Штыревая антенна

Изобретение относится к антенной технике. Антенна содержит вертикальный штырь, выполненный в виде стержня, горизонтальный экран и коаксиальный фидер. При этом введены два фильтра нижних частот, два вертикальных штыря, выполненных в виде полых стержней, и изолированный второй - нулевой провод. Причем первый фильтр нижних частот установлен между основным вертикальным штырем и первым дополнительным вертикальным штырем. Второй фильтр нижних частот установлен между первым дополнительным вертикальным штырем и вторым дополнительным вертикальным штырем. Первый фильтр нижних частот имеет полосу запирания на верхних частотах рабочего диапазона частот. Второй фильтр нижних частот имеет полосу запирания на средних и верхних частотах рабочего диапазона частот, а изолированный второй - нулевой провод проложен внутри полых основного и первого дополнительных вертикальных штырей, подключен одним концом к горизонтальному экрану и присоединен к земляным точкам первого и второго фильтров нижних частот. Технический результат заключается в расширении рабочей полосы частот. 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в качестве штыревой широкополосной антенны для установки на стационарных и подвижных объектах радиосвязи.

Уровень техники

Известна двухчастотная антенна, патент РФ Н №2066080, H01Q 9/18 от 27.08.1996 г., содержащая вертикальный вибратор с шунтом, выполненным из отрезка многопроводной линии, где к нижнему концу вертикального вибратора подключен источник питания и присоединены нижние концы проводников многопроводной линии, отличающаяся тем, что проводники отрезка многопроводной линии размещены равномерно вокруг вертикального вибратора на одинаковом расстоянии от него и на расстоянии 1/4 длины волны, соответствующей верхней рабочей частоте, от их верхних концов соединены между собой проводящей перемычкой, причем длина вертикального вибратора равна 5/8 длины волны, соответствующей нижней рабочей частоте, а длина отрезка многопроводной линии равна 5/8 длины волны, соответствующей верхней рабочей частоте, и кроме того, диаметры проводников отрезка многопроводной линии равны диаметру вертикального вибратора, расстояние между их осями и осью вертикального вибратора не превышает двух диаметров вертикального вибратора, количество проводников отрезка многопроводной линии кратно двум и эти проводники попарно расположены в диаметрально расположенных плоскостях.

Технические проблемы: малая рабочая полоса частот.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является штыревая антенна в виде несимметричного вибратора с приподнятой точкой питания, представленная в работе Г.Г. Гошин. Устройства СВЧ и антенны. Часть 2, Антенны, Учебное пособие, г. Томск, 2003 г., 130 с, рис. 7.16, показанная на фиг. 1. Устройство содержит основной вертикальный штырь 1, трубчатый проводник - горизонтальный экран 2 и коаксиальный фидер (условно не показан).

Устройство работает следующим образом. Бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии, распространяющаяся по коаксиальному фидеру, и далее между трубчатым проводником - горизонтальным экраном 2 и основным вертикальным штырем 1, возбуждает волну тока на внешних поверхностях трубчатого проводника - горизонтального экрана 2 и нижней части основного вертикального штыря 1. Распределение тока вдоль указанных поверхностей подобно распределению тока в известной антенне: Техника сверхвысоких частот, Том I /Под ред. Я.Н. Фельда. - М: Сов. радио, 1952 г., с. 116-120, рис. IV.10. Трубчатый проводник - горизонтальный экран 2 как противовес исключает искажение диаграммы направленности за счет поднятия лепестков вверх и уменьшения излучения под малыми углами к горизонту. Антенна излучает вертикально поляризованную электромагнитную волну. Емкостная реактивная часть входного сопротивления антенны в точках «а» и «б» (разомкнутый на конце отрезок линии длиной l2<λ/4) компенсируется последовательно включенным с ним (относительно земли) индуктивным сопротивлением нижней части вибратора (короткозамкнутый отрезок линии длиной l1<λ/4). Подбирая диаметр вибратора и размеры l1 и l2, можно получить 10-15% полосу пропускания антенны по уровню КСВ не более 2,5…3. Технические проблемы: относительно узкая ширина рабочей полосы частот.

Раскрытие изобретения

Цель предлагаемого изобретения - расширение рабочей полосы частот.

Техническое решение

В антенну, содержащую вертикальный штырь, выполненный в виде стержня и горизонтальный экран, введены два фильтра нижних частот, два вертикальных штыря, выполненных в виде полых стержней и изолированный второй - нулевой провод, причем первый фильтр нижних частот установлен между основным вертикальным штырем и первым дополнительным вертикальным штырем, второй фильтр нижних частот установлен между первым дополнительным вертикальным штырем и вторым дополнительным вертикальным штырем, первый фильтр нижних частот имеет полосу запирания на верхних частотах рабочего диапазона частот, второй фильтр нижних частот имеет полосу запирания на средних и верхних частотах рабочего диапазона частот, а изолированный второй - нулевой провод проложен внутри полых основного и первого дополнительных вертикальных штырей, подключен одним концом к горизонтальному экрану и присоединен к земляным точкам первого и второго фильтров нижних частот.

На чертежах показаны: прототип (фиг. 1), штыревая антенна (фиг. 2).

Осуществление изобретения

На фиг. 2 показано предлагаемое устройство. Устройство содержит основной вертикальный штырь 1, заключенный в трубчатый проводник - горизонтальный экран 2. Первый фильтр нижних частот 3 установлен между основным вертикальным штырем и первым дополнительным вертикальным штырем 4. Второй фильтр нижних частот 5 установлен между первым дополнительным вертикальным штырем и вторым дополнительным вертикальным штырем 6. Первый дополнительный вертикальный штырь и второй дополнительный вертикальный штырь установлены последовательно и соосно с основным вертикальным штырем. Изолированный второй - нулевой провод 7 в изоляции 8 проложен внутри полых основного и первого дополнительных вертикальных штырей, подключен одним концом к горизонтальному экрану в точке «а» и присоединен к земляным точкам первого и второго фильтров нижних частот в точках «б» и «в» соответственно.

Предлагаемая штыревая широкополосная антенна работает следующим образом.

На высоких частотах диапазона антенна работает как несимметричная трубчатая антенна постоянного поперечного сечения, с трубчатым проводником, описанная в работе: [1] - Техника сверхвысоких частот. Под ред. Я.Н. Фельда. «Сов. радио», 1952 г., с. 115-120, рис. IV.1 г.). Внешняя оболочка трубчатого проводника используется как излучатель - основной вертикальный полый штырь 1, а внутренняя - как внешний проводник коаксиальной линии передачи, возбуждающей антенну - трубчатый проводник в данном случае горизонтальный экран 2. На высоких частотах рабочего диапазона благодаря тому, что первый фильтр нижних частот 3 имеет полосу запирания не менее 25 дБ на верхних частотах рабочего диапазона частот, первый дополнительный вертикальный штырь 4, второй фильтр нижних частот 5 и второй дополнительный вертикальный штырь 6, установленные последовательно и соосно с основным вертикальным штырем, не подключены к проводникам коаксиальной линии передачи, возбуждающей антенну. Работа по переменному току первого и второго фильтров нижних частот обеспечивается подключением изолированного второго - нулевого провода 7 в изоляции 8, который проложен внутри полости основного и первого дополнительных вертикальных штырей и подключен к горизонтальному экрану в точке «а» и к земляным точкам первого и второго фильтров нижних частот в точках «б» и «в» соответственно.

На средних частотах диапазона антенна работает как несимметричная трубчатая антенна постоянного поперечного сечения, с трубчатым проводником, состоящим из соосного соединения основного вертикального полого штыря, первого фильтра нижних частот и первого дополнительного вертикального штыря, поскольку на средних частотах диапазона первый фильтр нижних частот имеет полосу пропускания с потерями в полосе не более 0,3 дБ, второй фильтр нижних частот имеет полосу запирания не менее 25 дБ на средних и верхних частотах рабочего диапазона частот.

На нижних частотах диапазона антенна работает как несимметричная трубчатая антенна постоянного поперечного сечения, с трубчатым проводником, состоящим из соосного соединения основного вертикального полого штыря, первого фильтра нижних частот, первого дополнительного вертикального штыря, второго фильтра нижних частот и второго дополнительного вертикального штыря, поскольку на нижних частотах первый фильтр нижних частот имеет полосу пропускания на нижних частотах диапазона с потерями в полосе не более 0,3 дБ, второй фильтр нижних частот имеет полосу пропускания на нижних частотах диапазона с потерями в полосе не более 0,3 дБ.

На высоких частотах диапазона бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии, распространяющаяся по коаксиальному фидеру, и далее между внешней поверхностью основного вертикального штыря и внутренней поверхностью трубчатого проводника - горизонтального экрана 2, возбуждает волну тока на указанных поверхностях. Распределение тока вдоль указанных поверхностей подобно распределению тока в известной антенне: [2] - Лавров А.С., Резников Г.Б. Антенно-фидерные устройства. Учебное пособие для вузов. Сов. радио, 1974 г., 368 с, рис. 6.9, с. 129.

На средних частотах диапазона бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии, распространяющаяся по коаксиальному фидеру, возбуждает волну тока между внутренней поверхностью трубчатого проводника - горизонтального экрана и внешней поверхностью вертикального штыря, образованного соосным соединением основного вертикального полого штыря, первого фильтра нижних частот 3 и первого дополнительного вертикального штыря 4, с распределением тока вдоль указанных поверхностей, как и в работе [2]. На низких частотах диапазона бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии, распространяющаяся по коаксиальному фидеру, возбуждает волну тока между внутренней поверхностью трубчатого проводника - горизонтального экрана и внешней поверхностью вертикального штыря, образованного соосным соединением основного вертикального полого штыря, первого фильтра нижних частот 3, первого дополнительного вертикального штыря 4, второго фильтра нижних частот 5 и второго дополнительного вертикального штыря 6, с распределением тока вдоль указанных поверхностей, как и в работе [2].

Высокочастотная, среднечастотная и низкочастотная антенны излучают вертикально поляризованные электромагнитные волны подобно несимметричным трубчатым антеннам постоянного поперечного сечения в виде обычных цилиндрических вибраторов. Описанные режимы работы антенны обеспечивают согласование антенны с коаксиальным фидером в более чем трехкратном диапазоне частот с КСВ не более 3.

Штыревая антенна, содержащая вертикальный штырь, выполненный в виде стержня, горизонтальный экран и коаксиальный фидер, отличающаяся тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот введены два фильтра нижних частот, два вертикальных штыря, выполненных в виде полых стержней, и изолированный второй - нулевой провод, причем первый фильтр нижних частот установлен между основным вертикальным штырем и первым дополнительным вертикальным штырем, второй фильтр нижних частот установлен между первым дополнительным вертикальным штырем и вторым дополнительным вертикальным штырем, первый фильтр нижних частот имеет полосу запирания на верхних частотах рабочего диапазона частот, второй фильтр нижних частот имеет полосу запирания на средних и верхних частотах рабочего диапазона частот, а изолированный второй - нулевой провод проложен внутри полых основного и первого дополнительных вертикальных штырей, подключен одним концом к горизонтальному экрану и присоединен к земляным точкам первого и второго фильтров нижних частот.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к антеннам вертикальной поляризации, предназначенным для радиосвязи вдоль поверхности земли.Технический результат состоит в увеличении коэффициента усиления в направлении горизонта, расширении рабочего диапазона, увеличении прочности для эксплуатации в тяжелых климатических условиях, уменьшении паразитного влияния металлической мачты.

Приемная корабельная подсистема коротковолнового диапазона включает в себя аттенюаторы, фазовращатели, микроЭВМ и сумматоры. Причем микроЭВМ соединена с датчиками координат и курса, а также с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с радиоприемниками.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве малогабаритных приемопередающих антенн в мобильных длинноволновых (ДВ), средневолновых (СВ) и коротковолновых (KB) радиостанциях.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат - организация схемы параллельного питания; достижение требуемого усиления при неограниченном числе элементов; и создание простой конструкции.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для построения малогабаритных приемопередающих антенн в комплексах подвижной связи, работающих в интересах пеших, мобильных и стационарных абонентов.

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах КНЧ диапазона. Технический результат - повышение энергии сигнала КНЧ диапазона без увеличения мощности радиопередатчика за счет того, что величина вертикального элемента антенны рассчитывается из условия обеспечения максимума вектора Пойнтинга, а горизонтальный элемент антенны при этом направлен на корреспондента, при этом антенна предназначена для зоны, в которой величина kr≤1, где k=2π/λ, r - расстояние до излучателя, а угол наклона θ=0….

Изобретение относится к антенной технике, а именно к малогабаритным перестраиваемым антеннам. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано как малогабаритная антенна. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для работы в качестве приемной и/или передающей антенны в составе диапазонных радиостанций. .

Изобретение относится к антенной технике, а более конкретно к антенной системе летательного аппарата. .

Изобретение относится к антенной технике. В устройство введены две аналогичные антенны с противовесами и широкополосными развязывающими устройствами и триплексер. Причем две аналогичные антенны с противовесами и широкополосными развязывающими устройствами установлены коллинеарно с первой и имеют размеры, соответствующие длинам волн соседних диапазонов. Нижние и верхние стержни антенн выполнены полыми. Соответствующие входы триплексера соединены с выходами соответствующих антенн, коаксиальные кабели пропущены внутри нижних и верхних полых стержней каждой антенны. Противовесы имеют не менее 12 радиальных проводов длиной, равной общей высоте соответствующей парциальной антенны. Угол расположения противовесов относительно оси антенн 90°. Широкополосные развязывающие устройства образованы чередованием индуктивностей, каскадно соединенных между собой соответствующими коаксиальными кабелями. Причем индуктивности выполнены намоткой соответствующего коаксиального кабеля на диэлектрические каркасы или нанизыванием высокочастотных магнитных колец, например ферритовых, на участки соответствующего коаксиального кабеля, расположенные между полыми стержнями смежных антенн. Технический результат заключается в расширении рабочей полосы частот. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Антенна содержит вертикальный штырь, выполненный в виде стержня, горизонтальный экран и коаксиальный фидер. При этом введены два фильтра нижних частот, два вертикальных штыря, выполненных в виде полых стержней, и изолированный второй - нулевой провод. Причем первый фильтр нижних частот установлен между основным вертикальным штырем и первым дополнительным вертикальным штырем. Второй фильтр нижних частот установлен между первым дополнительным вертикальным штырем и вторым дополнительным вертикальным штырем. Первый фильтр нижних частот имеет полосу запирания на верхних частотах рабочего диапазона частот. Второй фильтр нижних частот имеет полосу запирания на средних и верхних частотах рабочего диапазона частот, а изолированный второй - нулевой провод проложен внутри полых основного и первого дополнительных вертикальных штырей, подключен одним концом к горизонтальному экрану и присоединен к земляным точкам первого и второго фильтров нижних частот. Технический результат заключается в расширении рабочей полосы частот. 2 ил.

Наверх