RU203260U1 - Биконическая антенна - Google Patents
Биконическая антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU203260U1 RU203260U1 RU2020131938U RU2020131938U RU203260U1 RU 203260 U1 RU203260 U1 RU 203260U1 RU 2020131938 U RU2020131938 U RU 2020131938U RU 2020131938 U RU2020131938 U RU 2020131938U RU 203260 U1 RU203260 U1 RU 203260U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cones
- conductors
- shunts
- reflectors
- edges
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
- H01Q13/04—Biconical horns
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области антенной техники и предназначена для использования в радиотехнических системах различного назначения, в том числе в судовых системах радиосвязи. Техническим результатом технического решения является повышение эксплуатационно-технических характеристик за счет увеличения конструктивной надежности, упрощения согласования и расширения диапазона рабочих частот. Биконическая антенна состоит из двух металлических конусов, соединенных вершинами, и содержит 3 шунта, соединяющих кромки конусов в виде двух частей отрезков проводников, соединенных проводящими перемычками. Части отрезков проводников шунтов с длинами 2L/3, L - длина образующей конусов, смещены одна относительно другой на угол α=360°/6. Угол раствора конусов равен π/3. Над основаниями конусов установлены отражатели с поверхностью, образованной производной, изменяющейся по закону Y=±(1,89ехр0,052X)+Н, при 0=X=(1,5)λmax, где λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн. Точки соединения шунтов и перемычек, продолжениями проводников шунтов из углов соединения шунтов и перемычек, соединены проводниками, параллельными оси конусов, с кромками отражателей. При этом средние точки кромок отражателей между соединениями продолжений проводников шунтов с кромками отражателей могут быть соединительными проводниками соединены с центром отражателя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Полезная модель относится к области антенной техники и предназначена для использования в радиотехнических системах различного назначения, в том числе в судовых системах радиосвязи.
Известны плоские электрические треугольные вибраторы с двумя прямыми шунтируюшими проводниками, с некоторыми принципами щелевых и самодополнительных антенн, с вырожденными плоскими пластинами в конусы, при увеличении числа шунтов до трех и заменой прямых шунтирующих проводников, изогнутыми по окружности шунтами (Айзенберг Г.З. и др. Антенны УКВ. Под ред. Г.З. Айзенберга. В 2-х ч. Ч. 1. М., «Связь», 1977 г., с. 187, рис. 13.38). Согласование известных антенн с преимущественно высокоомным волновым сопротивлением коаксиального кабеля осуществляется в узком диапазоне частот за счет изменения угла раствора конусов на 10-15% от π/2. Недостатком известной антенны является подключение к ней питания коаксиальными кабелями с волновым сопротивлением 150-100 Ом и сравнительно широкая диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости.
Наиболее близкой, к предлагаемому техническому решения, является известная биконическая антенна (Пат. РФ №2168248, опубл. 27.05.2001). Антенна содержит N шунтов, выполненных в виде отрезков проводника, соединяющих кромки оснований конусов, при этом отрезки проводника выполнены виде двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол α=360°/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством проводящих перемычек, размещенных в плоскости, проходящей через вершину конусов, перпендикулярно их оси. Над основаниями конусов установлены отражатели, поверхности которых образованы вращением вокруг оси конусов образующей, изменяющейся по закону Y=±(1,89ехр0,052Х)+Н, при 0=X=(1,5)λmax, где Н - высота конуса, λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, а ось Y совпадает с осью конусов.
Недостатками известной антенны является слабая жесткость конструкции для эксплуатации на подвижных средствах, в том числе в качестве судовых антенн, требующая усиления проводящих перемычек, размещенных в плоскости, проходящей через вершину конусов перпендикулярно их оси с механической нагрузкой на их средины. А так же относительно узкая ширина полосы рабочих частот и высокое входное сопротивление, большое количество изоляторов для крепления экранов и в комбинации усложненные технология изготовления и эксплуатация.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эксплуатационно-технических характеристик за счет увеличения конструктивной надежности, упрощения согласования и расширения диапазона рабочих частот с упрощением технологии изготовления.
Для достижения технического результата в биконической антенне, содержащей N шунтов, выполненных в виде отрезков проводника, соединяющих кромки оснований конусов, при этом отрезки проводника выполнены виде двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол α=360°/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством проводящих перемычек, установленные над основаниями конусов отражатели, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующей, изменяющейся по закону Y=±(1,89ехр0,052X)+Н, при 0=X=(1,5)λmax, где Н - высота конуса, λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны, угол раствора конусов равен π/3, отрезки проводников шунтов имеют длину, равную 2L/3, где L - длина образующей конусов, проводящая перемычка выполнена из проводников, образующих правильный шестиугольник, при этом вершины шестиугольника проводящей перемычки продолжением проводников шунтов соединены с кромками отражателей, точки соединения проводников шунтов с кромкой конусов соединены соединительными проводниками с центром отражателей.
Отличительными признаками предлагаемой биконической антенны от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются следующие:
- угол раствора конусов равен π/3,
- отрезки проводников шунтов имеют длину, равную 2L/3, где L - длина образующей конусов,
- проводящая перемычка выполнена из проводников, образующих правильный шестиугольник, при этом вершины шестиугольника проводящей перемычки продолжением проводников шунтов соединены с кромками отражателей,
- точки соединения проводников шунтов с кромкой конусов соединены соединительными проводниками с центром отражателей.
Благодаря наличию этих признаков при работе антенны обеспечивается оптимальное согласование с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом, работа антенны в дециметровом и метровом диапазоне радиоволн, а также механическая надежность конструкции антенны, кроме того, антенна технологична в изготовлении, как из-за отсутствия изоляторов для крепления ее составных элементов, так и возможности создания скелетной ажурной конструкции с применением одного сортамента металлических проволок.
Промышленная применимость заявленного технического решения усматривается в малой материалоемкости, сравнительной простоте изготовления, тиражирования и эксплуатации, в возможности использования в качестве судового средства связи на промышленной основе и конкурентоспособном уровне.
Предлагаемая биконическая антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид биконической антенны, на фиг. 2 - диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскости, на фиг. 3 - график изменения коэффициентов усиления и защитного действия в исследуемом диапазоне, на фиг. 4 - график изменения коэффициента стоячих волн в исследуемом диапазоне.
Биконическая антенна (фиг. 1) содержит расположенный на общей оси 1 вибратор в виде двух конусов 2, соединенных вершинами, три шунта 3 (N=3), выполненные в виде отрезков проводника 4, соединяющих кромки 5 оснований конусов 2. Отрезки проводника 4 выполнены в виде двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол α=360°/2N=360°/2×3=360°/6=60°, и расположены с равным угловым смещением вокруг оси конусов 1, и соединены одна с другой посредством проводящей перемычки 6. Проводящая перемычка 6 выполнена из проводников, которые образуют правильный шестиугольник. У установленных над основаниями конусов 2 отражателей 7 поверхность 8 образована вращением вокруг оси 1 конусов 2 образующей, изменяющейся по закону Y=±(1,89ехр0,052Х)+Н, при 0=X=(1,5)λmax. (Н - высота конуса, λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн. Ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны. При этом λmax, Н и Y измеряются в сантиметрах. Угол раствора конусов (θ) равен π/3 (60°), отрезки проводников 4 шунтов 3 имеют длину, равную 2L/3, где L - длина образующей конусов 2 (длина L определена эмпирическим путем). Точки 9 (одновременно являющиеся вершинами шестиугольной проводящей перемычки 6) соединения отрезков проводников 4 шунтов 3 с вершинами шестиугольной проводящей перемычки 6 прямым продолжением проводников 4 шунтов 3 соединены проводниками 10 (они параллельны оси 1 конусов 2) с кромками 11 отражателей 7.
Дополнительно точки соединения (на фиг. 1 не обозначены) проводников 4 шунтов 3 с кромкой 5 конусов 2 соединены соединительными проводниками 12 с центром отражателей 7, что увеличивает механическую прочность всей конструкции антенны.
Биконическая антенна работает следующим образом.
При подаче высокочастотного сигнала в вершины конусов 2 в биконической антенне (фиг. 1) возбуждаются электрические токи, которые формируют излучение с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости (фиг. 2). Установка над основаниями конусов 2 отражателей 7 приводит к переизлучению энергии в вертикальной плоскости и ее концентрации в направлении горизонтальной плоскости, что проявляется в повышенном коэффициента усиления (фиг. 3). Выполнение поверхности отражателя путем вращения вокруг оси конусов образующих, изменяющихся по закону Y=±(1,89exp0,052X)+Н, при 0=X=(1,5)λmax. (Н - высота конуса, λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны), обеспечивает синфазность поля по раскрыву с повышением эффективности излучения антенны в горизонтальной плоскости по всей круговой направленности. Угол раствора конусов (θ), равный π/3, отличающийся от классического π/2, увеличивает входное сопротивление антенны, но уменьшение длины шунтов 3 за счет уменьшения отрезков проводников 4 до длины, равной 2L/3, совместно с направлением по более короткому пути прямых проводящих перемычек 6, между отрезками проводников 4, его уменьшает. Дополнительно уменьшает входное сопротивление антенны в комплексе и соединения точек 9 соединения шунтов 3 и перемычек 6 продолжением проводников 4 шунтов 3 из углов соединения шунтов 3 и перемычек 6, проводниками 10, параллельными оси 1 конусов 2, с кромками отражателей. Таким образом, при подключении шунтов 3 к кромкам 5 оснований конусов 2, при рассмотренном соотношении отрезков проводников 4, обеспечивается оптимальное согласование антенны с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом (фиг. 4). Кроме этого, точки соединения 9 отрезков проводников 4 шунтов 3 и перемычек 6 продолжением проводников 4 шунтов 3 из углов соединения отрезков проводников 4 и перемычек 6, соединены проводниками 10, параллельными оси конусов 1, с кромками 11 отражателей 7, так как эти точки, с учетом сдвига фаз токов проводимости по образовавшейся цепи, отвечают условиям нулевого потенциала. При чем, при изменении длин отрезков проводников 4 изменяется как угол наклона, так и длина прямых проводящих перемычек 6 изменяя общую длину шунтов 3. Все это влечет изменение входного сопротивления антенны и изменение диапазона рабочих частот, возможность согласования с используемыми фидерами питания. В свою очередь углы наклона прямых проводящих перемычек 6 с отрезками проводников 4, через точки соединения 9 отрезков проводников 4 шунтов 3 и перемычек 6 образуют замкнутую вокруг оси 1 конусов 3 систему треугольников (правильный шестиугольник), что обеспечивает повышение механической прочности антенны. Дополнительно к этому точки кромок конусов 2, соединенные с отрезками проводников 4 шунтов 3, соединительными проводниками 12 соединены с центром отражателя 7, встречно расположенные в горизонтальной плоскости, не влияют на основные электрические характеристики вибратора, но увеличивают механическую надежность всей конструкции антенны.
Результаты компьютерного моделирования в программе MMANA-GAL (фиг. 2, 3 и 4) полностью подтверждают анализ работы биконической антенны. Предложенное техническое решение антенного устройства обеспечивает круговую диаграмму направленности (фиг. 2). Соотношение и уровень коэффициентов усиления и защитного действия подтверждают эффективность работы антенны (фиг. 3), а график изменения коэффициента стоячих волн дополняет подтверждение повышенной эффективности (4). Для использования в радиотехнических системах различного назначения, в том числе в судовых системах радиосвязи, в дециметровом и метровом диапазоне радиоволн биконическая антенна может быть полностью реализована в скелетном исполнении из проволочных элементов одного сортамента ажурной конструкцией повышенной надежности от внешних воздействий.
Claims (3)
1. Биконическая антенна, содержащая N шунтов, выполненных в виде отрезков проводника, соединяющих кромки оснований конусов, при этом отрезки проводника выполнены в виде двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол α=360°/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством проводящих перемычек, установленные над основаниями конусов отражатели, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующей, изменяющейся по закону Y=±(1,89exp0,052X)+Н, при 0=X=(1,5)λmax, где Н - высота конуса, λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны, отличающаяся тем, что угол раствора конусов равен π/3, отрезки проводников шунтов имеют длину, равную 2L/3, где L - длина образующей конусов, проводящая перемычка выполнена из проводников, образующих правильный шестиугольник, при этом вершины шестиугольника проводящей перемычки продолжением проводников шунтов соединены с кромками отражателей, точки соединения проводников шунтов с кромкой конусов соединены соединительными проводниками с центром отражателей.
2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что λmax, Н и X измеряются в сантиметрах.
3. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что количество шунтов N равно трем.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131938U RU203260U1 (ru) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Биконическая антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131938U RU203260U1 (ru) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Биконическая антенна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203260U1 true RU203260U1 (ru) | 2021-03-29 |
Family
ID=75356102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020131938U RU203260U1 (ru) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Биконическая антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203260U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220118U1 (ru) * | 2023-06-27 | 2023-08-25 | Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт автоматизированных систем и комплексов связи "Нептун" | Антенна всенаправленная эфирная телевизионная морского исполнения |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022428C1 (ru) * | 1991-04-01 | 1994-10-30 | Конструкторское Бюро "Связьморпроект" | Биконическая антенна |
RU2168248C1 (ru) * | 1999-08-30 | 2001-05-27 | Войсковая часть 25714 | Биконическая антенна |
RU2221316C1 (ru) * | 2002-12-04 | 2004-01-10 | Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана | Биконическая антенна |
US9077080B1 (en) * | 2012-05-23 | 2015-07-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Inductively shorted bicone fed tapered dipole antenna |
RU179739U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-05-23 | Акционерное общество "Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" (АО "ВНИИ "Вега") | Биконическая антенна |
-
2020
- 2020-09-25 RU RU2020131938U patent/RU203260U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022428C1 (ru) * | 1991-04-01 | 1994-10-30 | Конструкторское Бюро "Связьморпроект" | Биконическая антенна |
RU2168248C1 (ru) * | 1999-08-30 | 2001-05-27 | Войсковая часть 25714 | Биконическая антенна |
RU2221316C1 (ru) * | 2002-12-04 | 2004-01-10 | Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана | Биконическая антенна |
US9077080B1 (en) * | 2012-05-23 | 2015-07-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Inductively shorted bicone fed tapered dipole antenna |
RU179739U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-05-23 | Акционерное общество "Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" (АО "ВНИИ "Вега") | Биконическая антенна |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220118U1 (ru) * | 2023-06-27 | 2023-08-25 | Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт автоматизированных систем и комплексов связи "Нептун" | Антенна всенаправленная эфирная телевизионная морского исполнения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101728645B (zh) | 双极化全向天线 | |
WO2012065421A1 (zh) | 高性能宽频、双频全向天线 | |
TWI674706B (zh) | 雙頻圓極化天線結構 | |
CN108448244A (zh) | 一种工作于bds-1 s的紧凑型全向圆极化可重构天线 | |
CN103036009B (zh) | 不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线 | |
RU203260U1 (ru) | Биконическая антенна | |
CN205543223U (zh) | 一种低剖面小型双极化基站天线 | |
RU2168248C1 (ru) | Биконическая антенна | |
RU2221316C1 (ru) | Биконическая антенна | |
CN114256628B (zh) | 一种小型化短波软振子对数周期天线 | |
CN109586021A (zh) | 超宽带双线极化大角度扫描阵列天线 | |
RU190823U1 (ru) | Антенна круговой поляризации квазишунтовой "клевер" с резонаторным питанием | |
CN115036692A (zh) | 一种应用于环焦天线的三频组合馈源 | |
CN209658400U (zh) | 宽频辐射单元及基站天线 | |
US3696430A (en) | High gain two bay unidirectional broadband antenna | |
RU2236733C2 (ru) | Турникетная антенна | |
CN201682058U (zh) | 双极化全向天线 | |
RU2803282C1 (ru) | Телевизионная всенаправленная шарообразная антенна | |
RU2750029C1 (ru) | Вибраторная антенна | |
RU2707956C1 (ru) | Всенаправленная кольцевая антенна с активным противовесом | |
US3281849A (en) | Horizontally-polarized wire-grid lens radiator | |
RU90265U1 (ru) | Широкополосная линейная многоэлементная вибраторная фазированная антенная решетка | |
RU2208881C1 (ru) | Несимметричная антенна | |
CN220042277U (zh) | 宽波束微带天线及毫米波雷达 | |
JP6942292B2 (ja) | アンテナ装置 |