RU2099827C1

RU2099827C1 - High-altitude omnidirectional antenna

Info

Publication number: RU2099827C1
Application number: RU94028873A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Кисмерешкин; Галина Николаевна Лобова
Original assignee: Владимир Павлович Кисмерешкин; Галина Николаевна Лобова
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: antenna engineering. SUBSTANCE: antenna is single-wire transmission line with one end loaded into matched load and secured on balloon, its other end being coupled with transceiver and secured to ground by means of anchor bar. Horns are used to excite single-wire transmission line. Re-radiating obstacles such as dipoles are placed near single-wire transmitting line. EFFECT: improved communication range, extended operating frequency range, improved directivity in vertical plane. 3 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике. В задачах установления уверенной связи в различных диапазонах и повышения ее дальности необходимо повышать высоту установки антенн. Эти проблемы решаются путем строительства высоких радиобашен для установки антенн, либо с помощью аэростата. Известна антенна для средневолнового вещания [1] представляющая собой несимметричный вибратор в виде канатика, натянутого вертикально, который закреплен у основания земли с помощью изолятора, а верхний конец закрепляется на аэростате. Возбуждение такой антенны производится у основания поверхности. The invention relates to antenna technology. In the tasks of establishing reliable communication in various ranges and increasing its range, it is necessary to increase the height of the antennas. These problems are solved by building high radio towers for installing antennas, or using a balloon. A known antenna for medium-wave broadcasting [1] is an asymmetric vibrator in the form of a cord stretched vertically, which is fixed at the base of the earth with an insulator, and the upper end is fixed to a balloon. Excitation of such an antenna is made at the base of the surface.

Известна также антенна для системы связи очень низких частот [2] Антенна представляет собой четвертьволновый несимметричный вибратор в виде металлического троса, концы которого закреплены также на аэростате и земной поверхности (аналог). Таким образом, в рассмотренных видах антенн излучение и прием сигнала производится непосредственно на вертикальный провод. Also known is an antenna for a very low frequency communication system [2] The antenna is a quarter-wave asymmetric vibrator in the form of a metal cable, the ends of which are also mounted on a balloon and the earth's surface (analog). Thus, in the considered types of antennas, the radiation and reception of the signal is made directly to the vertical wire.

Прототипом предлагаемого изобретения является выдвижная линия поверхностной волны [3] представляющая собой проводник, покрытый слоем диэлектрика, причем в качестве проводника предложено использовать стальной трос, покрытый медной фольгой. Такая однопроводная линия поверхностной волны выполняет не только функции линии передачи сигналов в широкой полосе частот, но также служит для крепления антенны. В [3] рассмотрены случаи крепления антенны на аэростате с помощью однопроводной линии и основным приемопередающим пунктом на земле, самолетом и летающей антенной. В любом случае однопроводная линия поверхностной волны выполняет роль фидерного тракта, служащего для передачи сигналов от приемопередатчика к антенне. Антенна является отдельной конструкцией, причем фидерный тракт и антенна гальванически связаны и согласованы между собой. The prototype of the invention is a pull-out line of the surface wave [3], which is a conductor coated with a dielectric layer, and it is proposed to use a steel cable coated with copper foil as a conductor. Such a single-wire surface wave line not only performs the functions of a signal transmission line in a wide frequency band, but also serves to mount the antenna. In [3], cases of mounting the antenna on a balloon using a single-wire line and the main transceiver point on the ground, by plane and by a flying antenna are considered. In any case, the single-wire surface wave line acts as a feeder path, which serves to transmit signals from the transceiver to the antenna. The antenna is a separate design, and the feeder path and the antenna are galvanically connected and coordinated with each other.

Предлагаемое изобретение позволяет применить однопроводную линию поверхностной волны непосредственно как конструктивный элемент высотной антенны. Это возможно, т.к. основная часть энергии электромагнитного поля однопроводной линии поверхностной волны сосредоточена вблизи провода в области радиусом равным длине волны [4] Любая неоднородность, находящаяся в этом поле, вызывает переизлучение энергии поля поверхностной волны. В этом случае отсутствуют потери энергии между фидерным трактом и антенной, т.к. переизлучающие элементы находятся непосредственно в электромагнитном поле поверхностной волны. The present invention allows the use of a single-wire surface wave line directly as a structural element of a high-altitude antenna. This is possible because the bulk of the energy of the electromagnetic field of a single-wire line of a surface wave is concentrated near the wire in a region of radius equal to the wavelength [4] Any heterogeneity present in this field causes re-emission of the energy of the field of the surface wave. In this case, there is no energy loss between the feeder path and the antenna, because re-emitting elements are located directly in the electromagnetic field of the surface wave.

Схема всенаправленной высотной антенны представлена на фиг.1. Всенаправленная высотная антенна представляет собой однопроводную линию передачи (1), один конец которой нагружен на согласованную нагрузку (2) и крепится на аэростате (3), а другой конец связан с приемопередатчиком (4) и с помощью анкера (5) крепится к земле. Возбуждение однопроводной линии передачи осуществляется с помощью рупоров (6). Вблизи однопроводной линии передачи располагаются переизлучающие неоднородности, например, вибраторы (7). В зависимости от расположения вибраторов вдоль и вокруг провода однопроводной линии поверхностной волны можно получить различные диаграммы направленности на разных поляризациях и частотах. Таким образом, антенны в "чистом виде" без однопроводной линии передачи не существует. Совокупность расположенных определенным образом вибратором и однопроводная линия передачи совместно представляют конструкцию всенаправленной высотной антенны, причем вибраторы гальванически не связаны с проводом однопроводной линии передачи. A diagram of an omnidirectional high-altitude antenna is shown in FIG. An omnidirectional high-altitude antenna is a single-wire transmission line (1), one end of which is loaded on a matched load (2) and is mounted on a balloon (3), and the other end is connected to a transceiver (4) and is attached to the ground using an anchor (5). Excitation of a single-wire transmission line is carried out using horns (6). Near the single-wire transmission line are re-emitting inhomogeneities, for example, vibrators (7). Depending on the location of the vibrators along and around the wire of a single-wire line of a surface wave, various radiation patterns at different polarizations and frequencies can be obtained. Thus, the antenna in "pure form" without a single-wire transmission line does not exist. The combination of a vibrator arranged in a specific way and a single-wire transmission line together represent the design of an omnidirectional high-rise antenna, and the vibrators are not galvanically connected to the wire of the single-wire transmission line.

Проведенные модельные эксперименты подтверждают возможность построения антенн на основе однопроводной линии передачи. Эксперименты показали, что система из 5 полуволновых вибраторов, расположенных в одной плоскости с проводом однопроводной линии передачи поверхностной волны, как показано на фиг. 2, формирует на частоте f 10,6 Ггц на вертикальной поляризации соответствующую диаграмму направленности (фиг.3). The conducted model experiments confirm the possibility of constructing antennas based on a single-wire transmission line. The experiments showed that a system of 5 half-wave vibrators located in the same plane as the wire of a single-wire surface wave transmission line, as shown in FIG. 2, generates at a frequency f 10.6 GHz on vertical polarization the corresponding radiation pattern (figure 3).

Таким образом система вибраторов, находящаяся в поле однопроводной линии передачи, переизлучает энергию электромагнитного поля в данном направлении на данной частоте и определенной поляризации. Thus, the system of vibrators located in the field of a single-wire transmission line re-radiates the energy of the electromagnetic field in a given direction at a given frequency and a certain polarization.

Литература. Literature.

1. Накамура Котаро. Антенна для средневолнового вещания. МКИ 54 0 H 01 Q 9/34, 1/14. Дэнки коге к.к. N 62. 316722// Кокай токке кохо Сер. 7 3 1989. 152. с.7 11. 1. Nakamura Kotaro. Antenna for medium wave broadcasting. MKI 54 0 H 01 Q 9/34, 1/14. Danky Koge K.K. N 62. 316722 // Kokai tokke kokho Ser. 7 3 1989. 152. p. 7 11.

2. VLF communikation system /Пат. 4903036 США, МКИ 54 0 H 01 Q 1/28 / Wheeler Myron S. Westinghous Electric Corp/ N 288386. НКИ 343/706. 2. VLF communikation system / Pat. 4903036 USA, MKI 54 0 H 01 Q 1/28 / Wheeler Myron S. Westinghous Electric Corp / N 288386. NCI 343/706.

3. T. Hafner. Extensible surface wave transmission line. Патент США N 3566317, кл. H 01 Q 1/28, 1971. 3. T. Hafner. Extensible surface wave transmission line. U.S. Patent 3,566,317, cl. H 01 Q 1/28, 1971.

4. Ефимов И. Е. Радиочастотные линии передачи. М. Сов. радио, 1964. с. 600. 4. Efimov I. E. Radio-frequency transmission lines. M. Sov. radio, 1964. p. 600.

Claims

An omnidirectional high-altitude antenna mounted on an aircraft using a single-wire transmission line, operating on a transceiver in a wide frequency band, characterized in that vibrators are placed along the wire of the single-wire transmission line to re-emit the electromagnetic field energy of the single-wire transmission line in all directions.