Двойная зигзагообразная антенна

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в ОВЧ и УВЧ диапазонах. Техническим результатом является создание антенного элемента повышенной направленности. Двойная зигзагообразная антенна состоит из первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрестлежащих отрезков провода, каждый из которых имеет длину, равную половине длины волны, лежащих в одной плоскости и расположенных симметрично относительно основной оси, проходящей через точки их пересечения, соединенных последовательно одна за другой, причем первая и последняя пары накрестлежащих отрезков короткозамкнуты в наиболее отдаленных от центра точках, и двухпроводной линии питания, подключенной в центрах двух накрестлежащих отрезков проводов центральной пары. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в ОВЧ и УВЧ диапазонах.

Известна антенна типа волновой канал (трехэлементная) [1], состоящая из вибратора, одного директора и одного рефлектора, расположенных в одной плоскости один за другим на одной оси, проходящей через их середины.

Также известна проволочная антенна [2], состоящая из двух витков провода в виде квадратов, расположенных в одной плоскости вдоль общей диагонали по обе ее стороны в виде двух ветвей.

Обе антенны обеспечивают достаточно высокую направленность в одной поляризации.

Целью изобретения является создание антенного элемента повышенной направленности.

Предлагается двойная зигзагообразная антенна, состоящая из первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрестлежащих отрезков провода, каждый из которых имеет длину, равную половине длины волны, лежащих в одной плоскости и расположенных симметрично относительно основной оси, проходящей через точки их пересечения, соединенных последовательно одна за другой, причем первая и последняя пары накрестлежащих отрезков короткозамкнуты в наиболее отдаленных от центра точках, а также двухпроводной линии питания, подключаемой в центрах двух накрестлежащих отрезков проводов центральной пары (фиг.1).

Также возможны различные варианты двойных зигзагооборазных антенн на основе предлагаемого антенного элемента (фиг.1), когда параллельно плоскости первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрестлежащих отрезков провода, вдоль оси, перпендикулярной основной оси и проходящей через ее середину и перпендикулярной плоскости размещения проводов, расположен рефлектор, состоящий из шестой, седьмой, восьмой, девятой и десятой пар накрестлежащих отрезков провода, имеющих размер, несколько больший, чем первая, вторая, третья, четвертая и пятая пара, причем концы проводов шестой, так же как и десятой, пар рефлектора соединены между собой горизонтальными отрезками провода (фиг.2).

В свою очередь, двойная зигзагообразная антенна с рефлектором может быть дополнена параллельной плоскости первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар, расположенной перед ней, одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой и пятнадцатой парой накрестлежащих отрезков провода, имеющих на несколько процентов меньшую, чем первая, вторая и третья, четвертая и пятая пара, длину (фиг.3).

Линейные размеры шестой, седьмой, восьмой, девятой и десятой пары накрестлежащих отрезков по отношению к первой, второй, третьей, четвертой, пятой, а также к одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой и пятнадцатой паре накрестлежащих отрезков, как и расстояние между ними, могут изменяться по логарифмическому закону.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

- фиг.1 - двойная зигзагообразная антенна из первой, второй третьей, четвертой и пятой пар накрестлежащих отрезков;

- фиг.2 - двойная зигзагообразная антенна с рефлектором, состоящим из шестой, седьмой, восьмой, девятой и десятой пар накрестлежащих отрезков;

- фиг.3 - двойная зигзагообразная антенна, дополненная одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой и пятнадцатой парой накрестлежащих отрезков.

Двойная зигзагообразная антенна состоит из первой 15-12, 14-16, второй 12-17, 16-11, третьей 17-2, 11-8, четвертой 2-7, 8-3 и пятой 7-5, 3-6 пар накрестлежащих отрезков провода (фиг.1) и разветвляющейся на два равных по длине отрезка двухпроводной линии питания (на чертеже не показана). Пары накрестлежащих отрезков провода 15-12, 14-16 и 12-17, 16-11 соединены последовательно соответственно в точках 12 и 16, пары 12-17, 16-11 и 17-2, 11-8 - в точках 17 и 11, пары 17-2, 11-8 и 2-7, 8-3 - в точках 2 и 8, пары 2-7, 8-3 и 7-5, 3-6 - в точках 7 и 3 (фиг.1), лежат в одной плоскости и расположены симметрично относительно оси, проходящей через точки 13-4 - центры пар накрестлежащих отрезков. Отрезки провода 15-12 и 14-16, 12-17 и 16-11, 17-2 и 11-8, 2-7 и 8-3, 7-5 и 3-6 имеют длину, равную половине длины волны. Причем первая 15-12, 14-16 и пятая 7-5, 3-6 пары накрестлежащих отрезков короткозамкнуты в наиболее отдаленных от центра точках 13 и 4 соответственно.

Двойная зигзагообразная антенна работает следующим образом. При подключении высокочастотного генератора к линии питания (на чертеже не показан) в первой, второй и третьей, четвертой и пятой паре накрестлежащих отрезков провода 15-12 и 14-16, 12-17 и 16-11, 17-2 и 11-8, 2-7 и 8-3, 7-5 и 3-6 образуется стоячая волна тока. Ток на разомкнутых концах проводов в точках 15, 14, 6, 5 будет равен нулю, что соответствует его узлам. Если частота колебания генератора такова, что в прямолинейном отрезке пары проводов укладывается половина длины волны, то в середине отрезков точки 13, 19, 9-10, 18-1, 20, 4 будут соответствовать пучности тока. Примерный вид распределения тока вдоль проводов витка показан на фиг.1 пунктирной линией.

Антенный элемент (фиг.1) можно рассматривать как линейную эквидистантную решетку, образованную парами сегментов 6-4, 4-5, 7-4, 4-3, 7-20, 20-3, 8-20, 20-2, 8-9, 1-2, 17-18, 10-11, 17-19, 19-11, 16-19, 19-12, 16-13, 13-12, 15-13, 13-14. Известно, что вектор напряженности поля, создаваемой в некоторой точке пространства линейным проводником, параллелен этому проводнику. Очевидно, что в этом случае векторы напряженности поля элементов 15-13-14, 16-13-12, 16-19-12, 19-19-11 и 8-20-2, 7-20-3, 7-4-3, 6-4-5 всегда будут сонаправлены друг с другом и ортогональны основной диагонали 13-4.

Поляризация поля элементов 8-9-1-2 и 17-18-10-11 зависит от способа подключения к ним линии питания. Стороны 17-2 и 11-8 подключены к отрезкам двухпроводной линии питания таким образом, что ток в них течет в направлении от 17 к 2 и от 8 к 11 соответственно (фиг.1), то вектора напряженности поля указанных отрезков будут сонаправлены векторам поля 15-13-14, 16-13-12, 16-19-12, 19-19-11 и 8-20-2, 7-20-3, 7-4-3, 6-4-5. В результате антенный элемент будет эквивалентен синфазной решетке из десяти симметричных вибраторов, имеющей высокую направленность.

В плоскости, проходящей через диагональ 13-4 и перпендикулярной антенному элементу, максимумы диаграммы направленности антенного элемента будут расположены на оси, ортогональной основной диагонали 13-4, по обе стороны от антенного элемента. Диаграмма направленности будет иметь вид восьмерки (фиг.4). В плоскости, ортогональной и антенному элементу, и диагонали 13-4, диаграмма направленности по вертикальной поляризации будет незначительна, по горизонтальной поляризации - иметь вид восьмерки (фиг.5).

При использовании рефлектора, размеры которого на несколько процентов больше, чем двойная зигзагообразная антенна (фиг.2), или дополнительного, пассивного антенного элемента, отличающегося по величине в меньшую сторону (фиг.3), установленных соосно друг с другом один за другим, на расстоянии около четверти длины волны вдоль оси, перпендикулярной общей диагонали и проходящей через ее середину, антенна эквивалентна линейной решетке осевого излучения типа волновой канал.

Если размеры антенных элементов, а также расстояния между ними от одного антенного элемента к другому изменяются по логарифмическому закону, то в результате зигзагообразная антенна будет и высоконаправленной, и способной работать в широкой полосе частот.

Диаграммы направленности двойной зигзагообразной антенны, полученные в результате моделирования при синфазном питании, приведены в приложении:

- фиг.4 - диаграмма направленности в Горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси 13-4 и плоскости двойной зигзагообразной антенны из первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрестлежащих отрезков;

- фиг.5 - диаграмма направленности в вертикальной плоскости, проходящей через ось 13-4 перпендикулярно плоскости двойной зигзагообразной антенны из первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрестлежащих отрезков;

- фиг.6 - диаграмма направленности в горизонтальной плоскости двойной зигзагообразной антенны с рефлектором, состоящим из шестой, седьмой, восьмой, девятой и десятой пар 21-24, 22-23, 24-25, 23-26, 25-28, 26-27, 29-29, 27-30, 29-32, 30-31 накрестлежащих отрезков горизонтальной поляризации;

- фиг.7 - диаграмма направленности в вертикальной плоскости двойной зигзагообразной антенны с рефлектором, состоящим из шестой, седьмой, восьмой, девятой и десятой пар 21-24, 22-23, 24-25, 23-26, 25-28, 26-27, 29-29, 27-30, 29-32, 30-31 накрестлежащих отрезков горизонтальной поляризации;

- фиг.8 - диаграмма направленности в горизонтальной плоскости двойной зигзагообразной антенны, дополненной одиннадцатой, двенадцатой тринадцатой, четырнадцатой и пятнадцатой парой 33-36, 34-35, 36-37, 35-38, 37-40, 38-39, 40-41, 39-42, 41-44, 42-43 накрестлежащих отрезков горизонтальной поляризации;

- фиг.9 - диаграмма направленности в вертикальной плоскости двойной зигзагообразной антенны, дополненной одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой и пятнадцатой парой 33-36, 34-35, 36-37, 35-38, 37-40, 38-39, 40-41, 39-42, 41-44, 42-43 накрестлежащих отрезков горизонтальной поляризации;

Здесь горизонтальной является плоскость, ортогональная основной диагонали, вертикальной - плоскость, проходящая через эту диагональ, но ортогональная плоскости антенного элемента.

Результаты КНД, полученные при моделировании, больше, чем у проволочной антенны и антенны типа волновой канал.

Моделирование проводилось на центральной частоте 1000 МГц. Для моделирования использовалась программа MMANA-GAL 1.2.0.20.

Таким образом, двойная зигзагообразная антенна является антенным элементом повышенной направленности при горизонтальной поляризации поля излучения.

Литература

1. Ротхаммель К. Антенны.: Пер. с нем. - М.: ЭНЕРГИЯ, 1969. - с.219-220.

2. Проволочная антенна: Патент RU 2189093, МПК H01Q 21/24. / А.М.Сомов, Е.А.Шаповалов; заявка 2000109500 от 19.04.2000 г.; опубл. 10.09.2002 г.

1. Двойная зигзагообразная антенна, состоящая из первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрест лежащих отрезков провода, каждый из которых имеет длину, равную половине длины волны, лежащих в одной плоскости и расположенных симметрично относительно основной оси, проходящей через точки их пересечения, соединенных последовательно одна за другой, причем первая и последняя пары накрест лежащих отрезков короткозамкнуты в наиболее отдаленных от центра точках, а также двухпроводной линии питания, подключаемой в центрах двух накрест лежащих отрезков проводов центральной пары.

2. Двойная зигзагообразная антенна по п.1, отличающаяся тем, что параллельно плоскости первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрестлежащих отрезков провода вдоль оси перпендикулярной основной оси и проходящей через ее середину и перпендикулярной плоскости размещения проводов, расположен рефлектор, состоящий из шестой, седьмой, восьмой, девятой и десятой пар накрест лежащих отрезков провода, имеющих размер несколько больший, чем первая, вторая, третья, четвертая и пятая пара, причем концы проводов шестой, также как и десятой пар рефлектора соединены между собой горизонтальными отрезками провода.

3. Двойная зигзагообразная антенна, по п.2, отличающаяся тем, что параллельно плоскости первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар накрест лежащих отрезков провода перед ней на некотором расстоянии вдоль оси, перпендикулярной основной оси и проходящей через ее середину, расположены одиннадцатая, двенадцатая, тринадцатая, четырнадцатая и пятнадцатая пара накрест лежащих отрезков провода, имеющих размер, несколько меньший, чем размер первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар.

4. Двойная зигзагообразная антенна по п.3, отличающаяся тем, что линейные размеры шестой, седьмой, восьмой, девятой и десятой пары накрест лежащих отрезков по отношению к первой, второй, третьей, четвертой, пятой, а также к одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой и пятнадцатой паре накрест лежащих отрезков, как и расстояние между ними, изменяются по логарифмическому закону.



 

Похожие патенты:

Антенна // 2393597
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах с сигналами с круговой и линейной поляризациями. .

Изобретение относится к антенным системам радиолокационных станций (РЛС) малогабаритного/миниатюрного исполнения с непрерывным режимом излучения. .

Изобретение относится к антеннами и, в частности, к микрополосковым антеннам (МПА). .

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования, в частности, в качестве приемной или передающей антенны для радиосвязи на коротких волнах. .

Изобретение относится к проходным фазированным антенным решеткам (ФАР) СВЧ-диапазона с электрическим сканированием луча и может быть использовано при проектировании ФАР, работающих на круговой поляризации поля и у которых размер апертуры в одной плоскости в 2-3 раза меньше размера апертуры в другой плоскости.

Изобретение относится к печатным антеннам с двойной поляризацией с питанием от расположенного на печатной плате коммутационного поля. .

Изобретение относится к системе излучателей с двойной поляризацией, в частности для диапазона мобильной радиосвязи, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к плоским антенным решеткам для непосредственного приема спутникового телевидения. .

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к фазированным антенным решеткам. .

Изобретение относится к области радиотехники

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антеннам, в частности к микрополосковым антеннам для применения в системах GPS и GNSS

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к сверхширокополосным антеннам, и может найти применение в системах радиосвязи и радиолокации

Изобретение относится к области радиотехники

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано на базовых станциях сети сотовой радиосвязи для обеспечения излучения сигнала с переключаемой поляризацией, а именно: возможностью установки линейной вертикальной поляризации, линейной горизонтальной поляризации или круговой поляризации правого или левого вращения, при использовании штатных антенн базовых станций с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией

Изобретение относится к устройству создания круговой поляризации в антенне. Технический результат - снижение омических потерь и упрощение конструкции устройства. Компактный узел возбуждения для создания круговой поляризации в антенне содержит разделительный ортомодовый преобразователь и ответвитель, при этом ортомодовый преобразователь, называемый ОМТ, является асимметричным и содержит основной волновод квадратного или круглого сечения с продольной осью ZZ' и две ветви, соединенные с основным волноводом соответственно двумя щелями параллельного соединения, при этом обе соединительные щели выполнены в двух ортогональных стенках основного волновода, при этом обе ветви ОМТ связаны соответственно с двумя волноводами неуравновешенного ответвителя, при этом ответвитель имеет два разных коэффициента деления (α, β), оптимизированные таким образом, чтобы компенсировать ортогональные паразитные составляющие (δу, δх) электрического поля, возникающие из-за асимметрии ОМТ. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к радиотехнике. Техническим результатом является обеспечение автоматической настройки антенной системы на вертикальную поляризацию при произвольной пространственной ориентации самой антенной системы. Антенная система содержит три электрических или три магнитных антенны с взаимно ортогональной поляризацией по осям X, Y и Z, три умножителя, сумматор, три балансных модулятора и трехосевой акселерометр, приемные выходы антенн соединены по одному с первыми входами умножителей, выходы умножителей соединены по одному с отдельными входами сумматора, выход сумматора является приемным выходом антенной системы, передающий вход антенной системы связан с первыми входами балансных модуляторов, выходы балансных модуляторов связаны по одному с передающими входами антенн, оси чувствительности акселерометра x, у и z параллельны осям поляризации антенн X, Y и Z, соответственно, выходы акселерометра по осям x, у и z связаны по одному со вторыми входами умножителей и балансных модуляторов, связанных с антеннами, поляризованными по осям X, Y и Z, соответственно. Векторы поляризации антенной системы на передачу и на прием автоматически настраиваются по вертикали, независимо от пространственной ориентации самой антенной системы, чем достигается согласованная поляризация антенных систем приемника и передатчика, разнесенных в горизонтальной плоскости. 1 ил.

Антенна // 2530242
Изобретение относится к области антенно-фидерных устройств и может быть использовано, например, в качестве направленной двухполяризационной антенны с ортогональными поляризациями в дециметровом диапазоне волн. Технический результат - расширение рабочего диапазона широт, увеличение коэффициента направленного действия и коэффициента усиления при уменьшении габаритных размеров. Антенна, содержащая квадратную металлическую пластину, расположенную над металлическим экраном параллельно ему, отличающаяся тем, что в середине сторон квадратной металлической пластины выполнены прорези, перпендикулярные ее сторонам, меньшие по длине, чем половина длины стороны квадратной металлической пластины, к противолежащим прорезям синфазно присоединены два отрезка равной длины коаксиального кабеля, соединенные параллельно в центральной области квадратной металлической пластины, к их общей точке присоединен входной кабель, проходящий к металлическому экрану через центр квадратной металлической пластины, причем высота установки квадратной металлической пластины над металлическим экраном лежит в пределах до половины ее стороны. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к элементам и узлам СВЧ-трактов антенн с круговой поляризацией поля излучения, и может быть использовано для возбуждения волноводных поляризационных секций квадратного поперечного сечения. Устройство содержит плавный волноводный переход от прямоугольного поперечного сечения к квадратному поперечному сечению, вход которого соединен с прямоугольным волноводом, при этом стороны поперечного сечения прямоугольного волновода повернуты на 45° относительно сторон поперечного сечения выхода плавного волноводного перехода. В прямоугольном волноводе введены короткозамыкатель (короткозамыкающая стенка) и металлические пластины, каждая из которых установлена в центре соответствующей широкой стенки прямоугольного волновода, при этом симметрично относительно продольной оси. В плавном волноводном переходе симметрично относительно продольной оси размещены металлические гребни с изменяющимся зазором между ними, при этом в одном из металлических гребней, в плоскости сочленения плавного перехода и волновода с прямоугольным поперечным сечением, расположена коаксиальная линия, центральный проводник которой удлинен в зазор между металлическими гребнями и соединен с другим гребнем, при этом металлические пластины и гребни лежат в одной плоскости продольного сечения всего устройства возбуждения квадратного волновода. Технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров устройства возбуждения и в подавлении высших типов волн в нем. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для работы на радиолиниях систем дальней связи, в беспроводных сетях, в системах телеуправления и навигации. Антенна содержит четыре изогнутых вибратора. Вибраторы расположены попарно над экраном во взаимно ортогональных плоскостях. Каждый вибратор выполнен в виде половины скобы и имеет линейный участок и изогнутый участок. Изогнутые участки замкнуты на экран. Линейные участки параллельны экрану, их концы расположены вблизи центра антенны и возбуждены равноамплитудно с прогрессивным 90°-м сдвигом по фазе. Длина вибраторов антенны не менее 0,25 средней длины волны. Параллельно экрану перед вибраторами во взаимно ортогональных плоскостях расположены линейные директоры длиной 0,4 средней длины волны. Концы линейных директоров кондуктивно соединены проводниками длиной 0,3 средней длины волны с точками возбуждения вибраторов. Между вибраторами и линейными директорами параллельно плоскости экрана установлен кольцевой директор с центром на оси антенны. Длина окружности кольцевого директора равна средней длине волны. Технический результат заключается в повышении коэффициента усиления, упрощении устройства питания, обеспечении работы в режимах круговой и линейной поляризаций с более высоким качеством согласования и меньшей эллиптичностью круговой поляризации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх