Полуволновая антенна с резонаторным питанием

Заявленное изобретение относится к резонансным антеннам со спиральными излучающими элементами. Технический результат - уменьшение вертикального габарита антенны. Для этого антенна содержит диэлектрическое основание 1 в виде прямого кругового цилиндра, провод 2, намотанный на это основание, а также полый резонаторный цилиндр 3, выполненный из проводящего материала. Длина N провода 2 составляет N=3/4·λ, где λ - длина волны. Провод намотан на основание 1 и образует цилиндрическую спираль. Длина L условной цилиндрической поверхности цилиндрической спирали меньше длины N провода 2. Нижняя часть спирали 1/2 расположена внутри резонаторного цилиндра 3 соосно с ним. Длина образующей цилиндра 3 также составляет L₂, причем L₂=1/3L. Нижний конец спирали 2 расположен в области нижнего торца цилиндра 3 и подсоединен к центральной жиле коаксиального кабеля, экранирующая оплетка которого соединена с цилиндром 3. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к «коротким» (в электрическом смысле) антеннам с размерами, не превышающими удвоенную рабочую длину волны и составленным из электропроводящих активных излучающих элементов, а именно к резонансным антеннам со спиральными излучающими элементами.

Уровень техники

Известна J-антенна (полуволновая антенна с резонаторным питанием), содержащая излучающую часть, выполненную в виде полуволнового штыря, и четвертьволновой резонатор, выполненный в виде короткого штыря и предназначенный для согласования с фидером (см., например, Ротхаммель К. Антенны. T.I. Москва: Данвел, 2005. - С.374; антенна АШ-433 типа «полуволновой штырь, выпускаемая серийно ООО «Альтоника»; Григоров И.Н. Полуволновые антенны с резонаторным питанием / http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/rk3zk-ant.shtml).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии излучающей части.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в выполнении излучающей части в виде штыря, что значительно увеличивает общий вертикальный габарит антенны.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является J-образная антенна с «заграждающим объемным контуром». Она содержит излучающую часть, выполненную в виде полуволнового штыря, и четвертьволновой резонатор, выполненный в виде резонаторного цилиндра с дном, т.е. стакана («заграждающего объемного контура»), так что указанный штырь частично расположен в цилиндре соосно с ним (Ротхаммель К. Антенны. Т.2. Москва: Данвел, 2005, рис.25.2 на стр.104).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии излучающей части и резонаторного цилиндра.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в выполнении излучающей части в виде штыря, что значительно увеличивает общий вертикальный габарит антенны.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в уменьшении вертикального габарита антенны.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в уменьшении длины излучающей части антенны за счет скручивания ее излучающей части в спираль.

Достигается технический результат тем, что полуволновая антенна с резонаторным питанием для приема и излучения радиосигналов с длиной волны λ содержит провод длиной N=3/4·λ, скрученный в цилиндрическую спираль, длина образующей условной цилиндрической поверхности которой составляет L, так что L<N, и полый резонаторный цилиндр, предназначенный для подсоединения к оплетке коаксиального кабеля, при этом часть указанной спирали расположена внутри резонаторного цилиндра соосно с ним так, что конец спирали, предназначенный для подсоединения провода спирали к центральной жиле коаксиального кабеля, расположен в области соответствующего торца резонаторного цилиндра, длина образующей которого составляет 1/3·L.

Новые признаки заявленного технического решения заключаются в наличии провода длиной N=3/4·λ, скрученного в цилиндрическую спираль, длина образующей условной цилиндрической поверхности которой составляет L, так что L<N, а также в выполнении резонаторного цилиндра с длиной образующей, составляющей 1/3·L.

Перечень чертежей

На прилагаемой фигуре схематично показана заявленная антенна. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Полуволновая антенна с резонаторным питанием для приема и излучения радиосигналов с длиной волны λ содержит: диэлектрическое основание 1 в виде прямого кругового цилиндра, провод 2, намотанный на это основание, а также полый резонаторный цилиндр 3, выполненный из проводящего материала. Длина N провода 2 составляет N=3/4·λ. Провод, будучи намотан на основание 1, образует цилиндрическую спираль, условная цилиндрическая поверхность которой задана основанием 1. Длина L условной цилиндрической поверхности цилиндрической спирали меньше длины N провода 2 (L<N), за счет чего значительно уменьшается общий габарит антенны. При этом спираль состоит из двух частей - верхней L₁ и нижней L₂ (L=L₁+L₂). Часть указанной спирали, а именно ее нижняя часть L₂, расположена внутри резонаторного цилиндра 3 соосно с ним. Длина образующей цилиндра 3 также составляет L₂, причем L₂=1/3L. Кроме того, нижний конец провода (спирали) 2 расположен в области нижнего торца цилиндра 3 и подсоединен к центральной жиле коаксиального кабеля, экранирующая оплетка которого соединена с цилиндром 3 (кабель не показан).

Работа антенны заключается в следующем.

Излучающей частью антенны (полуволновым вибратором) является часть L₁ спирали, которая расположена вне цилиндра 3. Длина провода на этой части спирали составляет 1/2·λ, в то время как сама эта часть спирали имеет длину, много меньшую за счет скрученности провода в спираль. Функцию четвертьволнового резонатора выполняет резонаторный цилиндр 3 совместно с той частью L₂ спирали, которая расположена внутри указанного цилиндра 3. Таким образом, работает данная антенна так же как и классическая J-антенна (полуволновая антенна с резонаторным питанием).

Таким образом, на основе заявленного изобретения можно изготавливать антенны уменьшенных до нескольких раз размеров в зависимости от коэффициента сжатия, что создает удобство установки антенны, когда эту установку надо скрыть. При этом очевидно, что с уменьшением размеров антенны уменьшается ее коэффициент усиления.

Дополнительные преимущества заявленной антенны (кроме уменьшенного размера) являются:

1) антенна становится более широкополосной и не требует настройки на частоту внутри диапазона;

2) вследствие того, что кроме линейной поляризации, появляется также и круговая, вертикальное расположение антенны не является обязательным; антенна сохраняет свою работоспособность (с небольшим ухудшением) при наклонном и даже горизонтальным расположении;

3) расход материала на изготовление цилиндра уменьшается во столько раз, во сколько раз длина спирали меньше длины провода.

Полуволновая антенна с резонаторным питанием для приема и излучения радиосигналов с длиной волны λ, содержащая излучающую часть и четвертьволновой резонатор, выполненный в виде резонаторного цилиндра, предназначенного для подсоединения к оплетке коаксиального кабеля, отличающаяся тем, что она содержит провод длиной N=3/4·λ, скрученный в цилиндрическую спираль, длина образующей условной цилиндрической поверхности которой составляет L, так что L<N, при этом часть указанной спирали расположена внутри резонаторного цилиндра соосно с ним так, что конец спирали, предназначенный для подсоединения провода спирали к центральной жиле коаксиального кабеля, расположен в области нижнего торца резонаторного цилиндра, длина образующей которого составляет 1/3·L, а излучающей частью антенны является часть спирали, которая расположена вне резонаторного цилиндра.