Сверхширокополосная антенна для диапазона дмв2

Авторы патента:

Альшенецкий Владимир Анатольевич (RU)

H01Q9/00 - "Короткие" (в электрическом смысле) антенны с размерами, не превышающими удвоенную рабочую длину волны и составленные из электропроводящих активных излучающих элементов (петлевые антенны H01Q 7/00; волноводные рупоры или раструбы H01Q 13/00; щелевые антенны H01Q 13/00; комбинированные конструкции из активных элементов со вторичными устройствами, выполняемые с целью формирования требуемой диаграммы направленности антенны H01Q 19/00; комбинированные конструкции из двух и более активных элементов H01Q 21/00)

Владельцы патента RU 2629893:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к широкополосным антеннам приемопередающих устройств. Устройство содержит три излучающих элемента (ИЭ), расположенных на одной продольной оси, ориентированной вертикально, и коаксиальный кабель (КК). Первый нижний ИЭ выполнен в виде перевернутого стакана. Второй ИЭ выполнен в виде стакана, обращенного своим днищем к днищу перевернутого стакана первого нижнего ИЭ. Третий ИЭ - стержень, выполненный цилиндрическим, нижний конец которого соединен с днищем стакана второго ИЭ, а верхний конец расположен снаружи этого стакана. КК пропущен внутри перевернутого стакана первого нижнего ИЭ, его оплетка соединена с днищем перевернутого стакана, а его центральная жила через отверстие в днище перевернутого стакана соединена с днищем стакана второго ИЭ. Стержень третьего ИЭ выполнен ступенчатым, причем ступенька расположена внутри стакана второго ИЭ. Длина стакана второго ИЭ выполнена меньшей, чем длина перевернутого стакана первого нижнего ИЭ. Технический результат заключается в достижении максимально возможного коэффициента перекрытия по частоте, в обеспечении диаграммы направленности без дробления главного лепестка, в более высоком коэффициенте усиления в направлении горизонта, в уменьшении продольных габаритов и в упрощении конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к широкополосным антеннам приемопередающих устройств для связи между стационарными объектами или наземными объектами с изменяющимся во времени их взаимным расположением, функционирующих в диапазоне ДМВ2. Кроме того, изобретение относится к антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости.

Известны антенны диапазона ДМВ2, использующие несимметричный вибратор с широкополосным согласующим устройством в основании, например, антенны MVDP500X6 фирмы Hascall-Denke (США), WB525G фирмы COJOT (Финляндия), AD-64/A фирмы TRIVAL ANTENE (Словения), RF-3186-АТ320 фирмы HARRIS (США). Наиболее полно технические характеристики приведены для антенны MVDP500X6 фирмы Hascall-Denke: коэффициент стоячей волны КСВ в диапазоне рабочих частот антенны составляет не более 3,0; коэффициент усиления Ку находится в пределах от -1,5 до 2,5 dBi. Необходимо отметить, что Ку приведен не в направлении горизонта, а в направлении максимального усиления, что следует из графика, приведенного в спецификации, на котором в направлении горизонта виден «провал» Ку более -10 dBi на частоте 2450 МГц. На практике для получения необходимой дальности связи важен Ку именно в направлении горизонта.

Несимметричный вибратор с широкополосным согласующим устройством в основании может быть небольшого диаметра, но имеет небольшой коэффициент перекрытия по частотному диапазону без дробления диаграммы направленности в вертикальной плоскости. Кроме того, неизбежны дополнительные потери в широкополосном согласующем устройстве.

Использование дипольных схем, построенных с использованием коаксиальных излучателей цилиндрической формы, известно давно, например из патентов США US 2462865 (опубликован 01.03.1949; МПК Н01Р 5/02, H01Q 9/16) и US 3100893 (опубликован 13.08.1963; МПК H01Q 9/14, H01Q 9/18).

Также известно использование перевернутого стакана цилиндрической формы в качестве нижнего плеча диполя, например из патента США US 6215451 стержень, выполненный цилиндрическим. Один конец стержня соединен с днищем стакана второго излучающего элемента 2, а другой его конец расположен снаружи стакана второго излучающего элемента 2. Коаксиальный кабель 4 пропущен внутри перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента 1. Оплетка коаксиального кабеля 4 соединена с днищем перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента 1, а его центральная жила через отверстие в днище перевернутого стакана соединена с днищем стакана второго излучающего элемента 2.

Стержень третьего излучающего элемента 3 выполнен ступенчатым. Ступенька 5 расположена внутри стакана второго излучающего элемента 2. Длина стакана второго излучающего элемента 2 выполнена меньшей, чем длина перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента 1.

Дополнительно может быть введен коаксиальный разъем 6, подсоединенный к концу коаксиального кабеля 4, выведенного наружу перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента 1.

Работает широкополосная антенна следующим образом.

Устройство представляет собой несимметричный вертикальный диполь. Антенна выполнена в виде системы внешних и внутренних излучателей, по которым распределяются токи в зависимости от частоты. Кроме того, третий излучающий элемент 3, стержень, имеет ступенчатую конструкцию, что дополнительно улучшает диаграмму направленности, которая получается без дробления главного лепестка.

Коаксиальный кабель 4 от входного разъема 2 проходит внутри первого нижнего излучающего элемента 1, являющегося нижним плечом несимметричного диполя.

Оплетка коаксиального кабеля 4 присоединяется к днищу (внутри) перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента 1, а центральная жила коаксиального кабеля 4 в изоляции проходит через отверстие в днище указанного перевернутого стакана и присоединяется к днищу стакана второго излучающего элемента 2, являющегося частью верхнего плеча несимметричного диполя.

Один конец стержня со ступенькой 5 третьего излучающего элемента 3 соединен с днищем стакана второго излучающего элемента 2, а другой его конец выведен наружу.

В высокочастотной части диапазона частот основным излучателем является более короткий стакан второго излучающего элемента 2. В низкочастотной части «работает», в основном третий излучающий элемент 3 - стержень со ступенькой 5. Разделение излучателя по длине на два параллельных коаксиальных элемента не только расширяет диапазон рабочих частот, но и позволяет значительно уменьшить дробление главного лепестка диаграммы направленности в высокочастотной части диапазона. Кроме того, этой же цели служит ступенчатая конструкция третьего излучающего элемента 3, которая уменьшает эффект появления противофазных токов, когда длина излучателя превышает половину длины волны.

Диаметры первого нижнего излучающего элемента 1 и второго излучающего элемента 2 выбираются минимально достаточными для получения заданной полосы рабочих частот. Длина первого нижнего излучающего элемента 1 выбирается примерно на 50% большей, чем длина второго излучающего элемента 4.

Ближайший аналог согласно US 2014247193 описывает антенну, которая работает в диапазоне UHF, то есть между 300 и 3000 МГц, однако ширина именно рабочей полосы частот антенны-аналога лишь 4-кратная (как следует из фигуры 4В), например, от 300 до 1200 МГц или от 500 до 2000 МГц.

Предлагаемая в настоящем изобретении антенна имеет 5-кратную ширину рабочего диапазона без дробления главного лепестка, а если его не учитывать, то гораздо шире - от 400 до 2800 МГц. Отсутствие дробления главного лепестка диаграммы направленности обеспечивается ступенчатым стержнем третьего излучающего элемента 3, расположенным коаксиально в верхнем стакане второго излучающего элемента 2. Кроме того, сверхширокополосная антенна диапазона ДМВ2 обеспечивает КСВ не более 3,0 в диапазоне рабочих частот от 500 до 2500 МГц и Ку от минус 2 до 3 дБ в направлении горизонта.

Наиболее успешно заявленная сверхширокополосная антенна диапазона ДМВ2 промышленно применима для связи между стационарными объектами или подвижными объектами, например передвижными радиостанциями.

Широкополосная антенна, содержащая три излучающих элемента, расположенных на одной продольной оси, ориентированной вертикально, и коаксиальный кабель, причем первый нижний излучающий элемент выполнен в виде перевернутого стакана, второй излучающий элемент выполнен в виде стакана, обращенного своим днищем к днищу перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента, третий излучающий элемент - стержень, выполненный цилиндрическим, один конец которого, нижний, соединен с днищем стакана второго излучающего элемента, а другой конец, верхний, расположен снаружи этого стакана, коаксиальный кабель пропущен внутри перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента, оплетка коаксиального кабеля соединена с днищем перевернутого стакана, а центральная жила коаксиального кабеля через отверстие в днище перевернутого стакана соединена с днищем стакана второго излучающего элемента, отличающаяся тем, что стержень выполнен ступенчатым, причем ступенька расположена внутри стакана второго излучающего элемента, и длина стакана второго излучающего элемента выполнена меньшей, чем длина перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента.

Похожие патенты:

Сверхширокополосная антенна // 2627285

Изобретение относится к широкополосным антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и может использоваться в приемопередающих устройствах систем передачи информации.

Антенна малогабаритная быстроперестраиваемая // 2625631

Изобретение относится к области антенн вертикальной поляризации для радиосвязи предпочтительно в СВ, KB и УКВ диапазонах с возможностью перестройки по частоте. Технический результат заключается в уменьшении ограничений по габаритам и увеличении коэффициента перекрытия рабочего диапазона частот по критерию «доля номинальной мощности радиопередатчика, уходящая в антенну», а также в снижении требований к размещению антенны на объектах установки.

Спиральная антенна // 2620766

Изобретение относиться к антенной технике. Спиральная антенна содержит полусферическую спираль, плоскую спираль, поглотитель, основание и симметрирующее устройство, корректор, выполненный в виде дополнительного диэлектрического кольца, соосного с антенной и установленного в нижней части витков спиральной антенны, при этом на внешней поверхности кольца крепятся свои спиральные витки, верхние концы которых контактно соединяются с нижними концами антенны.

Антенный излучатель // 2619806

Изобретение относится к антеннам, конструкциям из антенных элементов. Антенный излучатель включает фланец и два вибратора.

Печатно-полосковый шунтовой вибратор // 2604348

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенных решетках. Технический результат - обеспечение согласования устройства в широком диапазоне частот, уменьшение коэффициента отражения и габаритов устройства.

Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта // 2593916

Изобретение относится к антенной технике. Особенностью заявленного промежуточного возбудителя невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта является то, что горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом и установлены вдоль продольной оси симметрии экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта, а их периферийные трети выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей П-образных элементов, размещенных вне экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта.

Малогабаритная перестраиваемая антенна // 2592052

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании малогабаритных широко перестраиваемых антенных устройств для аппаратуры связи и передачи данных в СВ, KB диапазонах частот.

Самолетная ультракоротковолновая антенна // 2589858

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и, в частности, предназначена для работы с УКВ радиостанциями, размещенными на подвижных объектах: летательных аппаратах (ЛА), автомобилях и т.п.

Промежуточный возбудитель коротковолновой антенны подвижного объекта // 2585918

Изобретение относится к антенной технике. Заявленный промежуточный возбудитель коротковолновой антенны подвижного объекта содержит индуктивный проводник, размещенный в экранированном подкрышевом пространстве подвижного объекта и подключенный одним концом к блоку дискретных реактивных нагрузок, а другим - через блок настройки и согласования к выходу бортовой коротковолновой радиостанции, причем периферийные трети индуктивного проводника, размещенного в подкрышевом пространстве, выполнены в виде сосредоточенных индуктивных нагрузок.

Планарная линейная фазированная антенная решетка с расширенным сканированием луча // 2583869

Изобретение относится к антенной технике. Планарная фазированная антенная решетка с формированием и сканированием луча содержит: планарный волновод, образованный верхним и нижним проводящими экранами с диэлектрическим слоем между ними; фазированную решетку, содержащую излучатели для формирования фронта электромагнитной волны внутри планарного волновода; по меньшей мере одну заднюю отражающую структуру, расположенную позади фазированной решетки; по меньшей мере одну отклоняющую структуру, выполненную в диэлектрическом слое таким образом, чтобы отклонять фронт электромагнитной волны внутри волновода, при этом значение диэлектрической проницаемости упомянутой отклоняющей структуры не равно значению диэлектрической проницаемости упомянутого диэлектрического слоя волновода.

Зеркальная антенна с двойной поляризацией и широким углом сканирования // 2629906

Изобретение относится к антенной технике и, более конкретно, к зеркальной антенне с облучающей антенной решеткой с широким углом сканирования. Антенна содержит рефлектор, который имеет профиль параболической формы в первом сечении и гиперболической формы во втором сечении, причем второе сечение является ортогональным первому сечению; и облучающую структуру, содержащую по меньшей мере одну фазированную антенную решетку, выполненную с возможностью облучения по меньшей мере части рефлектора и сканирования луча. Причем края параболической огибающей рефлектора направлены к облучающей структуре, а края гиперболической огибающей рефлектора направлены от облучающей структуры. Технический результат заключается в увеличении угла сканирования антенны в одной плоскости при обеспечении возможности формирования требуемой диаграммы направленности в другой плоскости без увеличения габаритов, без ухудшения КПД и без повышения уровня боковых лепестков. 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Составной конический несимметричный вибратор // 2634085

Изобретение относится к антенной технике, и в частности составной конический несимметричный вибратор (СКНВ) может быть использован в качестве приемной и/или передающей ультракоротковолновой (УКВ) антенн совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями применяемых для подвижных объектов связи. Технический результат заключается в уменьшении электрических размеров. Указанный технический результат достигается за счет СКНВ, который состоит из полого металлического конуса (ПМК) высотой h1 и радиусом r1, установленного вертикально над проводящей плоскостью и обращенного к ней вершиной с углом α, коаксиального фидера, центральный проводник которого подключен к вершине конуса, а экранная оболочка - к проводящей плоскости, дополнительных трех усеченных полых металлических конусов (УПМК), установленных соосно, соединенных с друг с другом основаниями: первого УПМК высотой h2 и радиусами оснований r21, r22, соединенного основанием радиусом r21 с основанием ПМК радиусом r1, второго УПМК высотой h3 и радиусами оснований r31, r32, соединенного основанием радиусом r31 с основанием УПМК радиусом r22, третьего УПМК высотой h4 и радиусами оснований r41, r42, основание радиусом r41 соединено с основанием УПМК радиусом r32, основание усеченного конуса r42. 4 ил.

Малогабаритная широкодиапазонная антенна // 2637365

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве малогабаритной широкодиапазонной рамочно-петлевой антенны, например, в системах телевидения, радиовещания, радиосвязи и прочих аналогичных системах. Цель изобретения - расширение полосы частот антенны за счет создания специальной геометрической конструкции, значительно сокращающей ее размеры. В конструкции антенны многодиапазонные характеристики достигаются посредством группирования нескольких диапазонных антенн особой геометрии на материале с диэлектрической основой и встраиванием сосредоточенных реактивных элементов (индуктивности, конденсаторы и их интегрированные версии, такие как прорези), которые принудительно вызывают появление новых резонансных частот. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Широкополосная антенна ультракоротковолнового диапазона // 2646534

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и предназначено для использования в качестве приемно-передающей антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями. Антенна выполнена в виде полого металлического конуса (ПМК) 1, установленного вертикально над проводящей поверхностью (ПП) 2 и обращенного к ней вертикально. С помощью диэлектрического зазора (ДЗ) 3 ПМК 1 разделена на две части: нижнюю 4 высотой hH и верхнюю 4 высотой hB. В полости верхней части 5 ПМК 1 установлен спиральный проводник (СП) 6, с возможностью коммутации числа его витков, включаемых в цепь высокочастотного тока антенны. Коммутацию числа витков осуществляют с помощью коммутатора 7, управляемого с выхода радиостанции. ПМК 1 подключен вершиной к центральному проводнику коаксиального фидера 11, экранная оболочка которого подключена к ПП 2. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот в низкочастотную область без увеличения ее физических размеров. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.