RU2080707C1

RU2080707C1 - Flat strophoid antenna

Info

Publication number: RU2080707C1
Application number: RU94023233A
Authority: RU
Inventors: Б.М. Левин; А.Ф. Яковлев
Original assignee: Конструкторское Бюро "Связьморпроект"
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1997-05-27

Abstract

FIELD: antennas for coast communication centers and for moving vehicles, in particular, ships. SUBSTANCE: device has symmetric bent dipoles 1, two- wire distribution line 2 and grounded carrying rod 3 which is mounted on top of ship mast 4. Arm of each bent dipole is designed as coaxial cable which is open at its ends and which central wire 5 is connected to one wire of distribution line. Outer wire 6 on another end of coaxial cable is connected to metal rod 7 which is attached to carrying rod 3. EFFECT: increased bandwidth of bent dipole antennas. 4 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны радиосвязи на береговых радиоцентрах различного назначения, а также на подвижных объектах, например, на судах. The invention relates to antenna technology and can be used as a radio communication antenna on coastal radio centers for various purposes, as well as on moving objects, for example, on ships.

Плоские логопериодические антенны известны. Примером такой антенны является антенна, представляющая собой линейную решетку симметричных линейных вибраторов монотонно изменяющейся длины, возбуждаемых двухпроводной распределительной линией. Антенна подвешивается на опорах с помощью леерных оттяжек (Айзенберг Г.З. и др. Коротковолновые антенны. М. Радио и связь, 1985, с. 350 351, рис. 16.4) и имеет малую механическую прочность. Flat log periodic antennas are known. An example of such an antenna is an antenna, which is a linear array of symmetrical linear vibrators of monotonically varying length, excited by a two-wire distribution line. The antenna is suspended on poles using hand-held braces (G. Eisenberg et al. Short-wave antennas. M. Radio and communications, 1985, p. 350 351, Fig. 16.4) and has low mechanical strength.

Другим примером плоской логопериодической антенны является антенна AS-2874/SRC (Zaw P.E. Shipboard Antennas. Dedham, MA: Artech House, 1983, p. 47 48, fig. 2.80). Это горизонтальная антенна, установленная на вершине судовой мачты (башни) на специальном пьедестале. Она состоит из несущей стрелы с распределительной линией внутри нее, десяти симметричных линейных вибраторов и согласующего устройства. Эта антенна также имеет недостаточную механическую прочность и соответственно низкую надежность конструкции, которые обусловлены тем, что каждый линейный вибратор крепится на изоляторе, а вся антенна монтируется на опорном изоляторе, устанавливаемом на вершине мачты. Another example of a flat log-periodic antenna is the AS-2874 / SRC antenna (Zaw P.E. Shipboard Antennas. Dedham, MA: Artech House, 1983, p. 47 48, fig. 2.80). This is a horizontal antenna mounted on top of a ship's mast (tower) on a special pedestal. It consists of a boom with a distribution line inside it, ten symmetric linear vibrators and a matching device. This antenna also has insufficient mechanical strength and, accordingly, low structural reliability, due to the fact that each linear vibrator is mounted on an insulator, and the entire antenna is mounted on a support insulator mounted on the top of the mast.

Этого недостатка лишены логопериодические антенны с симметричными петлевыми вибраторами. Такая антенна ближе всего к изобретению по максимальному количеству сходных существенных признаков и поэтому принимается за прототип. Антенна представляет собой решетку из симметричных петлевых вибраторов, возбуждаемых переменнофазно двухпроводной распределительной линией. Каждое плечо петлевого вибратора образовано двумя параллельными проводами, один из которых соединен с одним из проводов распределительной линии, а другой с заземленной несущей штангой, укрепленной на верхушке мачты. Провода петлевого вибратора соединены друг с другом на противоположном от распределительной линии конце (Шпиндлер Э. Практические конструкции антенн. М. Мир, 1989, с. 46-48, 161-170, 198-214, рис. 4.43, 4.44 и др.). Log-periodic antennas with symmetrical loop vibrators are deprived of this drawback. Such an antenna is closest to the invention by the maximum number of similar essential features and therefore is taken as a prototype. The antenna is a lattice of symmetrical loop vibrators excited by a two-wire alternating-phase distribution line. Each shoulder of the loop vibrator is formed by two parallel wires, one of which is connected to one of the wires of the distribution line, and the other to a grounded support rod, mounted on the top of the mast. The wires of the loop vibrator are connected to each other at the end opposite from the distribution line (E. Spindler. Practical antenna designs. M. Mir, 1989, pp. 46-48, 161-170, 198-214, Fig. 4.43, 4.44, etc.) .

Крепление вибраторов на несущей штанге без изоляторов, а также крепление несущей штанги к мачте (также без опорного изолятора) позволяет существенно повысить прочность и надежность конструкции. Mounting the vibrators on the support rod without insulators, as well as attaching the support rod to the mast (also without a supporting insulator) can significantly increase the strength and reliability of the structure.

Недостаток антенны-прототипа малый коэффициент перекрытия по частоте, т. е. узкий по сравнению с другими вариантами логопериодических антенн частотный диапазон. Причина состоит в том, что на низких частотах, далеких от собственной резонансной частоты петлевого вибратора (при λ > 2L где λ длина волны, L длина вибратора), короткий петлевой вибратор шунтирует распределительную линию, тем самым не пропуская электромагнитную волну к активной области антенны. The disadvantage of the prototype antenna is a small frequency overlap coefficient, i.e., a narrow frequency range compared to other versions of log-periodic antennas. The reason is that at low frequencies far from the natural resonant frequency of the loop vibrator (for λ> 2L where λ is the wavelength, L is the length of the vibrator), a short loop vibrator shunts the distribution line, thereby not passing the electromagnetic wave to the active region of the antenna.

Цель изобретения расширение частотного диапазона плоской логопериодической антенны с петлевыми вибраторами. The purpose of the invention is the expansion of the frequency range of a flat log-periodic antenna with loop vibrators.

Цель достигается тем, что в плоской логопериодической антенне, включающей в себя двухпроводную распределительную линию, симметричные петлевые вибраторы и заземленную несущую штангу, каждое плечо петлевого вибратора выполнено в виде разомкнутого на концах отрезка коаксиального кабеля, внутренняя жила которого соединена с одним из проводов распределительной линии, а наружная оболочка на другом конце кабеля с металлическим стержнем, соединенным с несущей штангой, причем электрическая длина отрезка кабеля равна длине плеча петлевого вибратора. The goal is achieved in that in a flat log-periodic antenna that includes a two-wire distribution line, symmetrical loop vibrators and a grounded support rod, each shoulder of the loop vibrator is made in the form of a coaxial cable open at the ends, the inner core of which is connected to one of the wires of the distribution line, and the outer sheath at the other end of the cable with a metal rod connected to the support rod, and the electric length of the cable is equal to the length of the shoulder of the loop cable operators.

Сравнение антенны с прототипом показывает, что заявляемая антенна имеет новые признаки, т.е. техническое решение отвечает критерию "новизна". A comparison of the antenna with the prototype shows that the claimed antenna has new features, i.e. the technical solution meets the criterion of "novelty."

На фиг. 1 представлена схема антенны-прототипа; на фиг. 2 схема антенны; на фиг. 3 эквивалентная схема каждого плеча петлевого вибратора антенны; на фиг. 4 вариант выполнения антенны. In FIG. 1 shows a diagram of a prototype antenna; in FIG. 2 antenna circuit; in FIG. 3 equivalent circuit of each arm of the loop antenna vibrator; in FIG. 4 embodiment of the antenna.

Заявляемая антенна, как и антенна-прототип, состоит из симметричных петлевых вибраторов 1, двухпроводной распределительной линии 2 и заземленной несущей штанги 3, укрепленной на вершине судовой мачты 4. The inventive antenna, as well as the prototype antenna, consists of symmetrical loop vibrators 1, a two-wire distribution line 2 and a grounded support rod 3, mounted on top of the ship's mast 4.

Согласно изобретению плечо каждого петлевого вибратора выполнено в виде разомкнутого на концах отрезка коаксиального кабеля, центральная жила 5 которого соединена одним концом с проводом распределительной линии, а наружная оболочка 6 на другом конце кабеля с металлическим стержнем 7, образующим второй провод петлевого вибратора и укрепленным на металлической несущей штанге 3. According to the invention, the shoulder of each loop vibrator is made in the form of a coaxial cable segment open at the ends, the central core 5 of which is connected at one end to a distribution line wire, and the outer sheath 6 at the other end of the cable with a metal rod 7 forming the second wire of the loop vibrator and mounted on a metal support rod 3.

Антенна работает следующим образом. The antenna works as follows.

Входное сопротивление каждого плеча симметричного вибратора в антенне (фиг. 3) представляет собой последовательное соединение несимметричного петлевого вибратора, образованного наружной поверхностью оболочки 6 и металлическим стержнем 7, разомкнутой на конце коаксиальной линии, образованной внутренней поверхностью оболочки и центральной жилой кабеля 5. Если длина коаксиальной линии близка к l/4 то входное сопротивление ее мало, т.е. каждое плечо это несимметричный петлевой вибратор с резонансной длиной λ/4 (поскольку длина несимметричного вибратора равна длине линии). Вместе с соседними вибраторами он образует активную (излучающую) область антенны. The input resistance of each arm of the symmetric vibrator in the antenna (Fig. 3) is a series connection of an asymmetric loop vibrator formed by the outer surface of the sheath 6 and a metal rod 7, open at the end of the coaxial line formed by the inner surface of the sheath and the central core cable 5. If the length is coaxial the line is close to l / 4 then its input impedance is small, i.e. each arm is an asymmetric loop vibrator with a resonant length of λ / 4 (since the length of the asymmetric vibrator is equal to the length of the line). Together with neighboring vibrators, it forms the active (radiating) region of the antenna.

На частотах, при которых длина коаксиальной линии далека от λ/4 входное сопротивление линии велико, вибратор участия в излучении не принимает и не шунтирует в отличие от прототипа, распределительную линию. At frequencies at which the length of the coaxial line is far from λ / 4, the input impedance of the line is large, the vibrator does not accept or shunt the distribution line, unlike the prototype.

Вместо коаксиального кабеля в качестве возбуждаемого провода петлевого вибратора можно использовать отрезок двухпроводной линии, один из проводов 8 которой соединен с проводом распределительной линии, а другой 9 с металлическим стержнем 7 (фиг. 4). Instead of a coaxial cable, a segment of a two-wire line can be used as the excited wire of the loop vibrator, one of the wires 8 of which is connected to the wire of the distribution line, and the other 9 to the metal rod 7 (Fig. 4).

Выполнение каждого плеча петлевого вибратора логопериодической антенны в виде разомкнутого на концах отрезка кабеля (или двухпроводной линии), внутренняя жила которого соединена с одним из проводов распределительной линии, а наружная оболочка с заземленным металлическим стержнем, позволяет в несколько раз по сравнению с прототипом увеличить рабочий диапазон частот антенны, который в данном случае ограничивается только размерами минимального и максимального вибраторов антенны. The execution of each arm of the loop-loop vibrator of the log-periodic antenna in the form of a cable segment (or two-wire line) open at the ends, the inner core of which is connected to one of the wires of the distribution line, and the outer shell with a grounded metal rod allows several times increase in the operating range compared to the prototype antenna frequencies, which in this case is limited only by the dimensions of the minimum and maximum antenna vibrators.

Claims

A flat log-periodic antenna including a two-wire distribution line, symmetrical loop vibrators and a grounded support rod, characterized in that each shoulder of the loop vibrator is made in the form of a coaxial cable segment open at the ends, the inner core of which is connected to one of the wires of the distribution line, and the outer a sheath at the other end of the cable with a metal rod connected to the support rod, and the electric length of the length of the coaxial cable is equal to the length of the shoulder evogo vibrator.