Кольцевой одноволновый вибратор

Изобретение относится к области антенной техники для радиосвязи, телевизионного и радиоприема, систем радиолокации, радионавигации и других подобных применений, где используются высокочувствительные широкополосные антенные решетки. В плоскости поляризации волны устанавливают с наружной и внутренней стороны кольцевого одноволнового вибратора лезвия из тонкой металлической ленты. В узле стоячей волны электрического поля на выходе кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружных сторон кольцевого одноволнового вибратора по одному лезвию из тонкой металлической ленты, а сам кольцевой одноволновый вибратор настраивают на волновое сопротивление подключенного к нему коаксиального кабеля путем изменения расстояния между внутренними лезвиями из тонкой металлической ленты, размещенными в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого одноволнового вибратора. Технический результат заключается в увеличении напряженности электрического поля в точке приема и в расширении полосы пропускания в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого вибратора. 4 ил.

 

Изобретение относится к области антенной техники для радиосвязи, телевизионного и радиоприема, систем радиолокации, радионавигации и других подобных применений, где используются высокочувствительные широкополосные антенные решетки.

Известен кольцевой одноволновый вибратор, который представляет собой проводник в форме кольца, периметр которого равен средней длине волны λср рабочего диапазона антенны (см. Мельник А. Антенны с кольцевыми вибраторами. Журнал «Радио», 1996, №1, стр. 14-16, см. книгу: Миллер Г. Антенны. Практическое руководство. - СПб.: Наука и техника, 2012, стр. 24-25).

Недостатком кольцевого одноволнового вибратора является то, что он обладает недостаточной чувствительностью и узким диапазоном частот. Усиление кольцевого одноволнового вибратора по отношению к изотропному излучателю составляет 1,34 dB (см. книгу: Миллер Г. Антенны. Практическое руководство. - СПб.: Наука и техника, 2012, стр. 24-25). Как показывают измерения, полоса пропускания по уровню 0,7 кольцевого одноволнового вибратора равна 80 МГц при возможной полосе рабочих частот 330 МГц по уровню 0,5. Однако полоса пропускания в 330 МГц не может быть реализована из-за необходимости применения узкополосных согласующе-симметрирующих устройств. Так, полоса пропускания двойного кольцевого вибратора составляет уже только 32 МГц (см.: Мельник А. Антенны с кольцевыми вибраторами. Журнал «Радио», 1996, №1, стр. 14-16).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, реализующее способ приема радиоволн путем конвертации электромагнитного излучения в электрический ток, отличающееся тем, что для увеличения напряженности электрического поля в месте приема размещают антенну, в которой активные элементы изготавливают из тонкой, заточенной с двух краев, обоюдоострой металлической ленты. Кольцевой одноволновый вибратор в прототипе изготавливают из тонкой, заточенной с двух краев, обоюдоострой металлической ленты. Это позволяет на 10,5 dB поднять уровень сигнала на выходе вибратора за счет эффекта увеличения напряженности электрического поля вблизи острой кромки проводника.

Недостатком прототипа является то, что кольцевой одноволновый вибратор имеет выходное сопротивление 133 Ом (см. книгу: Миллер Г. Антенны. Практическое руководство. - СПб.: Наука и техника, 2012, стр. 24-25). Волновое сопротивление кабеля не совпадает с выходным сопротивлением кольцевого одноволнового вибратора. Это вынуждает при построении антенных решеток использовать узкополосные трансформирующие устройства, сужающие полосу пропускания антенной решетки. Кроме того, прототип обладает недостаточной чувствительностью, не позволяющей применять его при построении антенных решеток для приема очень слабых сигналов. Если эффективное значение входного сигнала будет ниже эффективного значения шума входных каскадов, то сильный шум из-за нелинейных эффектов приемного устройства будет подавлять слабый сигнал, отношение сигнал/помеха на выходе приемного устройства еще более уменьшится и сигнал будет неразличим на фоне шумов при любом коэффициенте усиления усилителя.

Цель предлагаемого изобретения - увеличение напряженности электрического поля в месте приема и расширение полосы пропускания кольцевого одноволнового вибратора, что позволяет создавать высокоэффективные антенны для радиосвязи, телевизионного и радиоприема, систем радиолокации, радионавигации и других подобных применений, где используются высокочувствительные широкополосные антенные решетки.

Технический результат от использования предложенного кольцевого одноволнового вибратора состоит в увеличении дальности радиосвязи, уверенного телевизионного и радиоприема, повышении дальности обнаружения целей и повышении точности измерений принимаемого сигнала радиолокационными системами. Применение вибратора с большим коэффициентом передачи позволяет увеличить чувствительность антенны, которая теперь может быть реализована с меньшим числом вибраторов, что приводит к уменьшению габаритов антенной системы. Повышение чувствительности антенных решеток позволяет снизить мощность излучения передатчика, уменьшает энергопотребление системы и мощность силовой установки. Как результат снижаются габариты, вес энергосиловой установки, расход топлива в ней. При построении антенных решеток, содержащих большое число вибраторов, очень важными являются геометрические размеры вибраторов. При установке антенных решеток на подвижных объектах размеры антенны должны быть минимальными. Увеличение коэффициента передачи вибратора позволяет уменьшить их количество при неизменной чувствительности антенной решетки или увеличить чувствительность при сохранении количества вибраторов, что приводит к уменьшению ветровой нагрузки антенны и снижению ее весогабаритных характеристик, позволяет сделать антенную систему более компактной. Широкая полоса пропускания вибратора обеспечивает прием большего количества телевизионных каналов, например два цифровых телевизионных мультиплекса (двадцать цифровых телевизионных каналов плюс три цифровых радиостанции), разнесенных по частоте более чем на 200 МГц. Отличительной особенностью заявляемого кольцевого одноволнового вибратора является то, что полоса пропускания не уменьшается при создании антенных решеток, содержащих большое количество кольцевых одноволновых вибраторов, что позволяет создавать высокочувствительные антенные решетки с широкой полосой пропускания. Антенная решетка с широкой полосой пропускания значительно меньше искажает принимаемый импульсный сигнал, что повышает точность измерений характеристик принимаемого сигнала.

Технический результат применения кольцевого одноволнового вибратора из тонкой, заточенной с двух краев, обоюдоострой металлической ленты достигается тем, что для увеличения напряженности электрического поля в точке приема и расширения полосы пропускания в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружной и внутренней стороны кольцевого одноволнового вибратора лезвия из тонкой металлической ленты, в узле стоячей волны электрического поля на выходе кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружных сторон кольцевого одноволнового вибратора по одному лезвию из тонкой металлической ленты, а сам кольцевой одноволновый вибратор настраивают на волновое сопротивление подключенного к нему коаксиального кабеля путем изменения расстояния между внутренними лезвиями из тонкой металлической ленты, размещенными в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого одноволнового вибратора.

Предлагаемый кольцевой одноволновый вибратор иллюстрируется чертежами:

фиг. 1 - концентрация электрического поля в области острой кромки лезвия из тонкой металлической ленты;

фиг. 2 - эффект увеличения полосы пропускания вибратора из тонкой металлической ленты;

фиг. 3 - схема соединений кольцевых одноволновых вибраторов в антенной решетке;

фиг. 4 - схематический чертеж кольцевого одноволнового вибратора.

Физические принципы работы кольцевого одноволнового вибратора. Для увеличения напряженности электрического поля в месте приема помещают вибратор, который изготавливают из очень тонкой (не более 0,05 мм), заточенной с двух краев, обоюдоострой металлической ленты. Лента должна быть заточена с двух сторон и острота лезвия после заточки не должна превышать 1-2 мкм. Острое ребро ленточного вибратора устанавливают перпендикулярно направлению распространения волны. У острого края ленточного вибратора происходит резкое возрастание напряженности электрического поля, как показано на фиг. 1. Высокое значение напряженности электрического поля в месте расположения вибратора приводит к возрастанию напряжения на выходе вибратора. Напряжение на выходе вибратора, выполненного из обоюдоострой тонкой металлической ленты, значительно превышает напряжение на выходе аналогичного вибратора, выполненного из проволоки, трубок или других материалов . Напряжение на выходе вибратора, выполненного из обоюдоострой очень тонкой, заточенной с двух краев, металлической ленты повышается вследствие известного физического эффекта резкого увеличения напряженности электрического поля возле очень острых выступов (см. книгу: Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики: Учебник. В 3-х т. Т. 2. Электрические и электромагнитные явления. 11-е изд. - СПб.: Издательство «Лань», 2007, стр. 54). Лезвие концентрирует электрическое поле на острых гранях, увеличивает поле около вибратора и напряжение на его выходе. Теоретическое обоснование эффекта возрастания напряженности электрического поля возле острой кромки проводника дает система уравнений Максвелла, которая описывает все многообразие взаимодействий электромагнитного поля с веществом и условия распространения электромагнитного поля в веществе. Связь между электрической составляющей электромагнитного поля и объемной плотностью заряда в среде распространения описывается одним из уравнений Максвелла, которое называется уравнением дивергенции:

Уравнение (1) можно записать следующим образом:

Чаще всего уравнение дивергенции используют в электростатике, предполагая, что в уравнении (1) напряженность электрического поля и объемная плотность заряда не зависят от времени. Если же таких ограничений не накладывать, то уравнение дивергенции будет описывать взаимодействие электрической составляющей электромагнитного поля со средой, в которой имеется зависящая от времени объемная плотность заряда. Из уравнения (2) следует, что сумма частных производных электрического поля по координатным осям равна 4πρ. Когда внешних или наведенных зарядов нет, то ρ=0. Это - случай распространения электромагнитной волны в свободном пространстве. Наведенные заряды возникают вследствие взаимодействия электромагнитного поля со средой, в которой есть проводимость. Вследствие этого в среде будут возбуждаться токи проводимости. По проводнику начинает протекать наведенный переменный ток высокой частоты. По мере проникновения электромагнитного поля от границы между непроводящей и проводящей средами вглубь проводника происходит затухание напряженности поля. Вследствие скин-эффекта токи, обусловленные воздействием электромагнитного поля на проводник, протекают по поверхности проводника, поскольку толщина скин-слоя для проводника в дециметровом диапазоне волн составляет 1-2 мкм. Протекающий по проводнику ток обусловлен перемещением наведенных зарядов. Величина наведенного заряда зависит от напряженности электрического поля на границе раздела двух сред. Распределение зарядов по поверхности проводника неравномерное и определяется геометрией проводника, напряженностью электрического поля. Кроме того, объемная плотность наведенных зарядов зависит от толщины проводника. Чем тоньше проводник и меньше его объем, тем больше объемная плотность наведенных зарядов. Заряд, обусловленный воздействием электромагнитного поля, будет распределяться в меньшем объеме, что и увеличивает объемную плотность заряда ρ. Особенно значительное возрастание объемной плотности наведенного заряда будет наблюдаться на острой кромке толщиной 1-2 мкм. Уравнение (2) показывает, что электрическое поле зависит от наличия наведенных зарядов. При появлении объемной плотности заряда (ρ>0) будут изменяться производные электрического поля по направлениям. Частная производная от напряженности электрического поля по направлению показывает, как меняется электрическое поле в этом направлении. Если частная производная по данному направлению положительна, то напряженность электрического поля в этом направлении увеличивается, а если отрицательна, то электрическое поле в этом направлении уменьшается. Если правая часть уравнения (2) возрастает и становится больше нуля, то одна или несколько частных производных напряженности электрического поля тоже должны возрастать. Другими словами, при возрастании плотности объемного заряда напряженность электрического поля по некоторым направлениям также будет возрастать. Невозмущенное электрическое поле вдали от объемного заряда будет иметь меньшую напряженность, чем в окрестности объемного заряда. Решение уравнения (1) возможно для конкретных случаев через уравнение Пуассона. Однако даже качественное рассмотрение уравнения (2) подтверждает наличие эффекта возрастания напряженности электрического поля на острой кромке проводника. Плотность объемного заряда на острой кромке проводника резко возрастает. Объемная плотность заряда будет увеличиваться по направлению к острой кромке. Следовательно, в направлении наибольшего градиента объемной плотности заряда будет наблюдаться и наиболее резкое возрастание напряженности электрического поля. Наибольшее значение напряженности электрического поля будет иметь место в непосредственной близости от острой кромки. Напряжение на выходе вибратора, выполненного из обоюдоострой тонкой металлической ленты, значительно превышает напряжение на выходе аналогичного вибратора, выполненного из проволоки, трубок или других материалов. Лезвие концентрирует электрическое поле на острых гранях, увеличивает поле около вибратора и напряжение на его выходе. Эксперимент показал превышение уровня сигнала на выходе кольцевого одноволнового вибратора в 3,35 раза (на 10,5 dB). На рассматриваемый кольцевой одноволновый вибратор в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружной и внутренней стороны кольцевого одноволнового вибратора лезвия из тонкой металлической ленты, в узле стоячей волны электрического поля на выходе кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружных сторон кольцевого одноволнового вибратора по одному лезвию из тонкой металлической ленты. Дело в том, что в пучностях стоячей волны электрического поля будет максимальным не только напряжение, но также и заряд Q. Если разместить в этих местах лезвия из тонкой металлической ленты, то наведенный на них заряд также будет максимальным. Максимальный заряд приводит к максимальной плотности заряда ρ на острых кромках лезвий из тонкой металлической ленты. Высокая плотность заряда ρ обуславливает максимально возможное в данных условиях искривление линий напряженности электрического поля в окрестностях острых кромок лезвия из тонкой металлической ленты, что приводит к максимально возможному для данной плотности электрического заряда ρ возрастанию напряженности электрического поля . Лезвия из тонкой металлической ленты должны располагаться в плоскости поляризации электрического поля. В предлагаемом кольцевом одноволновом вибраторе используется горизонтальная поляризация электрического поля, как наиболее распространенная для телевизионного сигнала. Кольцевой одноволновый вибратор обладает очень широкой полосой пропускания (не менее 330 МГц) (см.: Мельник А. Антенны с кольцевыми вибраторами. Журнал «Радио», 1996, №1, стр. 14-16). Полоса пропускания кольцевого одноволнового вибратора выполненного из обоюдоострой тонкой металлической ленты шире, чем у других типов вибраторов. Зависимость полосы пропускания антенны от диаметра проводника вибратора замечена очень давно (см. книгу: Ротхаммель К. Антенны. М.-Л.: Издательство «Энергия», 1967). Чем больше диаметр проводника вибратора, тем больше его емкость. При этом уменьшается отношение колебательного контура антенны, что приводит к снижению его добротности. Чем меньше добротность контура, тем больше полоса пропускания антенны и меньше коэффициент передачи К на резонансной частоте f0. На кривой 1 (фиг. 2) ширина полосы пропускания Δf измеряется на уровне 0,7 от максимального значения. Кривая 2 на фиг. 2 показывает частотную характеристику контура при меньшей добротности Q. Коэффициент передачи на резонансной частоте f0 уменьшается, а полоса пропускания увеличивается. Действительно, полоса пропускания контура Δf связана с добротностью Q и резонансной частотой f0 следующим соотношением: . С другой стороны, добротность контура связана с волновым сопротивлением контура и активным сопротивлением контура RS известным соотношением:

Из выражения (3) видим, что при постоянном активном сопротивлении потерь контура RS добротность контура Q будет снижаться при уменьшении волнового сопротивления контура , в то время как полоса пропускания контура будет расширяться. Погонная емкость тонкой широкой ленты, как и толстой трубки, значительно больше, чем погонная емкость тонкого провода. Поэтому вибратор, выполненный из широкой ленты, будет обладать значительно большей полосой пропускания по сравнению с дециметровыми телевизионными антеннами из тонких проводников. Как указывалось ранее, при меньшей добротности антенны коэффициент передачи на резонансной частоте также уменьшается. Однако при изготовлении вибратора из обоюдоострой тонкой металлической ленты возникает эффект увеличения напряженности электрического поля возле острых краев ленты. Это приводит к повышению уровня сигнала на выходе вибратора, что эквивалентно повышению коэффициента передачи антенны. Следовательно, расширение полосы пропускания антенны из обоюдоострой тонкой металлической ленты будет сопровождаться возрастанием уровня сигнала, причем не только на резонансной частоте, но и во всем частотном диапазоне антенны (кривая 3 на фиг. 2). Выходной сигнал антенны можно поднять, увеличивая количество вибраторов в антенне. Однако при этом часто сужается полоса пропускания антенны. В значительной степени это обусловлено влиянием на полосу пропускания согласующих и симметрирующих устройств. Кроме того, согласующие устройства сильно уменьшают уровень сигнала, не позволяя получить теоретически достижимый коэффициент усиления. Согласующие устройства являются сравнительно узкополосными системами, поэтому условия трансформации сопротивления будут выполняться только в узком диапазоне частот. Если вибраторов много, то согласующих устройств в антенне может оказаться несколько и полоса пропускания антенны резко снижается. От согласующих устройств можно избавиться путем правильного выбора типа вибратора. Телевизионные антенные кабели имеют волновое сопротивление 75 Ом. Для минимизации потерь и предотвращения ухудшения качества сигнала входное сопротивление группы из двух вибраторов должно равняться волновому сопротивлению антенного телевизионного кабеля. При параллельном соединении вибраторов выходное сопротивление группы уменьшается в два раза, а при последовательном соединении вибраторов выходное сопротивление увеличивается в два раза по сравнению с выходным сопротивлением одного вибратора. Следовательно, для работы группы из двух вибраторов с выходным сопротивлением каждого из них 150 Ом на коаксиальный телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом требуется их параллельное соединение. В этом случае не потребуется трансформатор сопротивлений, не будет дополнительных потерь и ухудшения качества телевизионного сигнала. Кольцевые одноволновые вибраторы имеют выходное сопротивление 133 Ом (см. книгу: Миллер Г. Антенны. Практическое руководство. - СПб.: Наука и техника, 2012, стр. 24-25). В заявляемом кольцевом одноволновом вибраторе предусмотрена конструктивная возможность увеличения выходного сопротивления до 150 Ом. Настроенный на волновое сопротивление коаксиального кабеля кольцевой одноволновый вибратор подключается к антенне с помощью кабеля с волновым сопротивлением 150 Ом, который серийно выпускается промышленностью. Если в антенной группе поставить параллельно два кольцевых одноволновых вибратора, то выходное сопротивление такой группы вибраторов будет равно 75 Ом, что позволяет нагрузить ее на телевизионный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом без дополнительных устройств согласования и избежать потерь входного сигнала при сохранении 100% качества сигнала. Отсутствие согласующего трансформатора резко расширяет полосу пропускания антенны, которая может достигать 330 МГц. Объединять в антенную решетку без согласующих устройств можно не только два кольцевых одноволновых вибратора, но также 8, 32, 128, 512, 2048 и т.д. вибраторов. В общем случае количество вибраторов должно равняться 22n+1, где n=0, 1, 2, 3, … Никаких согласующих устройств при работе на коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом в такой антенне не требуется, полоса пропускания не уменьшается и совпадает с полосой пропускания одиночного кольцевого одноволнового вибратора. На фиг. 3 показана структурная схема антенной решетки, содержащей восемь вибраторов. Цифрой 1 на фиг. 3 обозначены кольцевые одноволновые вибраторы, имеющие выходное сопротивление 150 Ом, цифрой 2 помечены коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 150 Ом, цифрой 3 - коммутационные коробки для подключения коаксиальных кабелей, цифрой 4 - коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 75 Ом. Кольцевые одноволновые вибраторы 1 объединяют параллельно в коммутационных коробках 3 коаксиальным кабелем 2 с волновым сопротивлением 150 Ом. Выходное сопротивление группы из двух кольцевых одноволновых вибраторов в силу параллельного соединения становится равным 75 Ом. Две группы из таких вибраторов коаксиальными кабелями 4 соединяют последовательно в коммутационной коробке 3. Выходное сопротивление группы из четырех кольцевых одноволновых вибраторов вследствие последовательного соединения будет равно 150 Ом. Если две такие группы, в каждой из которых будет по четыре кольцевых одноволновых вибратора соединить параллельно коаксиальными кабелями с волновым сопротивлением 150 Ом в коммутационной коробке 3, то выходное сопротивление антенны из восьми вибраторов становится равным 75 Ом и ее можно подключать к телевизору с помощью коаксиального кабеля 4 с волновым сопротивлением 75 Ом без согласующих устройств. Если входное сопротивление приемного устройства имеет другое входное сопротивление, то в этом случае согласующее устройство становится необходимым. Аналогичным образом строятся решетки из 32, 128, 512, 2048 и так далее кольцевых одноволновых вибраторов.

Устройство заявляемого кольцевого одноволнового вибратора представлено на фиг. 4. Основным элементом кольцевого одноволнового вибратора с длиной окружности, равной 1λ, является тонкая, заточенная с двух краев, обоюдоострая металлическая лента 1. При работе кольцевого одноволнового вибратора в нем возникают стоячие волны, поэтому напряжение и ток будут меняться в зависимости от точки измерения. В некоторых местах кольцевого одноволнового вибратора будут наблюдаться максимумы напряжения, но минимумы тока. Эти точки называются пучностями стоячей волны электрического поля кольцевого одноволнового вибратора. Есть места, где напряжение минимально, но ток принимает максимальное значение. Это - узлы стоячей волны электрического поля кольцевого одноволнового вибратора. На фиг. 4 для увеличения напряженности электрического поля в точке приема и расширения полосы пропускания в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают по два лезвия 2 и 3 из тонкой металлической ленты, а в узле стоячей волны электрического поля на выходе кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают по одному лезвию 4 из тонкой металлической ленты с каждой стороны кольцевого одноволнового вибратора. Кольцевой одноволновый вибратор на фиг. 4 предназначен для приема электромагнитных волн с горизонтальной поляризацией, поэтому лезвия 2, 3, 4 из тонкой металлической ленты устанавливаются горизонтально. Кольцевой одноволновый вибратор настраивают на выходное сопротивление, совпадающее с волновым сопротивлением коаксиального кабеля 6, путем изменения расстояния между внутренними лезвиями 3 из тонкой металлической ленты, размещенными в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого вибратора. Диэлектрическая пластина 5 обеспечивает требуемое расстояние между лезвиями 4 из тонкой металлической ленты, а также является устройством для подключения коаксиального кабеля 6. Лезвия 4 из тонкой металлической ленты устанавливают в узле стоячей волны электрического поля на выходе кольцевого вибратора. Симметрирующее устройство на фиг. 4 не показано, поскольку оно устанавливается только на выходе антенной решетки. Результаты эксперимента показали, что сигнал на выходе заявляемого кольцевого одноволнового вибратора в 3,35 раза (на 10,5 dB) больше сигнала на выходе полуволнового проволочного вибратора, настроенного так же на частоту. Измерения проводились с помощью высокочастотного СВЧ-милливольтметра В3-36 и СВЧ-генератора Г4-129. Полученный результат позволяет констатировать несомненное преимущество кольцевых одноволновых вибраторов, выполненных из обоюдоострой тонкой металлической ленты. Заявляемый кольцевой одноволновый вибратор обладает в три раза более высокой чувствительностью по сравнению с аналогичным проволочным кольцевым вибратором. На базе заявляемых кольцевых одноволновых вибраторов были изготовлены две комнатные телевизионные антенны для дальнего телевизионного приема, которые в течение нескольких лет успешно используются в сложных условиях эксплуатации. Комнатная антенна предназначена для дальнего приема цифрового телевизионного сигнала первого и второго мультиплекса в условиях крупного города. Расстояние от комнатной антенны до телецентра превышает 40 км. Полоса пропускания составляет не менее 200 МГц. Реально полоса пропускания существенно больше, поскольку 200 МГц - это частотный диапазон между первым и вторым мультиплексами, принимаемый рассматриваемой антенной (530-730 МГц.). Антенна устойчиво работает на нижних этажах многоэтажных зданий, даже если направление на телецентр закрыто соседними панельными и кирпичными зданиями. Антенна уверенно принимает сигнал, отраженный от стен рядом расположенных зданий. Эксплуатация подтвердила, что антенна на базе заявляемых кольцевых одноволновых вибраторов обеспечивает устойчивый высококачественный телевизионный прием цифровых сигналов первого и второго мультиплексов (20 цифровых телеканалов, трех цифровых радиостанций и пяти аналоговых каналов) на втором этаже девятиэтажного кирпичного дома, окруженного такими же девятиэтажными зданиями городской застройки. Дом стоит параллельно направлению на телецентр. Прием телесигнала производится как в комнатах на одной стороне здания, так и на другой, используя отражение сигнала от расположенных напротив зданий. Попытка использования комнатных антенн промышленного производства для приема цифрового сигнала первого и второго мультиплексов в аналогичных условиях успехом не увенчалась. Цифровой сигнал не принимался, поскольку все комнатные антенны рассчитаны на работу в зоне уверенного приема в пределах прямой видимости. Самые лучшие комнатные телевизионные антенны, в том числе западного производства, гарантируют устойчивую работу на расстоянии до 20 км. Измерения показали, что уровень сигнала на выходе рассматриваемой комнатной цифровой широкополосной телевизионной антенны соизмерим с уровнем аналогового телесигнала с внешней коллективной антенны, размещенной на крыше этого девятиэтажного дома. Это говорит о том, что рассматриваемая антенна способна работать и на значительно больших расстояниях до телецентра. Отсюда можно сделать вывод, что чувствительность антенны на базе заявляемых кольцевых одноволновых вибраторов в 2,5-3 раза выше, чем у самых лучших активных комнатных антенн. Эти выводы согласуются с экспериментальными данными по коэффициентам передачи кольцевого одноволнового вибратора и полуволнового вибратора с разницей в 10,5 dB. Предлагаемая антенна является пассивной, никаких внешних усилителей входного сигнала она не содержит, что сильно улучшает качество и устойчивость телевизионного приема. При замене стеклотекстолитовых отражателей на алюминиевый перфорированный лист в конструкции антенны появляется возможность применения ее в качестве наружной антенны для дальнего приема телевидения. Применение комнатной антенны для приема цифрового телевидения имеет хорошие экономические перспективы, поскольку позволяет отказаться от услуг цифровой коллективной антенны, систем спутникового или кабельного телевидения.

Кольцевой одноволновый вибратор из тонкой, заточенной с двух краев, обоюдоострой металлической ленты, отличающийся тем, что для увеличения напряженности электрического поля в точке приема и расширения полосы пропускания в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружной и внутренней сторон кольцевого одноволнового вибратора лезвия из тонкой металлической ленты, в узле стоячей волны электрического поля на выходе кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружных сторон кольцевого одноволнового вибратора по одному лезвию из тонкой металлической ленты, а сам кольцевой одноволновый вибратор настраивают на волновое сопротивление подключенного к нему коаксиального кабеля путем изменения расстояния между внутренними лезвиями из тонкой металлической ленты, размещенными в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого одноволнового вибратора.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления спиральных цилиндрических и конических антенн бортовой радиоаппаратуры ракетно-космической техники.

Изобретение относится к радиотехнике для передачи информации с судна через искусственный спутник Земли (ИСЗ) на станции приема и обработки информации и может быть использовано для передачи сигнала оповещения, в частности в случае нападения на судно.

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - преимущества малого размера и низкопрофильности, способствующие простоте обработки антенны.

Способ приёма радиоволн включает в себя преобразование электромагнитного излучения в электрический ток. Причём для увеличения напряженности электрического поля в месте приема размещают антенну, в которой активные элементы изготавливают из тонкой, заточенной с двух краев, обоюдоострой металлической ленты.

Использование: изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может применяться при конструировании конформных компактных широкополосных и сверхширокополосных антенн.

Изобретение относится к широкополосной двухполяризационной антенне, предназначенной для использования в качестве отдельного устройства, либо в составе фазированных антенных решеток.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным антеннам. Технический результат - расширение диаграммы направленности антенны в верхней части рабочего диапазона.

Изобретение относится к области телекоммуникационных технологий, а более конкретно к конструкциям сканирующих высокочастотных антенн. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения полного кругового сканирования.

Изобретение относится к антеннам, а именно к спиральным антеннам бортовой радиоаппаратуры. .

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для работы в широкой полосе частот декаметрового диапазона длин радиоволн. .

Изобретение относится к области антенной техники для радиосвязи, телевизионного и радиоприема, систем радиолокации, радионавигации и других подобных применений, где используются высокочувствительные широкополосные антенные решетки. В плоскости поляризации волны устанавливают с наружной и внутренней стороны кольцевого одноволнового вибратора лезвия из тонкой металлической ленты. В узле стоячей волны электрического поля на выходе кольцевого вибратора в плоскости поляризации волны устанавливают с наружных сторон кольцевого одноволнового вибратора по одному лезвию из тонкой металлической ленты, а сам кольцевой одноволновый вибратор настраивают на волновое сопротивление подключенного к нему коаксиального кабеля путем изменения расстояния между внутренними лезвиями из тонкой металлической ленты, размещенными в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого одноволнового вибратора. Технический результат заключается в увеличении напряженности электрического поля в точке приема и в расширении полосы пропускания в пучностях стоячей волны электрического поля кольцевого вибратора. 4 ил.

Наверх