IT8946872A1 - Sistema antenna ricetrasmittente a larga banda di frequenze - Google Patents

Description

titolo: "SISTEMA ANTENNA RICETRASMITTENTE A LARGA BANDA DI FREQUENZE",

RIASSUNTO

Sistema antenna ricetrasmittente a larga banda di frequenze costituita da almeno due elementi risonanti di materiale metallico allineati assialmente ed isolati elettricamente fra loro aventi una lunghezza elettrica rispettivamente il doppio l?uno dell'altro con l'elemento pi? corto collegato elettricamente all'apparecchio ricetrasmittente.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una antenna ricetrasmittente. La progettazione di un'antenna incontra le maggiori difficolt? allorch? si desideri realizzarne una atta a captare e a irradiare energia a radiofrequenza entro un'ampio spettro di frequenze, in particolare il problema viene sensibilmente accentuato durante la progettazione di antenne trasmittenti.

Come ? ben noto ai tecnici del ramo, esiste un parametro significativo, fra le caratteristiche dell'antenna, comunemente chiamato ROS (Rapporto Onde Stazionarie), il quale denuncia sostanzialmente il rapporto esistente fra l'energia irradiata e l'energia riflessa dall'antenna stessa.

E' altres? noto che le caratteristiche di emissione di una antenna sono considerate buone quando il valore del ROS ? inferiore a 1:1,5.

Nelle convenzionali antenne a stilo di tipo omnidirezionale, l'estensione di frequenze utilizzabili, espresse in percentuale, normalmente si aggira intorno al 4% rispetto al valore di frequenza considerato a centro banda (praticamente pi? o meno un 2% di detto valore) dove in questo campo di valori il ROS si mantiene al di sotto di 1:1,5.

Poich? questa estensione di frequenza non ? sufficiente a soddisfare le esigenze dei moderni apparecchi ricetrasmittenti, attualmente si ? costretti ricorrere a pi? antenne (ciascuna coprente un piccolo spettro di frequenze) oppure a sistemi di antenne caratterizzati da maggior estensione di frequenze di lavoro utili, per la verit? molto ingombranti e difficilmente utilizzabili in pratica per uso veicolare. Tra questi sistemi di antenne, a titolo del tutto informativo, possono essere identificati il sistema YAGI, il sistema LOG-PERIODICO e altri sistemi che risultano assai ingombranti e complicati e del tutto inaccettabili per l'uso sui veicoli.

Inoltre i sistemi di antenne attualmente noti, caratterizzati da ampia estensione di frequenze utilizzabili, non sono scevri da inconvenienti, soprattutto sotto il profilo della omnidirezionalit? : essi infatti privilegiano certe direzioni a scapito di altre.

In base alle caratteristiche di emissione delle antenne a stilo, i sistemi noti prevedono la disposizione di almeno due elementi a stilo allineati PARALLELAMENTE fra loro.

Il sistema costituente l'oggetto del presente brevetto ? un sistema di almeno due elementi a stilo allineati ASSIALMEN-TE che nel rispetto di alcuni semplici parametri costruttivi e dimensionali, presenta una estensione di frequenze utilizzabili almeno pari al 30%, riferita ai valori di frequenza in gioco (pi? o meno un 15% dal centro della banda di emissione) .

Questo sistema offre un risultato tutto inusitato, se comparato con l'estensione di frequenze utilizzabili da una normale antenna a stilo, estensione che come gi? detto si aggira a pi? o meno 2% del valore di frequenza considerato a centro banda.

Il sistema secondo il trovato, ? composto da una base elettricamente collegata alla stazione ricetrasmittente, la quale ? costituita da un primo stilo avente una lunghezza pari a circa 1/4 di lunghezza d'onda riferita al punto di frequenza pi? alto.

La lunghezza fisica dello stilo pu? ovviamente essere inferiore ad 1/4 d'onda qualora venga applicata allo stilo una qualsiasi bobina di carico o di adattamento di impedenza. Sul primo stilo di base viene innestato, con interposizione di un dielettrico, un secondo stilo allineato assialmente col primo ed avente una lunghezza pari a circa il doppio del primo stilo. Le due estremit?, degli stili allineati assialmente, sono piane e distanziate fra loro di qualche millimetro, per esempio da 1 a 10 mm circa.

Il diametro degli stili non ? significativo, cos? come non ha importanza la natura del dielettrico tra i due stili.

In via pi? generale, il sistema secondo il trovato, ? composto da una serie di due o pi? stili posti uno in prosecuzione dell'altro con le modalit? su esposte, di cui quello costituente l'estremit? libera ha una lunghezza pari al doppio dello stilo di base.

Al fine di meglio chiarire le caratteristiche funzionali e costruttive del trovato, ne vengono qui di seguito descritte alcune particolari forme di attuazione adatte a trasmissioni in VHF, e date a titolo di esempio non limitativo ed illustrate dai disegni delle allegate tavole, ove:

la FIG. 1 ? la vista di una prima forma di attuazione; la FIG. 2 rappresenta una variante utilizzante una bobina di carico sullo stilo superiore;

la FIG. 3 rappresenta un esempio privo di bobine di carico;

la FIG. 4 ? la sezione del supporto dielettrico;

la FIG. 5 rappresenta lo schema elettrico del sistema di FIG. 1;

la FIG. 6 ? lo schema elettrico del sistema di FIG. 3; la FIG. 7 ? la vista comparativa dei diagrammi ROS relativi ad una antenna di tipo convenzionale (a sinistra) ed al sistema illustrato in FIG. 1 (a destra).

Dalle citate figure si rileva una base (10) che sostiene un primo stilo (1) avente lunghezza "elettrica" pari a circa 1/4 della minima lunghezza d'onda, in prosecuzione del quale ? innestato un secondo stilo (2), isolato elettricamente dal primo e posto ad una distanza di 7 mm in allineamento con lo stesso; l'accoppiamento avviene attraverso una bussola in nylon (3) con due fori allineati (superiore ed inferiore). Nell'esempio illustrato, il diametro dei due stili ? di 4 mm per quello inferiore (1) e di 3 mm conico per quello superiore (2) con cappuccio di protezione in plastica (11) in cima di stilo.

La lunghezza dello stilo inferiore (1) ? ridotta a 250 mm circa grazie alla presenza di una bobina di carico (4) avente un totale di 4 spire di filo di rame del diametro di 1,2 mm con opportuna spaziatura e presa di adattamento avvolte su supporto di 14 mm di diametro.

La bobina di carico non si vede in FIG. 1, ed ? illustrata in FIG. 5.

Il sistema illustrato presenta un tipo di risonanza simile ad un'antenna a stilo con piano di terra riportato paragonabile similmente ad un'antenna risonante a 3/4 d'onda, come ? confermato dalla analisi eseguita alimentando il sistema con una potenza di circa 20 watt a radiofrequenza e usando una sonda costituita da un tubo fluorescente al krypton; in tal modo accoppiando il tubo all'antenna vengono evidenziati, per innesco di ionizzazione, due ventri di tensione in corrispondenza di 1/3 di lunghezza a partire dalla base di terra artificiale costituita da un piano metallico e un successivo innesco in cima di stilo, si ? dedotto l'insieme come un tronco costituito da uno spezzone risonante in 1/4 d'onda e l'altro risonante a 1/2 onda.

Sul prototipo in esame ? stato rilevato un ROS al di sotto di 1:1,5 per un tratto compreso fra 136 e 174 MHz e da rilievi eseguiti sulla carta di Smith non si notano forti squilibri tra reattanza induttiva e reattanza capacitiva; lo andamento del ripple ? compreso fra 1:1 e 1:1,5 unit? ROS come si rileva dai grafici di FIG. 7.

Misure di intensit? di campo eseguite ad una distanza superiore a cinque lunghezze d'onda hanno fatto rilevare un guadagno pari a quello di antenne a stilo in quarto d'onda.

Il risultato, del tutto inatteso su un'antenna a larga banda, ha determinato un'altra caratteristica positiva accolta con favore.

Il sistema ? adatto anche per ricetrasmissioni in UHF, senza necessit? di adattamenti induttivi.

In questo caso, come confermato dall'analisi alla carta di Smith, esso ? ben centrato sulle reattanze induttive e capacitive per un tratto di oltre 120 MHz (da 360 a 480 MHz per la precisione).

Lo stesso risultato, con larghezza di banda proporzionale alla frequenza, si ? avuto con un prototipo calcolato da 700 a 1000 MHz.

Si intende che l'invenzione non ? limitata agli esempi sopra riportati, varianti e perfezionamenti essendo possibili nell'ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Antenna ricetrasmittente a larga banda di frequenze, caratterizzata dal fatto di essere costituita da almeno due stili di materiale metallico allineati ASSIALMENTE tra di loro ed isolati elettricamente aventi lunghezze elettriche rispettivamente la met? l'uno dell'altro, essendo lo stilo pi? corto quello collegato elettricamente all'apparato ricetrasmittente .
2. 2. Antenna secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la lunghezza fisica di ognuno degli stili pu? venire ridotta mediante l'applicazione di usuali bobine di carico che ne mantengano inalterate la lunghezza elettrica efficace in rapporto alla lunghezza d'onda.
3. 3. Antenna secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che lo stilo pi? corto ha una lunghezza pari a circa 1/4 della minima lunghezza d'onda.
4. 4. Antenna secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che lo stilo pi? lungo ha una lunghezza pari a circa il doppio dello stilo inferiore.
5. 5. Antenna secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ogni stilo ? collegato allo stilo successivo da un manicotto in materiale dielettrico dotato di fori allineati, separati da un diaframma e costituenti l'alloggiamento e l'ancoraggio degli stili.