Вибратор горизонтальный укороченный повышенной диапазонности

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для работы в широкой полосе частот декаметрового диапазона длин радиоволн. Вибратор содержит симметрично расположенные плечи. Провода плеч расположены по образующим биконических фигур. Каждое плечо состоит из нескольких биконических фигур. Биконические фигуры соединены между собой без образования электрического контакта. Биконическая фигура образована ромбообразными секциями. Плоскости ромбообразных секций делят окружность плеч на равные дуги. Уменьшены продольные линейные размеры, расширена полоса рабочих частот. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике, преимущественно для работы в широкой полосе частот декаметрового диапазона.

Известны простые вибраторы настроенного типа и, прежде всего, симметричный горизонтальный вибратор (Марков Г.Т. Антенны. - М.: Госэнергоиздат, 1960, стр.451-452), обеспечивающий работу на фиксированных волнах в узком диапазоне частот.

Недостатками известной антенны являются необходимость изменения размеров антенны с перестройкой частот и ее настройка.

Известны изогнутые антенны (Гончаренко И.В. Антенны KB и УКВ. Часть 2. Основы и практика. - М.: ИП Радиософт, журнал «Радио», 2005, стр.239-244), обеспечивающие укорочение плеч вибраторов полноразмерных антенн в условиях стесненного пространства.

Недостатком таких антенн является снижение коэффициента усиления.

В свою очередь, для расширения диапазона рабочих частот используются известные логопериодические антенны (Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М., Клигер Г.А., Курашов А.Г. Коротковолновые антенны. Под ред. Айзенберга Г.З. - 2-е переработанное и дополненное издание; М.: Радио и связь, 1985, стр.350-351), обеспечивающие работу в широком диапазоне частот.

Недостатками известных антенн являются сложность и дороговизна как постройки, так и эксплуатации таких антенн.

Известна биромбическая антенна (пат. РФ №2157027, опубл. 27.09.2000) для использования в декаметровом диапазоне волн. Антенна обеспечивает уменьшение занимаемой антенной площади за счет изгиба сходящихся проводов ромбов без контактов в точках пересечения с расхождением далее.

Недостатком такой антенны является при уменьшении линейных размеров вдоль оси антенны увеличенный поперечный размер полотна.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является вибратор горизонтальный диапазонный под названием диполя Надененко, с условным наименованием - ВГД (Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М., Клигер Г.А., Курашов А.Г. Коротковолновые антенны. Под ред. Айзенберга Г.З. - 2-е переработанное и дополненное издание. - М.: Радио и связь, 1985, стр.179-181). Антенна содержит симметрично расположенные плечи из проводов, расположенных по образующим цилиндров.

Недостатками антенны-прототипа являются ее довольно большие продольные линейные размеры и недостаточно широкая полоса рабочих частот.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в уменьшении продольных линейных размеров и расширении полосы рабочих частот.

Для достижения указанного технического результата в вибраторе горизонтальном укороченном повышенной диапазонности, содержащем симметрично расположенные плечи из проводов, расположенных по образующим объемной геометрической фигуры и подсоединенных к клеммам питания, и соединенных между собой на концах плеч, объемная геометрическая фигура является биконической, причем каждое плечо вибратора состоит из нескольких подобных фигур, расположенных в ряд и смежно относительно друг друга и соединенных между собой без образования электрического контакта. Причем каждая биконическая фигура образована ромбообразными секциями, а плоскости ромбообразных секций делят окружность плеч на равные дуги.

В отличие от прототипа с объемным полотном плеч вибратора цилиндрического вида, в предлагаемой антенне плечи вибратора выполнены в виде объемных биконических фигур, подсоединенных смежно в ряд друг к другу, из проводов, соединенных между собой только на клеммах питания и на концах плеч. За счет такого исполнения при сохранении электрической длины вибратора его продольные линейные геометрические размеры сокращены.

При сохранении длин проводников в плечах вибратора за счет их зигзагообразного проведения продольные линейные размеры плеч укорачиваются и предлагаемая антенна с такой же окружностью плеч, что и антенна-прототип (ВГД), на 20-30% короче.

Предлагаемый вибратор иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показан схематично вибратор-прототип (ВГД), на фиг.2 - схематичный вид предлагаемого вибратора (ВГУПД), на фиг.3 - диаграммы направленности и электрические параметры вибратора-прототипа, на фиг.4 - диаграммы направленности и электрические параметры предлагаемого вибратора (ВГУПД).

ВГУПД содержит полотно из двух плеч 1, каждое из которых состоит из биконических фигур 2 (фиг.2). Каждая биконическая фигура 2 образована ромбообразующими секциями 3, выполненными из проводников 4. Проводники 4 соединены между собой на клеммах 5 питания и концах 6 плеч 1. Причем в местах 7 соединения биконических фигур 2 отсутствует электрический контакт. Для обеспечения сохранения формы плеч 1 вибраторов в подвешенном состоянии используют дополнительные леера 8. Позицией 9 обозначена окружность плеч 1, которая соответствует диаметру окружности основания биконических фигур 2.

Вибратор горизонтальный укороченный повышенной диапазонности (ВГУПД) работает следующим образом.

Токи равной амплитуды и фазы, протекающие по проводникам 4, например, в плоскости ромбообразных секций 3, расположенных вертикально, создают в пространстве вертикальную и горизонтальную компоненты поляризации радиоволны, но ввиду того, что провода 4 расходятся и сходятся, векторы горизонтальной составляющей будут складываться, а вертикальной - компенсироваться, обеспечивая горизонтальную поляризацию антенны. За счет такого размещения проводников на излучение горизонтальной составляющей затрачивается меньшая энергия, что из анализа коэффициентов усиления видно (фиг.4), когда на частоте средней рабочей длины волны коэффициент усиления у антенны ВГУПД на 0.5 дБ меньше, чем у ВГД. Полотно укороченной антенны ВГУПД в полосе рабочих частот полноразмерной антенны ВГД при работе эквивалентно полотну антенны ВГД, но с меньшим диаметром. При повышении рабочих частот работа плеч 1 антенны ВГУПД изменяется, так как не само плечо 1, а линейные отрезки зигзагов проводов 4 становятся соизмеримыми с длинами четвертей длин волн рабочих частот. Ввиду того, что они размещены симметрично и под чередующимися углами и их в плечах 1 по несколько пар, то их влияние на высоких частотах становится определяющим, обеспечивающим не только формирование направленности, но и повышение коэффициента усиления антенны ВГУПД в высокочастотной части диапазона. Все это дает выигрыш в электрических параметрах предлагаемого технического решения, обеспечивая направленность в широком диапазоне частот. Полоса рабочих частот у антенны ВГД ограничивается из-за раздвоения диаграммы направленности в высокочастотной части диапазона (фиг.3) со срывом направленной работы. В антенне ВГУПД во всем диапазоне частот, что подтверждается результатами электронного моделирования (фиг.4), направленность сохраняется.

Кроме этого дополнительным положительным результатом является, как следует из анализа табличных данных (фиг.3 и 4), постоянство роста коэффициента усиления в полосе частот от низких к высоким, не только с увеличением абсолютных значений, но и с превышением в сравнении с антенной ВГД.

Промышленное применение предлагаемого технического решения идет прямой заменой антенн ВГД с устройством колец с изоляторами и промежуточных диэлектрических или электрически развязанных изоляторами дополнительных продольных лееров.

1. Вибратор горизонтальный укороченный повышенной диапазонности, содержащий симметрично расположенные плечи из проводов, расположенных по образующим объемной геометрической фигуры и подсоединенных к клеммам питания, и соединенных между собой на концах плеч, отличающийся тем, что объемная геометрическая фигура является биконической, причем каждое плечо вибратора состоит из нескольких подобных фигур, расположенных в ряд и смежно относительно друг друга и соединенных между собой без образования электрического контакта.

2. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что каждая биконическая фигура образована ромбообразными секциями.

3. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что плоскости ромбообразных секций делят окружность плеч на равные дуги.