию запитки антенны, применив для этого два совместно работающих и наклоненных на некоторый угол (до 15-20°) по отношению к задней стенке рефлектора 2 электрических вибратора 1. Электрические вибраторы 1 располагаются в вертикальной плоскости симметрии (Е-плоскости) в непосредственной близости от задней стенки рефлектора симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии (плоскости Н). При этом входное сопротивление менее критично к расстоянию электрических вибраторов от задней стенки рефлектора, что дает возможность расширить рабочую полосу предлагаемого антенного устройства по сравнению с прототипом при использовании более широкополосных источников возбуждения.
При эксплуатации предлагаемого антенного устройства использование двух вибраторов 1 необходимо для того, чтобы скомпенсировать искажение ДН, неизбежное при применении одного наклонного электрического вибратора. Одновременно увеличивается КНД антенны, причем КНД антенны одинаков независимо от того, располагается ли источник возбуждения непосредственно у задней стенки рефлектора, у поверхности возбуждения или в любом месте внутри рефлектора (но обязательно в плоскости симметрии).
Близкое расположение электрических вибраторов от рефлектора (вплоть до касания) позволяет уменьшить размер антенного устройства в направлении излучения на величину ˜0.25λ, что в случае применения антенны с круговой цилиндрической поверхностью диаметром ˜0.7λ составляет ˜30%. Кроме того, появляется возможность приближения (практически до касания) наклоненного на некоторый угол (до 15-20°) по отношению к задней стенке рефлектора электрического вибратора без существенного ухудшения согласования. Именно это свойство позволяет, применив более широкополосные источники возбуждения, расширить рабочую полосу антенны.
Отличительной особенностью предлагаемого антенного устройства от антенны-прототипа является возможность уменьшения размера антенны в направлении излучения на величину порядка 30% и возможность создания более широкополосной антенны при применении широкополосных источников возбуждения при сохранении КНД таким же, как и у антенного устройства-прототипа с решеткой излучателей из двух вибраторов.
Техническим результатом предлагаемой заявки является:
- уменьшение размера антенны в направлении излучения на величину порядка 30%;
- возможность создания более широкополосной антенны при применении широкополосных источников возбуждения (конических вибраторов и др.) вследствие уменьшения резонансных (по входным сопротивлениям) свойств системы источник возбуждения - рефлектор.
Антенное устройство, содержащее металлический рефлектор в форме цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью шириной (0.3-0.7)λ, где λ - длина волны, и источник возбуждения - электрический вибратор, отличающееся тем, что введен второй электрический вибратор, причем оба электрических вибратора расположены в вертикальной плоскости симметрии (Е-плоскости) в непосредственной близости от задней стенки рефлектора симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии (Н-плоскости) и наклонены под углом до 20° по отношению к задней стенке рефлектора.
