CS242351B1

CS242351B1 - Connection of omnidirectional wide-band base antenna with vertical polarization

Info

Publication number: CS242351B1
Application number: CS84406A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Zavodsky
Original assignee: Z Jaromir
Priority date: 1984-01-18
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS40684A1

Abstract

Vynález ,se týká základové antény pro vysílače nebo přijímače, pracující v pásmu velmi krátkých kmitočtů. Řeší se zde problém širokopásmovosti vertikální antény, zhotovené z úseků koaxiálních kabelů, podstata vynálezu spočívá v použití trubkového vodiče, navleknutého na vnější plášt koaxiálního kabelu, který tvoří horní část dipólu.^Tento trubkový vodič svými rozměry umožňuje získat potřebnou charakteristickou impedanci pro širokopásmovou kompenzaci. Tato širokopásmová anténa se dá použít k přeladitelným, vícekanálovým vysílačům nebo přijímačům v pásmu velmi krátkých vln. Je také vhodná pro duplexní provoz v pásmu velmi krátkých vln.The invention relates to a base antenna for transmitters or receivers operating in the band very short frequencies. The problem is solved here broadband vertical antenna made of coaxial cable sections the essence of the invention lies in the use of tubular wires worn on the outside the coaxial cable sheath it forms the top of the dipole its dimensions make it possible to obtain it characteristic impedance for broadband compensation. This broadband antenna can be used for tunable, multi-channel transmitters or receivers in the very short range waves. It is also suitable for duplex operation in the very short wave band.

Description

Vynález se týká širokopásmové všesměrové i směrové antény s vertikální polarizací pro základnové vysílače nebo přijímače v pásmu velmi krátkých vln. Anténa je z převážné většiny tvořena úseky koaxiálních kabelů s běžně vyráběnými charakteristickými impedancemi 50,75 a 15011 .BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband omnidirectional and directional antenna with vertical polarization for base transceivers in the very short wave band. The antenna consists mostly of coaxial cable sections with commonly produced characteristic impedances of 50.75 and 15011.

Dosud známá provedení všesměrových antén s vertikální polarizací, které jsou zhotoveny a úseků koaxiálních kabelů, vykazují úzkopásmové obvodové vlastnosti. Je to dáno tím, že širokopásmová kompenzace vyžaduje, aby charakteristická impedance paralelního zkratovaného vedení byla v tolerancích 10-15H . V běžně vyráběném sortimentu koaxiálních kabelů o vnějším průměru 0 = 10 mm tato nízká hodnota z realizačních důvodů chybí.Previously known vertical polarization omnidirectional antennas and coaxial cable sections exhibit narrow band circumferential properties. This is because broadband compensation requires the characteristic impedance of the parallel short-circuit to be within 10-15H. In the commonly produced range of coaxial cables with an outer diameter of 0 = 10 mm, this low value is missing for implementation reasons.

Širokopásmová kompenzace u dosud známých provedení se vytváří úsekem koaxiálního kabelu 50 Λ, který je na svém konci zkratován a dále pokračuje ve vrchní část dipólu vertikální všesměrové antény, šířka pásma z hlediska průběhu vstupní impedance antény je pro napětový činitel stojatých vln 1:1,5 menší než 6%. Mnohem více by se tyto vlastnosti uplatnily u směrové antény s pasivními prvky, kde by bylo toto dosud známé řešení antény použito jako aktivní prvek. Zatím není známé konkrétní provedení směrové antény s takto vytvořeným aktivním zářičem.The broadband compensation of the previously known embodiments is formed by a 50 ax coaxial cable section that is shorted at its end and continues to the top of the vertical omnidirectional antenna, the bandwidth in terms of antenna input impedance is 1: 1.5 less than 6%. Much more would these properties be applied to a directional antenna with passive elements, where this previously known antenna solution would be used as an active element. It is not yet known a particular embodiment of a directional antenna with an active radiator thus formed.

V mnoha aplikačních použitích tato malá šířka pásma nedovoluje použít tyto antény, přesto, že jejich ostatní parametry jsou výhovujíaí.In many applications, this small bandwidth does not allow the use of these antennas, although their other parameters are satisfactory.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje řešení podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že ke vstupnímu konektoru je připojena izolační cívka, navinutá z koaxiálního kabelu o jmenovité impedanci ZO. Svým horním koncem je připojena ke spodníThe above-mentioned drawbacks are overcome by the solution according to the invention. It is based on the fact that an insulating coil wound from a coaxial cable with nominal impedance ZO is connected to the input connector. Its upper end is connected to the lower end

- 2 242 351 části dipólu, zhotoveného z koaxiálního kabelu o impedanci ZO, zatím co horní část spodní části dipólu je připojena k sériovému transformačnímu vedení z koaxiálního kabelu o impedanci Zl. Vždy jsou vzájemně propojeny vnější vodiče spojovaných kabelů a zároveň vnitřní vodiče spojovaných koaxiálních kabelů. K hornímu konci transformačního vedení je připojeno kompenzační vedení spolu s vrchní částí dipólu tak, že vnitřní vodič transformačního vedení je připojen ke kompenzačnímu vedení a vnější vodič transformačního vedení je připojen současně k vnitřnímu i vnějšímu vodiči, vrchní části dipólu. Horní konec kompenzačního vedení je spojen s vnějším vodičem vrchní části dipólu, přičemž kompenzační vedení je tvořeno kovovou trubkou,nasunutou na pláší koaxiálního kabelu o impedanci ZO, z kterého je tvořena vrchní část dipólu. Tato vrchní část dipólu má na svém horním konci propojen vnější a vnitřní vodič koaxiálního kabelu a celá tato všesměrová, širokopásmová anténa je mechanicky držena izolačním krytem.2,242,351 of a dipole section made of coaxial cable having an impedance Z0, while the upper part of the lower part of the dipole is connected to a series transformer line of a coaxial cable having an impedance Z0. The outer conductors of the connected cables and the inner conductors of the connected coaxial cables are always interconnected. A compensation line is connected to the upper end of the transformer line along with the top of the dipole such that the inner conductor of the transformer line is connected to the compensation line and the outer conductor of the transformer line is connected simultaneously to the inner and outer conductors of the top of the dipole. The upper end of the compensation line is connected to the outer conductor of the top of the dipole, wherein the compensation line is formed by a metal tube slid onto the sheath of a coaxial cable with an impedance ZO of which the top of the dipole is formed. This top of the dipole has an outer and inner conductor of the coaxial cable interconnected at its upper end, and the entire omnidirectional broadband antenna is mechanically held by an insulating cover.

Další řešení podle vynálezu spočívá v tom, že k izolačnímu krytu je připevněno nosné ráhno, ke kterému je na jednom konci připevněn plošný nebo lineární reflektor a na druhé straně od krytu je k nosnému ráhnu připevněn alespoň první direktor, při čemž druhý direktor a postupně další jsou připevněny k nosnému ráhnu ve stále větších vzdálenostech ód izolačního krytu.A further solution according to the invention consists in attaching to the insulating cover a support boom to which a flat or linear reflector is attached at one end and at least the first director is attached to the support boom on the other side, the second director and successively another they are fastened to the support beam at increasingly greater distances from the insulating cover.

Taktu vytvořená anténa má velmi dobré širokopásmové vlastnosti. Tak například při celkové délce antényThe clock-shaped antenna has very good broadband properties. For example, the overall length of the antenna

0,4 H<1 <0,6 71 , kde 1 = celková délka antény0.4 H <1 <0.6 71, where 1 = total antenna length

T[ = vlnová délka je šířka pásma 15% pro napělový činitel stojatých vln 1:1,5* Vyzařovací vlastnosti vykazují ještě mnohem větší širokopásmovost. Anténa při velmi dobrých elektrických vlastnostech má jednoduchou konstrukci, bez nároků na hutní materiály. Další výhodou této antény je velmi snadná výroba bez použití speciál- 3 242 351 ního strojního vybavení. Její nízká váha má výhody při montáži na střechy objektů nebo na zvlášt k tomu určené stožáry.T [= wavelength is 15% bandwidth for standing wave factor 1: 1.5 * The radiating properties exhibit much greater broadband. The antenna with very good electrical properties has a simple construction, without the need for metallurgical materials. Another advantage of this antenna is its ease of manufacture without the use of special machinery. Its low weight has advantages when mounted on roofs of buildings or on specially designed masts.

Vynález je znázorněn na připojených obrázcích, kde na obr. 1 je provedení vlastní antény, na obr. 2 je znázorněno použití antény jako aktivního zářiče ve spojení se soustavou pasivních prvků.The invention is illustrated in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows an embodiment of the antenna itself; Fig. 2 shows the use of the antenna as an active emitter in connection with a system of passive elements.

Ze vstupního konektoru prochází vysokofrekvenční energie přes koaxiální kabel, tvořící izolační cívku do spodní části dipólu 4. Tato spodní část dipólu 4 je připojena přes transformační vedení J ke kompenzačnímu vedení 2 a současně k vrchní části dipólu 1. Celá sestava propojení úseků koaxiálních kabelů je složena do izolačního krytu 6, který anténu mechanicky zpevňuje.From the input connector, the RF energy passes through the coaxial cable forming the insulating coil to the bottom of the dipole 4. This bottom of the dipole 4 is connected via the transformer line J to the compensation line 2 and simultaneously to the top of the dipole 1. into an insulating cover 6 which mechanically strengthens the antenna.

Na obr. 2 je znázorněno použití antény ve spojení s řadou pasivních prvků. Na jednu stranu od vlastní antény se upevňuje na nosné ráhno 8 plošný nebo lineární reflektor 11 a na druhou stranu je k nosnému ráhnu 8 připevněn alespoň první direktor 2.· Druhý direktor 10, respektive další direktory jsou umístěny na nosné ráhno 8 ve stále větších vzdálenostech od izolačního krytu 6.Figure 2 illustrates the use of an antenna in conjunction with a series of passive elements. On the one hand from the antenna itself, a flat or linear reflector 11 is mounted on the support boom 8 and on the other side at least the first director 2 is attached to the support boom 8. The second director 10 and the other directors are located on the support boom 8 from the insulating cover 6.

Vysokofrekvenční energie ze vstupního konektoru prochází přes kabel o jmenovité impedanci ZO, který je navinut do tvaru izolační cívky. Cívka má takový tvar, aby indukčnost vnějšího vodiče tohoto kabelu spolu s mezizávitovými kapacitami tvořila izolační rezonátor pro vysokofrekvenční proudy, tekoucí po vnějším vodiči. Z této izolační cívky postupuje vysokofrekvenční energie přes spodní část dipólu vedení k vlastnímu vstupu dipólu. Kombinací charakteristických impedancí ZO a Z1 50 a 75, respektive 150-Ω. těchto úseků, je možné dosáhnout potřebný transformační účinek. Pro širokopásmovou kompenzaci je důleži- té, abyThe RF energy from the input connector passes through a ZO rated impedance cable that is wound into an insulating coil. The coil has a shape such that the inductance of the outer conductor of this cable together with the interwinding capacities forms an insulating resonator for high-frequency currents flowing on the outer conductor. From this insulating coil, high-frequency energy is passed through the lower part of the dipole of the conduit to the actual dipole input. Combination of characteristic impedances ZO and Z1 50 and 75, respectively 150-Ω. of these sections, it is possible to achieve the necessary transformation effect. It is important for broadband compensation

Z1 > ZO, kde Z1 je charakteristická impedance transformačního vedení'Z1> ZO, where Z1 is the characteristic impedance of the transformer line '

ZO je jmenovitá charakteristika impedance antény.ZO is the nominal impedance characteristic of the antenna.

- 4 242 351- 4,242,351

Ze sériového transformačního vedení přechází vysokofrekvenční proud jednak na kompenzační vedení, a dále na vrchní stranu vnějšího vodiče transformačního dílu a spodní části dipólu. Kompenzační vedení je připojeno ke vstupu dipólu paralelně a jeho charakteristická impedance je určena rozměry vodiče, tvořící kompenzační vedení a vnějším vodičem koaxiálního kabelu vrchní části dipólu. Pro širokopásmové vlastnosti je důležité, abyFrom the serial transformer line, the high-frequency current is transferred to the compensation line and to the top side of the outer conductor of the transformer part and the bottom of the dipole. The compensation line is connected to the dipole input in parallel and its characteristic impedance is determined by the dimensions of the conductor forming the compensation line and the outer conductor of the coaxial cable of the top of the dipole. For broadband features it is important to

Z2 < ZO, kde Z2 je charakteristické impedance kompenzačního vedení ZO je charakteristická impedance antény.Z2 <ZO, where Z2 is the characteristic impedance of the compensation line ZO is the characteristic impedance of the antenna.

Tato nerovnost je snadno splnitelná vhodnou konstrukcí kompenzačního vedení. Vysokofrekvenční proud přechází z kompenzačního vedení na vrchní část dipólu, jehož délka spolu s délkou spodní části dipólu, zajiŠtuje požadované vyzařovací vlastnosti antény.'This unevenness can be easily met by a suitable design of the compensation line. The high-frequency current passes from the compensation line to the top of the dipole, the length of which, along with the length of the bottom of the dipole, provides the desired radiation characteristics of the antenna.

Širokopásmová anténa dle vynálezu se může využít i jako budicí - aktivní prvek směrové soustavy složené z pasivních prvků. Dále se může použít pro vysílání a příjem na VKV, zvláště pak je výhodná pro základnové antény v radiotelefonních sítích. Anténa nevyžaduje žádnou zvláštní údržbu.The broadband antenna according to the invention can also be used as an excitation-active element of a directional system composed of passive elements. Furthermore, it can be used for transmitting and receiving on VHF, especially for base antennas in radiotelephony networks. The antenna does not require any special maintenance.

Claims

OF THE INVENTION

242 351

1. (wiring a vertical polarization omnidirectional broadband base antenna formed from coaxial cable sections, characterized in that an isolation coil (5) wound from a coaxial cable with a wave impedance ZO is connected to the antenna input connector (7) and is connected by its the upper end to the lower part of the dipole (4), made of coaxial cable of impedance ZO, while the upper end of the lower part of the dipole is connected to the transformer line (3) from coaxial cable of impedance Z0. the inner coaxial cable conductors and to the upper end of the transformer line (3) a compensation line (2) is connected with the top of the dipole (1) so that the inner line of the transformer line (3) is connected to the compensation line (2) and the line (3) is connected simultaneously to the external i the inner conductor of the dipole top (1) and the upper end of the compensation line (2) are connected to the outer conductor of the dipole top (1), the compensation line being a metal tube slid onto the sheath of an impedance coaxial cable

From which the upper part of the dipole (1) is formed, which has at its upper end interconnected the outer and inner conductors of the coaxial cable and the entire omnidirectional broadband antenna is mechanically held by the insulating cover (6).

Connection according to Claim 1, characterized in that a support boom (8) is attached to the insulating cover (6), to which a flat or linear reflector (11) is attached at one end and on the other side of the insulating cover (6) is at least a first director (S) is attached to the support boom (8), the second director (10) and successively others being fixed to the support boom (8) at increasingly greater distances from the insulating cover (6).