HRP921375A2 - Dipol za dekametarske valove i rotirajuća antena opremljena takvim dipolom - Google Patents

Abstract

Dipoli korišteni u mrežama antenskih dipola za dekametarske valove. Da bi se izbjegle deformacije mreža punovalnih dipola korištenih za dekametarske valove koje su prouzročene vjetrom, preporuča se kruti punovalni dipol. Taj kruti dipol čine: dipol u užem smislu (D1) napravljen od dva polu-dipola u produžetku jedan za drugim i nosač reaktivnog otpora (S1) koji osigurava korektnu ulaznu impendanciju prema dipolu u užem smislu i koji povezuje dipol u užem smislu sa metalnom strukturom (P1) bez električnih izolatora. Primjena kod antena za dekametarske valove, te sasvim izuzetno, kod rotacijskih antena.

Description

Ovaj izum bavi se dipolima korištenim kod dekametarskih valova i antenama koje koriste takve dipole. Kao što će se kasnije vidjeti, dipol kojim se ovaj izum bavi osobito se tiče rotirajućih antena; uostalom, on je i napravljen u težnji da poboljšamo rotirajuće antene.

Antene za dekametarske valove s mrežom dipola su antene visine nekoliko desetaka metara i raspona nekoliko desetaka metara; neke dosežu, pa čak i prelaze stotinu metara visine i stotinu metara raspona. Antene koje su nam poznate iz upotrebe jesu okomite mreže sastavljene od ravnomjerno raspoređenih dipola u redu jedan na drugi i u stupcima, kod kojih je jedna mreža dipola antene složena u obliku pravokutnika ili kvadrata. Toj mreži je pridodat reflektor koji se uglavnom sastoji od paralelnih ž. Taj reflektor, koji također formira žičani pravokutnik ili kvadrat osjetno većih dimenzija od dimenzija mreže, postavljen je paralelno na mrežu dipola. S obzirom na dimenzije antene za dekametarske valove, teško je i vrlo skupo osigurati dobru krutost i čvrstoću antene. Ako ona nije korektno osigurana, dolazi do znatnih modifikacija njenih adaptacijskih karakteristika radi jakih vjetrova. Takva modifikacija pak može djelovati u smislu poremećaja ili čak potpunog zaustavljanja odašiljanja.

Problem postojanosti na jakim vjetrovima posebno je teško riješiti kod rotirajućih antena, jer se slojevi ž koje čine reflektor ili žičanu mrežu (odnosno mreže) dipola ne mogu nategnuti između dva jarbola, kao što je slučaj s nekim fiksnim antenama.

Rotirajuće antene stvarno imaju samo jedan nosač koji je postavljen okomito u sredini antene. Vodoravne grede su fiksirane u istoj ravnini na nosač, dok su metalne šipke fiksirane na te grede i spojene s kablovima i izolatorima, u više različitih slojeva.

Da bi se postigla veća krutost mreža dipola, predlaže se da se zamijene žičani punovalni dipoli s krutim savinutim poluvalnim dipolima. Ovi posljednji dipoli, koji predstavljaju točku nultog potencijala, mogu biti fiksirani direktno na grede, svaki pomoću metalne šipke. Dakle, mreža dipola ne sastoji se više od sloja ž, a njene deformacije su praktično ograničene na deformacije cjeline nosača-greda. Nažalost, na mjestu gdje je bio žičani poluvalni dipol, koji je u stvarnosti imao mjeru oko 0.75 radne valne duljine, potrebno je raspolagati spojem dvaju krutih poluvalnih dipola koji, oba, predstavljaju duljinu potpuno jednaku centralnoj radnoj valnoj duljini. To rezultira povećanjem čitave površine u mreži otprilike za 20 posto.

Svrha ovog izuma upravo je izbjegavanje ove poteškoće.

To je postignuto zamjenom žičanih punovalnih dipola s krutim punovalnim dipolima posebno namijenjenim za rad s dekametarskim valovima i za direktno učvršćivanje, bez izolirajućih dijelova, na metalnu strukturu antene.

Sukladno ovom izumu, predlaže se punovalni dipol za frekvencijski opseg dekametarskih valova s ciljem da se stvori kruti punovalni dipol s vlastitim sredstvom fiksiranja za podupirač; on sadrži dipol u užem smislu i nosač reaktivnog otpora. Dipol u užem smislu je napravljen od dva polu-dipola od kojih svaki ima prvi kraj slobodan a drugi kraj nasuprot drugom kraju drugog polu-dipola, nosača reaktivnog otpora napravljenog od dvije paralelne grede i uređaja za kratki spoj između dvije grede, greda fiksiranih s njihovim prvim krajem na odgovarajuće druge krajeve dipola u užem smislu i određenih da budu učvršćeni na podupirač sa svojim drugim krajem, a svaki polu-dipol pritom izgleda kao izduženi kavez s napravom za učvršćivanje, kako bi se osigurala krutost kaveza.

Sukladno ovom izumu, predlaže se rotirajuća antena za dekametarske valove opremljenima dipolima vrste koja je opisana u prethodnom članku.

Ovaj izum bit će razumljiviji, a i druge značajke će se lakše uočiti pomoću sljedećeg opisa i slika koje se na njega odnose:

- slika 1, dipol prema ovom izumu,

- slike 2 i 3, rotirajuća antena prema ovom izumu.

Na različitim slikama odgovarajući elementi su označeni istim oznakama.

Slika 1 pokazuje čvrsti punovalni dipol (M), određen za rad sa srednjom valnom duljinom LAMBDA od 35.44 m, što otprilike odgovara frekvenciji od 8.5 MHz. Ovaj punovalni dipol (E1) sadrži dipol (D1) u užem smislu i nosač reaktivnog otpora (S1) koji se u anglosaksonskoj literaturi naziva "stub". Cjelina je učvršćena na vodoravnu gredu (P1), koja je i sama fiksirana jednim od svojih krajeva za središnji nosač (M) (koji ovdje nije predstavljen) rotirajuće antene, koja će biti opisana slikama 2 i 3.

Nosač reaktivnog otpora (S1) sastoji se od dvije paralelne gredice (Sa i Sb) povezane kratkim spojem (I) napravljenim pomoću dvije paralelne metalne poluge. Obje gredice su iste duljine od 0.25 LAMBDA, sa međuosnim razmakom od 1.5 metra i vijčanim spojem pričvršćene njihovim prvih krajem na gredu (P1). Dvije poluge kratkog spoja (I) raspoređene su na razmaku od 0.13 LAMBDA od drugog kraja greda, to jest od točke fiksiranja dipola u užem smislu (D1). Ovaj razmak podešen je tako da osigurava korektnu ulaznu impendanciju dipola u užem smislu (D1), u cijelom pojasu radnih frekvencija, to jest od 6-11 MHz, tako postižući ROS ("rapport d ́onde stationnaire") /odnos stacionarnog vala- op.prev./ odnosno prema anglosaksonskoj literaturi SWR ("standing wave ratio") umanjen za 2 kod dipola u užem smislu.

Dipol u užem smislu (D1) ima ukupnu duljinu 0.76 LAMBDA. Sastoji se od dva polu-dipola (Da i Db), koji su formirani u obliku izduženog kaveza čija je krutost osigurana napravom za učvršćivanje (T). Naprava (T) je izrađena od cijevi iz dva dijela, (T1 i T2), i od dva komada garniture (A i B). Dva dijela te cijevi, (T1 i T2) nastavljaju se jedna na drugu. Prva, (T1), zavarena je na odgovarajuću gredicu (Sb) i ima promjer 20 cm, a druga, (T2), ima promjer 10 cm. Oba dijela garniture (A, B) (iz elementa za napinjanje (T)) sastoje se od diskova promjera 1.2 metra smještenih u blizini krajeva cijevi (T1-T2). "Prečke" kaveza sastoje se, za svaki od polu-dipola, od 12 ž promjera 6 mm učvršćenih svojim krajevima na krajeve cijevi (T1-T2). Te žice pravilno dolaze na obrub garnitura (A, B), na koje su spojene. Ovakva realizacija dipola u užem smislu omogućava dobivanje razumnog električnog dijametra dipola, kako bi se osigurala dovoljna impendancija te veličina pojasa (i to s polu-dipolima (Da, Db) raspoređenim na konzoli), ali i smanjila težina kao i otpor na vjetru.

Valja istaknuti da je upravo opisani dipol spojen direktno sa zemljom pomoću vodiča kojeg čine gredice (Sa, Sb), greda (P1) i nosač antene.

Prema slici 1, dipol može biti napajan bilo pomoću bifilarne (dvonitne) linije, kao sa žičanim punovalnim dipolima i poluvalnim dipolima, bilo pomoću koaksijalne linije, kao što je realizirano u ovom opisu. Time se izbjegava potreba za "symetriseur"-om /simetrizator; op.prev./ ("balun" u anglosaksonskoj literaturi) između izlaza odašiljača, koji je praktično uvijek koaksijalan, te dipola. [toviše, koaksijalni kabel linije napajanja dipola (D1) u opisanom primjeru prolazi kroz unutrašnjost gredice (Sb), a njegov vanjski vodič direktno je spojen na gredicu (Sb). Isto tako moguće je koristiti gredicu (Sb) kao vanjski vodič koaksijalnog kabla. U tom slučaju unutarnji vodič treba biti odvojen od gredica pomoću električnih izolatora tokom cijelog prolaza kroz unutrašnjost ove gredice, a gredica treba biti prekrivena vodljivim žicama u slučaju da kutni profili koji sačinjavaju tu gredicu ne čine dovoljno male petlje za stvaranje dovoljno guste električne barijere u opsegu radnih frekvencija dipola.

Slike 2 i 3 predstavljaju dvostruku rotirajuću antenu za dekametarske valove, visine 82 metra i raspona 64 metra, koja ima nosač i dvije antene u užem smislu: jednu antenu niskog frekvencijskog pojasa koja radi u radio-zoni od 6 do 11 MHz i jednu antenu visokog frekvencijskog pojasa koja radi u radio-zoni od 11 do 21 MHz.

Nosač ima udubljeno zidano postolje koje čini lokaciju (L) prema slici, u čijoj su unutrašnjosti postavljeni odašiljači. Mehanička cjelina s pogonskim vratilom pogoni u vrtnju krunasti zupčanik (C) koji je postavljen na krovu lokacije (L). Taj krunasti zupčanik je čvrsto spojen s donjim krajem okomitog nosača (M) na koji je fiksirano osam vodoravnih greda (P1 do P8), poredanih u istoj okomitoj ravnini. Dvadeset nosača reaktivnog otpora (S1 do S8), te (s1 do s12) čvrsto su spojene s gredama. Krute šipke koje čine oslonce, kao npr. (J) ili poprečne grede poput (K), podignute su do blizine krajeva nekih greda (P1-P8), a nalaze se u ravnini tih greda. Užad za antenu (H) povezuju ukoso grede nosača. Nosač ima tri dijela: okomiti valjkasti stalak kružnog presjeka, podignut pomoću okomite rešetkaste grede, koja je i sama podignuta pomoću cjeline sastavljene od dvije prečke zavarene na jedan od njihovih krajeva kako bi se napravio oštri kut s vrhom prema gore.

Antena niskog frekvencijskog pojasa je antena tipa HR 4/4/0.5, što znači da sadrži rešetku vodoravnih dipola (H), s reflektorom (R), s dva punovalna dipola (ekvivalentna četirima poluvalnim dipolima) po redu i 4 po stupcu u rešetki, te visine prvog reda dipola od tla jednake 0.5 srednje radne valne duljine ove antene. Rešetka dipola antene niskog pojasa sastoji se od 8 dipola (D1 do D8), fiksiranih na nosač reaktivnog otpora na način kako je prikazano slikom 1. Ovi dipoli raspoređeni su u istoj okomitoj ravnini paralelnoj s okomitom ravninom greda. Antena niskog frekvencijskog pojasa ima jedan reflektor (Rb) paralelan s okomitom ravninom dipola (D1 i D8) koji se oslanja na prednje dijelove greda (P1 do P8) najbliže ravnini dipola (D1 do D8). Taj reflektor (Rb) napravljen je od sloja vodoravnih ž. Vodoravne žice reflektora (Rb) pridržava rubni kabel koji prolazi kroz vrh nosača (M) i slobodne krajeve oslonaca, npr. (J). Otklon između vodoravnih ž reflektora (Rb) održava se pomoću okomitih kablova, koji ovdje nisu prikazani, a na kojima su fiksirane vodoravne žice u pravilnim razmacima. Reflektor (Rb) antene niskog pojasa nije potpuno nacrtan na slici 2, kako bi mogli vidjeti antenu visokog frekvencijskog pojasa koja je smještena iza njega, a na slici 3 prikazan je shematski redom isprekidanih crta koji predstavlja njegov trag u ravnini slike.

Antena visokog pojasa je antena tipa HR 4/6/0.75, što znači da ima rešetku vodoravnih dipola (H), s reflektorom (R), s dva punovalna dipola po redu i 6 po stupcu u rešetki, te visine prvog reda dipola od tla jednake 0.75 srednje radne valne duljine ove antene. Dakle, rešetka dipola antene visokog pojasa je sastavljena od 12 dipola, (d1 do d12), fiksiranih na nosače reaktivnog otpora, kao što je prikazano slikom 1. Ovi dipoli razmješteni su na istoj okomitoj ravnini paralelnoj s okomitom ravninom greda. Antena visokog pojasa ima jedan reflektor (Rh) sastavljen od okomitog sloja vodoravno složenih žica, postavljenog u ravnini paralelnoj ravnini reflektora (Rb), a s druge strane greda (P1 do P8). Vodoravne žice reflektora (Rh) obuhvaćene su u određenom okviru gornjim gredama (P7, P8), rubnim kablovima koji se drže za svoj donji kraj pomoću dva podupirača odgovarajuće učvršćena za jedan od krajeva nižih greda (P1 i P2). Otklon između vodoravnih ž reflektora (Rh) čuva se pomoću okomitih kablova, koji nisu prikazani, a na kojima su fiksirane vodoravne žice u pravilnim razmacima. Kao ni reflektor (Rb), niti reflektor (Rh) nije u potpunosti prikazan na slici 2, radi toga da bi se mogla vidjeti rešetka dipola antene visokog pojasa koja se nalazi iza njega, a na slici 3 prikazan je shematski redom isprekidanih crta koje predstavljaju njegov trag u ravnini slike.

Postoji i antena koja odgovara anteni opisanoj slikama 2 i 3, ali je opremljena krutim poluvalnim dipolima. Njena visina je također 82 metra, ali je njen raspon znatno viši: 76 metara umjesto 64 metra za antenu opremljenu dipolima prema slici 1. Iz toga slijedi da upravo opisana antena ima znatno slabiji otpor vjetru, pa stoga, za iste uvjete, njena nosiva struktura može biti realiizirana s nižim troškovima.

Izum se ne ograničava na opisani primjer, isto tako se kavez punovalnih polu-dipola može realizirati s metalnom rešetkastom konstrukcijom. Također element za učvršćenje (T) može biti napravljen na različite načine, a posebno pomoću jedne ili više prečki kaveza.

Iako je dipol sukladno ovom izumu posebno zanimljiv zbog primjene u rotirajućim antenama za dekametarske valove, valja napomenuti da se on može također uvijek koristiti kod dekametarskih valova za pravljenje npr. fiksne antene samo s jednim nosačem i dipolima direktno pričvršćenim na taj nosač, ili pak za izradu fiksne antene s više nosača te, eventualno, s gredama između nosača te dipolima direktno pričvršćenim na nosače, eventualno i na grede.

Claims (6)

1. Punovalni dipol za frekvencijski pojas dekametarskih valova naznačen time da u cilju stvaranja krutog punovalnog dipola s vlastitim sredstvom fiksiranja na oslonac (P1), sadrži dipol u užem smislu (D1) te nosač reaktivnog otpora (S1). Pritom je dipol u užem smislu dobiven od dva polu-dipola (Da, Db) koji svaki ima jedan kraj slobodan, a drugi kraj nasuprot drugom kraju drugog dipola, a nosač reaktivnog otpora je napravljen od dviju paralelnih gredica (Sa, Sb) i jednog uređaja za kratki spoj (I) između dviju gredica. Gredice su fiksirane svojim prvim krajem na druge krajeve dipola u užem smislu i predviđene da se fiksiraju na oslonac (P1) sa svojim drugim krajem. Svaki polu-dipol izgleda kao izduženi kavez s elementom za učvršćenje (T), kako bi se osigurala krutost kaveza.

2. Punovalni dipol, sukladno zahtjevu 1, naznačen time što element za učvršćenje sadrži jednu cijev (T1-T2) i dva dijela garniture (A, B) čije dimenzije su veće od dimenzija presjeka cijevi. Ti su dijelovi odgovarajuće fiksirani u blizini dvaju krajeva cijevi.

3. Punovalni dipol, sukladno zahtjevu 2, naznačen time što kavez sadrži skup paralelnih žica vodiča protegnutih između dvaju komada garniture (A, B).

4. Dipol je, sukladno jednom od prethodnih zahtjeva, naznačen time što se napaja pomoću koaksijalnog kabla.

5. Sukladno zahtjevu 4, dipol je naznačen time e što jedna od dvije grede (Sa, Sb) svojom dužinom čini vanjski vodič koaksijalnog kabla.

6. Rotirajuća antena za dekametarske valove naznačen time što je opremljena dipolima (d1-d12, D1-D8), sukladno bar jednom od prethodnih zahtjeva.