Дублет-антенна
Изобретение относится к технике антенно-фидерных устройств, а именно к плоскостным антеннам декаметрового и метрового диапазонов длин волн, и может быть использовано для радиосвязи подвижных, таких как автомобили, и стационарных объектов. Дублет-антенна состоит из активной части - левой и правой боковых секций, центральной секции, симметричного радиочастотного фидера питания и пассивной части П-образной формы, состоящей из длинного шлейфа, левой и правой боковых секций, выполненных из пластинчатых металлических проводов, или плоских металлических сеток. Центральные жилы кабелей фидера электрически подключаются к боковым секциям активной части антенны. Все секции активной части и длинный плоский шлейф пассивной части антенны размещаются в параллельных плоскостях, а боковые секции пассивной части размещены в плоскостях к ним ортогональным, а к центральной секции активной части антенны подключена прямоугольная перегородка, равная по геометрическим размерам боковым секциям пассивной части антенны, при этом ширина пассивного длинного шлейфа равна или несколько больше ширины активной части антенны. Техническими результатами являются: уменьшение геометрических размеров, снижение неравномерности распределения тока, улучшение согласования с питающим фидером, увеличение коэффициентов усиления антенны и бегущей волны. 2 ил.
Изобретение относится к технике антенно-фидерных устройств, а именно к плоскостным антеннам декаметрового и метрового диапазонов длин волн, поперечные размеры которых по условиям размещения их на отводимой под антенну площадки, должны быть в несколько раз меньше длины, и может быть использовано для повышения мобильности и надежности радиосвязи подвижных и стационарных объектов и узлов связи в условиях отрицательных воздействий различных факторов внешней среды.
Известны дублет-антенны, именуемые также шлейф-вибраторами, предназначенные для повышения надежности систем радиосвязи в сложных условиях эксплуатации, состоящие из двухсекционной активной части шлейф-вибратора - левой и правой секций, симметрично расположенных относительно условной центральной оси антенны, и пассивной части П-образной формы того же шлейф-вибратора /1/. Известна также другая конструкция дублет-антенны, в которой симметричный пластинчатый вибратор активной части шлейф-вибратора выполнен в виде двухсекционного пластинчатого вибратора той же геометрической длины и все элементы находятся в одной плоскости /2/.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является дублет-антенна /3, фиг. 1/, отличающаяся от антенн /1, 2/ наличием в активной части дублет-антенны центральной секции, изменением порядка подключения питающего симметричного радиочастотного фидера к центральной и боковым секциям активной части антенны, лучшими энергетическими характеристиками, но которые достигаются при примерном соотношении длины к ширине антенны, равном 2:1. В то время как зачастую для развертывания антенны на отдельных узких площадках, например, на металлических крышах автомобильных кузовов, в узких защищенных подземных антенных излучателях узлов связи возникает необходимость значительного уменьшения геометрических размеров антенн при допустимых значениях электрических характеристик антенн.
Для устранения указанного недостатка в конструкции дублет-антенны (фиг. 1), состоящей из активной части - левой и правой боковых секций (точки А1-А2-А3-А4-А5 и В1-В2-В3-В4-В5) и центральной секции (точки С1-С2-С3-С4), симметрично расположенных относительно условной центральной оси антенны, и пассивной части П-образной формы - длинного шлейфа (точки В7-В6-В8-А8-А6-А7) и левой и правой боковых секций (точки А7-А6-А3-А2 и В7-В6-В3-В2), размещенных в одной плоскости, выполненных из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток, симметричного радиочастотного фидера питания, центральные жилы кабелей питающего антенну симметричного радиочастотного фидера электрически подключаются к боковым секциям активной части антенны в точках, находящихся на продольной оси активной части антенны (точки А и В), а экранные оболочки кабелей электрически подключаются к центральной секции в точках, лежащих на той же продольной оси и являющихся ближайшими к точкам подключения к боковым секциям центральных жил кабелей питания (точки А0 и В0), изменен порядок расположения всех секций активной и пассивной частей антенны, внесен новый конструктивный элемент в центральной секции активной части антенны.
Теперь в новой конструкции дублет-антенны (фиг. 2) все секции ее активной части и пассивный длинный шлейф размещаются в параллельных плоскостях, а боковые секции пассивной части размещены при этом в плоскостях, к ним ортогональным, а ширина пассивного длинного шлейфа выбирается равной или несколько больше ширины активной части антенны. Кроме того, для улучшения равномерности протекания тока в дублет-антенне, повышения механической прочности дублет-антенны в центральной секции активной части дублет-антенны добавлена прямоугольная перегородка, находящаяся в ортогональной плоскости, по геометрическим размерам равная боковым секциям пассивной части антенны, также выполненная из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток. На практике в качестве пассивного длинного шлейфа может использоваться другая металлическая поверхность: металлическая поверхность крыши автомобильного кузова, несколько превышающая ширину заявляемой дублет-антенны, металлическая крыша здания или другой объект.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «новизна». Признаки, отличающее заявляемое техническое решение от прототипа не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «существенные отличия».
Внесенные изменения позволяют получить технические результаты: уменьшение геометрических размеров (ширины) новых конструкций дублет-антенн до величины ширины площадок их возможного практического размещения на различных мобильных и стационарных объектах связи, снижение неравномерности распределения тока вдоль проводников дублет-антенны в рабочем диапазоне частот, улучшение согласования с питающим фидером, увеличение коэффициентов усиления антенны и бегущей волны.
На фиг. 1 показана электрическая схема дублет-антенны, принятая в качестве прототипа, на фиг. 2 показана электрическая схема дублет-антенны с параллельным размещением трехсекционной активной части дублет-антенны и ее пассивного длинного шлейфа.
Дублет-антенна, выбранная в качестве прототипа (фиг. 1), содержит активную часть шлейф-вибратора в виде левой и правой секций 1, центральной секции 2, пассивную часть П-образной формы шлейф-вибратора, выполненной в виде длинного шлейфа 3 и двух боковых - левой и правой секций 4, симметричный радиочастотный фидер питания 5, состоящий из двух радиочастотных кабелей питания, подключаемых центральными жилами к боковым левой и правой секциям 1 активной части дублет-антенны, а экранными оболочками к центральной секции 2 активной части дублет-антенны.
Предложенная новая конструкция дублет-антенны (фиг. 2) содержит активную часть шлейф-вибратора в виде левой и правой секций 1, центральной секции 2 и ортогонально расположенной к ней перегородки 6, пассивную часть П-образной формы шлейф-вибратора, выполненной в виде длинного шлейфа 3 и двух боковых - левой и правой секций 4, симметричный радиочастотный фидер питания 5, состоящий из двух радиочастотных кабелей питания, подключаемых центральными жилами к левой и правой боковым секциям 1 активной части дублет-антенны, а экранными оболочками к центральной секции 2 активной части дублет-антенны.
Дублет-антенна работает следующим образом. При подключении радиопередатчика ко входу симметричного фидера высокочастотная энергия распространяется по питающим кабелям в левую и правую секции активной части антенны через соответствующие точки подключения центральных жил и экранных оболочек к боковым активным секциям и к средней активной секции, соединенной с дополнительной перегородкой, создавая в элементах антенны, по другому расположенных, чем в прототипе, синфазные и противофазные токи возбуждения /4/.
Проведенные исследования доказали получаемые технические результаты - расширение возможностей организации радиолиний связи за счет применения дублет-антенн с меньшими геометрическими размерами на автомобильных кузовах нормальной и удлиненной базы, а также на ограниченных по размерам стационарных объектах более эффективных крышевых дублет-антенн, активные и шлейфовые длинные пассивные части которых лежат в параллельных плоскостях, снижение неравномерности распределения тока вдоль проводников дублет-антенны в рабочем диапазоне частот, улучшение согласования с питающим фидером, увеличение коэффициентов усиления антенны и бегущей волны.
Так, например, применение крышевой дублет-антенны, имеющей длину, равную 0,9 длины кузова автомобиля марки «КамАЗ-4310» (4,5 м), ширину, равную 0,75 ширины кузова этого автомобиля (1,7 м) и высоту, равную 0,2 м при коэффициенте бегущей волны не менее 0,4 обеспечивает устойчивую радиосвязь (70…80%) в декаметровом диапазоне длин волн 3…12 МГц отраженной от ионосферы радиоволной на радиотрассах до 500…1000 км при используемых мощностях радиопередатчика 1…5 кВт как в режиме слухового приема, так и при цифровых способах передачи информации.
При работе на подземную дублет-антенну максимальная дальность работы соответственно уменьшится до 500…700 км. При уменьшении длины крышевой дублет-антенны в два раза обеспечивается устойчивая (70…80%) ультракоротковолновая (метровая) связь земной (поверхностной) волной на расстояние до 100 км.
Таким образом, поставленная цель - снижение геометрических размеров ширины новых конструкций дублет-антенн до величины ширины площадок их возможного практического размещения на мобильных и стационарных объектах связи, улучшение ее основных электрических характеристик на 10…15% - достигнута.
Технико-экономический эффект, обусловленный применением предложенного устройства, заключается в возможности повышения мобильности и надежности радиосвязи подвижных и стационарных объектов и узлов связи в условиях отрицательных воздействий различных факторов внешней среды.
Количественная величина технико-экономического эффекта от предложенного устройства зависит от способов организации радиосвязи, условий электромагнитной совместимости и внешних условий обстановки.
Источники информации
1. Приемная антенна. Заявка на патент №2119901 Франция/ Каравенант Б.
2. Дублет-антенна. Заявка на патент №2279233 / Дубост Г., Хавот Н./ Дублет-антенна, согнутая из пластин. Заявка на патент №2311422, Франция.
3. Патент РФ №2568328 «Дублет-антенна». Описание изобретения к патенту РФ, 2015 (прототип).
4. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. радио, 1961.
Дублет-антенна, состоящая из активной части - левой и правой боковых секций и центральной секции, симметрично расположенных относительно условной центральной оси антенны и пассивной части П-образной формы, состоящей из длинного шлейфа, левой и правой боковых секций, выполненных из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток, симметричного радиочастотного фидера питания, центральные жилы кабелей питающего антенну симметричного радиочастотного фидера электрически подключаются к боковым секциям активной части антенны в точках, находящихся на продольной оси активной части антенны, а экранные оболочки кабелей электрически подключаются к центральной активной секции в точках, лежащих на той же продольной оси и являющихся ближайшими к точкам подключения к боковым активным секциям центральных жил кабелей питания, отличающаяся тем, что все секции активной части антенны и длинный плоский шлейф пассивной части антенны размещаются в параллельных плоскостях, а боковые секции пассивной части антенны при этом размещены в плоскостях к ним ортогональным, а к центральной секции активной части антенны дополнительно подключена прямоугольная перегородка, лежащая в ортогональной плоскости к ней, равная по геометрическим размерам боковым секциям пассивной части антенны, выполненная из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток, при этом ширина пассивного длинного шлейфа равна или несколько больше ширины активной части антенны.
