RU189384U1 - Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load - Google Patents

Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load Download PDF

Info

Publication number
RU189384U1
RU189384U1 RU2019100932U RU2019100932U RU189384U1 RU 189384 U1 RU189384 U1 RU 189384U1 RU 2019100932 U RU2019100932 U RU 2019100932U RU 2019100932 U RU2019100932 U RU 2019100932U RU 189384 U1 RU189384 U1 RU 189384U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrator
antenna
capacitive load
insulator
counterweight
Prior art date
Application number
RU2019100932U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Владимирович Плишкин
Сергей Николаевич Шульженко
Владимир Степанович Чалых
Екатерина Алексеевна Маркова
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2019100932U priority Critical patent/RU189384U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU189384U1 publication Critical patent/RU189384U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/18Vertical disposition of the antenna

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в качестве передающей и приемной широкополосной антенны УКВ диапазона с изотропной в азимутальной плоскости диаграммой направленности. Антенна содержит вибратор с емкостной нагрузкой и основание-противовес. Кроме того, введены первый и второй изоляторы, между которыми закреплено дополнительное плечо вибратора, при этом вибратор и дополнительное плечо вибратора частично помещены в первый изолятор, а второй изолятор закреплен на основании-противовесе. Технический результат заключается в обеспечении большой широкополосности (перекрытие по частоте 4,5 и выше), в отсутствии необходимости использования дополнительных симметрирующих и согласующих устройств, в отсутствии необходимости сложной настройки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to antenna technology and can be used as a transmitting and receiving broadband VHF antenna with a radiation pattern that is isotropic in the azimuth plane. The antenna contains a vibrator with a capacitive load and a base counterweight. In addition, the first and second insulators are inserted, between which the additional arm of the vibrator is fixed, while the vibrator and the additional arm of the vibrator are partially placed in the first insulator, and the second insulator is fixed on the counterweight base. The technical result consists in providing high broadband (overlap in frequency of 4.5 and above), in the absence of the need to use additional baluns and matching devices, in the absence of the need for complex tuning. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Предлагаемое устройство относится к антенной технике и может быть использовано в качестве передающей и приемной широкополосной антенны УКВ диапазона с изотропной в азимутальной плоскости диаграммой направленности. The proposed device relates to antenna technology and can be used as a transmitting and receiving broadband antenna VHF range with an isotropic in the azimuthal plane of the radiation pattern.

Известна вибраторная антенна по пат. РФ 2413344, Н01Q 9/18, широкополосность которой достигается включением дополнительной индуктивности. Недостатками такого устройства являются сложности, связанные с использованием подобного способа согласования в СВЧ диапазоне и сложное конструктивное исполнение.Known dipole antenna in US Pat. RF 2413344, H01Q 9/18, the broadband which is achieved by the inclusion of additional inductance. The disadvantages of this device are the difficulties associated with the use of such a method of coordination in the microwave range and complex design.

Известна также вибраторная антенна по пат. РФ 2589451, Н01Q 9/18, содержащая индуктивность, вибратор, электрически соединенный с одним концом этой индуктивности и представляющий собой объемный проводник, расположенный в магнитном поле индуктивности. Недостатками этой антенны являются сложность настройки, связанная с подбором величины индуктивности и конструктивная сложность. Also known vibrator antenna in US Pat. RF 2589451, H01Q 9/18, containing the inductance, a vibrator, electrically connected to one end of the inductance and representing a bulk conductor located in the magnetic field of the inductance. The disadvantages of this antenna are the complexity of the settings associated with the selection of the inductance value and structural complexity.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемой является антенна по патенту РФ 2523959, Н01Q 9/18, принятая за прототип.The closest analogue to the technical nature of the proposed is the antenna according to the patent of the Russian Federation 2523959, H01Q 9/18, adopted for the prototype.

Схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где обозначено:The layout of the prototype device is shown in FIG. 1, where indicated:

1 – емкостная нагрузка;1 - capacitive load;

2 – вибратор;2 - vibrator;

7 – удлиняющая катушка; 7 - extension coil;

8 – трансформатор;8 - transformer;

6 – противовес.6 - counterweight.

Устройство-прототип состоит из вибратора 2 с емкостной нагрузкой 1, выполненной из металлических прутов, согласующего устройства на основе удлиняющей катушки 7 и трансформатора 8, и противовеса 6. Емкостная нагрузка 1 электрически соединена с вибратором 2, который электрически соединен с одним концом удлиняющей катушки 7, выполненной на замкнутом сердечнике магнитопровода. Второй конец удлиняющей катушки 7 электрически соединен с одним концом вторичной обмотки трансформатора 8, другой конец вторичной обмотки которого электрически соединен с противовесом 6.The prototype device consists of a vibrator 2 with a capacitive load 1 made of metal rods, a matching device based on the extension coil 7 and a transformer 8, and a counterweight 6. The capacitive load 1 is electrically connected to the vibrator 2, which is electrically connected to one end of the extension coil 7 , made on the closed core of the magnetic circuit. The second end of the extension coil 7 is electrically connected to one end of the secondary winding of the transformer 8, the other end of the secondary winding of which is electrically connected to the counterweight 6.

Устройство-прототип работает следующим образом.The device prototype works as follows.

Питание антенны осуществляется через первичную обмотку трансформатора 8. Полное сопротивление электрически малой антенны, образуемой вибратором 2 с емкостной нагрузкой 1 и противовесом 6, состоит из сопротивления излучения, сопротивления потерь и реактивного сопротивления, носящего емкостной характер. Емкостная нагрузка 1 способствует более равномерному распределению тока по вибратору 2, уменьшая емкостную составляющую в полном сопротивлении электрически малой антенны. The antenna is powered through the primary winding of the transformer 8. The impedance of an electrically small antenna formed by a vibrator 2 with a capacitive load 1 and a counterweight 6 consists of radiation resistance, loss resistance and reactance of capacitive nature. Capacitive load 1 contributes to a more uniform distribution of current across the vibrator 2, reducing the capacitive component in the total resistance of the electrically small antenna.

Сопротивление излучения будет тем больше, чем ближе длина вибратора к четверти длины волны. Сопротивление потерь будет тем меньше, чем меньше омическое сопротивление вибратора 2 на используемой радиочастоте, и чем ближе противовес 6 к идеально проводящей бесконечной плоскости. Индуктивность удлиняющей катушки 7 компенсирует емкостную составляющую в полном сопротивлении электрически малой антенны, при этом дополнительно возникают потери, состоящие из потерь на омическом сопротивлении обмотки и потерь в сердечнике. Трансформатор 8 трансформирует суммарное активное сопротивление, состоящее из сопротивления излучения электрически малой антенны, сопротивления потерь в электрически малой антенне и сопротивления потерь в удлиняющей катушке 7, в номинальное сопротивление приемника, передатчика или приемопередатчика, используемого совместно с антенной. The radiation resistance will be greater, the closer the length of the vibrator to a quarter of the wavelength. The loss resistance will be the smaller, the smaller the ohmic resistance of the vibrator 2 at the radio frequency used, and the closer the counterweight 6 to an ideally conducting infinite plane. The inductance of the extension coil 7 compensates for the capacitive component in the impedance of the electrically small antenna, with additional losses occurring consisting of losses on the ohmic resistance of the winding and losses in the core. Transformer 8 transforms the total resistance, consisting of the radiation resistance of an electrically small antenna, the loss resistance of an electrically small antenna and the loss resistance of an extension coil 7, into a nominal resistance of a receiver, transmitter or transceiver used in conjunction with the antenna.

Недостатками устройства-прототипа является значительное сужение полосы пропускания антенны при уменьшении ее линейного размера вследствие необходимости увеличения добротности согласующего устройства для сохранения эффективности излучения.The disadvantages of the device of the prototype is a significant narrowing of the antenna bandwidth while reducing its linear size due to the need to increase the quality of the matching device to preserve the radiation efficiency.

Задачей предлагаемого устройства является расширение рабочей полосы частот при сохранении компактности антенны.The objective of the proposed device is to expand the working frequency band while maintaining the antenna compactness.

Для решения поставленной задачи в антенну, содержащую вибратор, электрически соединенный с емкостной нагрузкой и противовесом, согласно полезной модели, введены первый и второй изоляторы, между которыми закреплено дополнительное плечо вибратора, при этом вибратор и дополнительное плечо вибратора частично помещены в первый изолятор, а второй изолятор закреплен на основании-противовесе.According to the utility model, the first and second insulators are inserted, between which the additional arm of the vibrator is fixed, while the vibrator and the additional arm of the vibrator are partially placed in the first insulator, and the second The insulator is fixed on the base-counterweight.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства, где обозначено: FIG. 2 shows the scheme of the proposed device, where indicated:

1 – емкостная нагрузка; 1 - capacitive load;

2 – вибратор;2 - vibrator;

2.1 – точка соединения центрального проводника с вибратором;2.1 - the point of connection of the center conductor with a vibrator;

3, 5 – первый и второй изоляторы;3, 5 - the first and second insulators;

4 – дополнительное плечо вибратора;4 - additional arm of the vibrator;

4.1 – точка соединения оплетки с дополнительным плечом вибратора;4.1 - the connection point of the braid with an additional arm of the vibrator;

5 – второй изолятор;5 - the second insulator;

6 – противовес.6 - counterweight.

Предлагаемое антенное устройство содержит емкостную нагрузку 1, выполненную в форме металлического диска, электрически соединенного с вибратором 2, нижняя часть которого помещена в первый изолятор 3, в который также помещено дополнительное плечо вибратора 4, установленное на втором изоляторе 5, закрепленном на противовесе 6. Вибратор 2 может быть выполнен из любого электрически проводящего материала в произвольной форме, обеспечивающей достаточную конструктивную прочность, например, в форме цилиндра. The proposed antenna device contains a capacitive load 1, made in the form of a metal disk, electrically connected to the vibrator 2, the lower part of which is placed in the first insulator 3, in which the additional arm of the vibrator 4 is also mounted on the second insulator 5 mounted on the counterweight 6. Vibrator 2 can be made of any electrically conductive material in an arbitrary shape that provides sufficient structural strength, for example, in the form of a cylinder.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем (на фиг. 2 не изображен), центральный проводник которого соединен с вибратором 2 в точке 2.1, а оплетка соединена с дополнительным плечом вибратора 4 в точке 4.1. Емкостная нагрузка 1 способствует более равномерному распределению тока по вибратору 2, уменьшая емкостную составляющую в полном сопротивлении антенны. Конструктивную прочность антенны вблизи точек 2.1 или 4.1 обеспечивает первый изолятор 3, выполненный из диэлектрического материала. Дополнительная емкостная связь плеча вибратора 4 и противовеса 6 обеспечивается через второй изолятор 5, что способствует равномерному распределению тока по дополнительному плечу вибратора 4. Второй изолятор 5 может быть выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями, тип которого выбирается в зависимости от требуемых параметров антенны. Согласование в интересующей полосе частот достигается главным образом выбором места расположения емкостной нагрузки 1 на поверхности вибратора 2, выбором материала и геометрических параметров второго изолятора 5 и геометрических размеров и конфигурации вибратора 2 и плеча вибратора 4. Несмотря на отсутствие симметрирующего устройства, в предлагаемой полезной модели достигается хорошее согласование в полосе с частотным перекрытием порядка 4,5. Однако, при необходимости дополнительного расширения рабочей полосы частот, конструкция антенны позволяет разместить дополнительные симметрирующее и согласующее устройства внутри дополнительного плеча вибратора 4. Такое решение позволяет расширить возможный частотный диапазон антенны, сохранить ее линейные размеры и защитить дополнительные устройства согласования и симметрирования от внешних воздействий. В качестве противовеса 6 могут выступать проводящие плоскости, например крыша автомобиля.The antenna is powered by a coaxial cable (not shown in Fig. 2), the center conductor of which is connected to the vibrator 2 at point 2.1, and the braid is connected to the additional arm of the vibrator 4 at point 4.1. Capacitive load 1 contributes to a more uniform distribution of current in the vibrator 2, reducing the capacitive component in the total impedance of the antenna. The structural strength of the antenna near the points 2.1 or 4.1 provides the first insulator 3, made of a dielectric material. Additional capacitive coupling of the vibrator arm 4 and the counterweight 6 is provided through the second insulator 5, which contributes to a uniform current distribution along the additional arm of the vibrator 4. The second insulator 5 can be made of a low-loss dielectric material, the type of which is selected depending on the required antenna parameters. The matching in the frequency band of interest is achieved mainly by choosing the location of the capacitive load 1 on the surface of the vibrator 2, choosing the material and geometrical parameters of the second insulator 5 and the geometrical dimensions and configuration of the vibrator 2 and the vibrator shoulder 4. Despite the absence of a balancing device, the proposed utility model achieves good matching in band with frequency overlap of about 4.5. However, if necessary, additional expansion of the working frequency band, the antenna design allows you to place additional balancing and matching devices inside the additional arm of the vibrator 4. This solution allows you to expand the possible frequency range of the antenna, keep its linear dimensions and protect additional matching and balancing devices from external influences. As a counterweight 6 can act conductive plane, such as the roof of the car.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое устройство позволяет достичь большой широкополосности, поскольку отсутствует ограничение, вносимое добротностью согласующего устройства; не требует сложной настройки, что облегчает внедрение в массовое производство. Кроме того, в отличие от прототипа, необходимость использования симметрирующих и согласующих устройств отсутствует благодаря введению дополнительного плеча вибратора 4 и наличию емкостной связи между ним и противовесом 6 через второй изолятор 5. То есть, антенна имеет возможность питания коаксиальным кабелем напрямую, однако при необходимости дополнительного расширения рабочей полосы частот конструкция антенны легко позволяет разместить согласующее устройство, например, внутри дополнительного плеча вибратора 4. Thus, compared with the prototype, the proposed device allows to achieve high bandwidth, since there is no limitation introduced by the quality factor of the matching device; does not require complex configuration, which facilitates the introduction into mass production. In addition, unlike the prototype, there is no need to use balancing and balancing devices due to the introduction of an additional arm of the vibrator 4 and the presence of capacitive coupling between it and the counterweight 6 through the second insulator 5. That is, the antenna can be powered by a coaxial cable directly, but if necessary the expansion of the working frequency band the antenna design easily allows you to place a matching device, for example, inside the additional arm of the vibrator 4.

Claims (2)

1. Широкополосная антенна на основе вибратора с верхней емкостной нагрузкой, содержащая вибратор с емкостной нагрузкой и основание-противовес, отличающаяся тем, что введены первый и второй изоляторы, между которыми закреплено дополнительное плечо вибратора, при этом вибратор и дополнительное плечо вибратора частично помещены в первый изолятор, а второй изолятор закреплен на основании-противовесе.1. A broadband antenna based on a vibrator with an upper capacitive load, which contains a vibrator with a capacitive load and a base counterweight, characterized in that the first and second insulators are inserted, between which an additional vibrator arm is fixed, while the vibrator and the additional vibrator arm are partially placed in the first an insulator, and the second insulator is fixed on the base-counterweight. 2. Широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что верхняя емкостная нагрузка выполнена в виде плоского металлического диска. 2. Broadband antenna according to claim 1, characterized in that the upper capacitive load is made in the form of a flat metal disk.
RU2019100932U 2019-01-16 2019-01-16 Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load RU189384U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100932U RU189384U1 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100932U RU189384U1 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU189384U1 true RU189384U1 (en) 2019-05-21

Family

ID=66635847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019100932U RU189384U1 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU189384U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1354292A1 (en) * 1985-06-11 1987-11-23 Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Vibrator aerial with capacitive load
RU21118U1 (en) * 2001-03-27 2001-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" WIDTH BAND ANTENNA WITH CAPACITIVE INSERTS
RU2523959C1 (en) * 2012-11-27 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Dipole antenna with capacitive load
RU174319U1 (en) * 2017-04-26 2017-10-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" MOBILE NE / HF VIBRATOR ANTENNA

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1354292A1 (en) * 1985-06-11 1987-11-23 Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Vibrator aerial with capacitive load
RU21118U1 (en) * 2001-03-27 2001-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" WIDTH BAND ANTENNA WITH CAPACITIVE INSERTS
RU2523959C1 (en) * 2012-11-27 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Dipole antenna with capacitive load
RU174319U1 (en) * 2017-04-26 2017-10-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" MOBILE NE / HF VIBRATOR ANTENNA

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6956535B2 (en) Coaxial inductor and dipole EH antenna
RU154886U1 (en) SMALL VIBRATOR ANTENNA OF SYSTEMS OF DATA TRANSMISSION NETWORK IN THE RANGE OF MEDIUM AND INTERMEDIATE WAVES
Rouhi et al. Microstrip‐fed small square monopole antenna for UWB application with variable band‐notched function
RU2488927C1 (en) Tunable resonant antenna with matching device
US20120068898A1 (en) Compact ultra wide band antenna for transmission and reception of radio waves
US4890116A (en) Low profile, broad band monopole antenna
CN109599653B (en) Portable circularly polarized antenna
RU2470424C1 (en) Small-size capacitive antenna with matching inductance coil
US6809698B2 (en) Broadband dual-frequency tablet antennas
US4958164A (en) Low profile, broad band monopole antenna
Palud et al. A novel broadband eighth-wave conical antenna
RU2413344C1 (en) Dipole antenna
CN108258403A (en) Compact dual-frequency nesting antenna
US2866197A (en) Tuned antenna system
RU189384U1 (en) Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load
US3267478A (en) Tunable ferromagnetic rod loop antenna
CN210628484U (en) Ultra-wideband dipole antenna
Liashuk et al. Small monopole transceiver antenna for medium frequencies
Wang et al. Miniaturized antenna based on vertical split-ring resonator
RU2634801C1 (en) Ultra-wideband dual-port antenna
RU210667U1 (en) MULTI-BAND BROADBAND ANTENNA
CN210956990U (en) Ultra-wideband dipole antenna
RU148181U1 (en) ANTENNA PLANE CAPACITIVE
RU183348U1 (en) Shortened resonant antenna
CN114300833B (en) Cone antenna and digital broadcasting antenna