RU2118018C1

RU2118018C1 - Vertically polarized omnidirectional antenna

Info

Publication number: RU2118018C1
Application number: RU93041141A
Authority: RU
Original assignee: Ларцов Сергей Викторович
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 1998-08-20

Abstract

FIELD: antenna engineering. SUBSTANCE: two loop radiators of length λ are connected in parallel and in phase and placed on cylindrical surface with vertical generating line; points on loop radiators spaced λ/2 from power point are aligned in space. EFFECT: provision for omnidirectional radiation of vertically polarized electromagnetic wave in horizontal plane. 1 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и предназначена для излучения или приема всенаправленной вертикально-поляризованной электромагнитной волны. The invention relates to antenna technology and is intended for radiation or reception of an omnidirectional vertically polarized electromagnetic wave.

Известна всенаправленная антенна с вертикальной поляризацией в виде коаксиальной антенны, представляющая собой вертикально расположенный диполь с электрической длиной плеч λ/4 (см. К. Ротхаммель, Антенны, М. Энергия, 1979, стр. 275). Дипольная конструкция антенны предполагает проведение дополнительных мероприятий по грозозащите. Кроме того, данная антенна предназначена для ее размещения на верхнем конце мачты. Данное требование не позволяет применять подобную конструкцию при размещении на одной мачте нескольких всенаправленных антенн с вертикальной поляризацией. Известен метод, применяемый в телевизионном вещании, для формирования всенаправленности вещания, основанный на размещении вокруг мачты 4-х излучателей с рефлекторами, образующих синфазную решетку (см. А.З. Фрадин, Антенно-фидерные устройства, М.: Связь, 1977, с. 224). Однако данная конструкция подразумевает размещение на мачте 4-х рефлекторов, размеры которых составляют по крайней мере 0,4λ×0,4λ, что повышает требования к прочности мачты. A vertical-polarized omnidirectional antenna in the form of a coaxial antenna is known, which is a vertically arranged dipole with an electric arm length of λ / 4 (see K. Rothammel, Antennas, M. Energia, 1979, p. 275). The dipole antenna design involves additional lightning protection measures. In addition, this antenna is designed to be placed on the upper end of the mast. This requirement does not allow the use of such a design when placing several omni-directional antennas with vertical polarization on the same mast. The known method used in television broadcasting for the formation of omnidirectional broadcasting, based on the placement around the mast of 4 emitters with reflectors forming an in-phase array (see A.Z. Fradin, Antenna-feeder devices, M .: Communication, 1977, p . 224). However, this design implies the placement of 4 reflectors on the mast, the dimensions of which are at least 0.4λ × 0.4λ, which increases the strength requirements of the mast.

Известна зигзагообразная антенна и ее модификации, представляющая собой два размещенных на плоскостой поверхности петлевых излучателя, каждый из которых имеет электрическую длину, равную λ, соединенных параллельно (см., например, И.П.Онищенко, Приемные телевизионные антенны, М. изд. ДОСААФ, 1989, с. 79 - 84). Петлевые излучатели могут выполняться в виде ромбов, треугольников, окружностей и т.п., поляризация излучения этой антенны, представляющей собой синфазную решетку из двух элементов, перпендикулярна оси симметрии. Данная антенна, являясь петлевой, не требует специальных мер по грозозащите, так как все ее элементы гальванически (по постоянному току) связаны с земляной (нулевой) шиной фидера, которая, как правило, надежно заземляется. Кроме того, она достаточно легка, компактна и широкополосна. Эта конструкция принята в качестве прототипа. A zigzag antenna and its modifications is known, which are two loop emitters located on a flat surface, each of which has an electric length equal to λ, connected in parallel (see, for example, I.P. Onishchenko, Receiving television antennas, M. ed. DOSAAF , 1989, p. 79 - 84). Loop emitters can be made in the form of rhombs, triangles, circles, etc., the polarization of the radiation of this antenna, which is a in-phase array of two elements, is perpendicular to the axis of symmetry. This antenna, being a loop, does not require special lightning protection measures, since all its elements are galvanically (by direct current) connected to the ground (zero) feeder bus, which, as a rule, is grounded reliably. In addition, it is quite lightweight, compact and broadband. This design is adopted as a prototype.

Недостатком устройства-прототипа, с точки зрения решаемой задачи, является сильно выраженная направленность диаграммы излучения. В диаграмме направленности этой антенны присутствуют два одинаковых по интенсивности максимума и два минимума, в направлении которых излучение спадает до нуля. The disadvantage of the prototype device, from the point of view of the problem being solved, is the strongly pronounced directivity of the radiation pattern. In the radiation pattern of this antenna there are two peaks of the same intensity and two minima, in the direction of which the radiation drops to zero.

Разработанное техническое решение позволяет решить задачу обеспечения всенаправленности излучения электромагнитной волны вертикальной поляризации в горизонтальной плоскости. The developed technical solution allows us to solve the problem of ensuring the omnidirectionality of the radiation of an electromagnetic wave of vertical polarization in the horizontal plane.

Для этого два петлевых излучателя, каждый из которых имеет электрическую длину, равную λ, соединенных параллельно и синфазно, размещают на цилиндрической поверхности с вертикальной образующей так, что на направляющей, перпендикулярной образующей, находятся точка питания и совмещенные в пространстве точки на петлевых излучателях, отстоящие от точки питания на электрическую длину λ/2. For this, two loop emitters, each of which has an electric length equal to λ, connected in parallel and in phase, are placed on a cylindrical surface with a vertical generatrix so that on the guide perpendicular to the generatrix there are a power point and spatially aligned points on the loop emitters that are spaced from the power point to the electric length λ / 2.

Данное техническое решение позволяет излучать в пространство всенаправленную электромагнитную волну с вертикальной поляризацией. При этом сохраняются полезные свойства прототипа, а именно грозозащищенность, простота конструкции, легкость, компактность и широкополостность. Представляя собой сегмент цилиндрической поверхности, предложенная всенаправленная антенна с вертикальной поляризацией удобна для размещения в любом месте мачты, диаметр которой меньше периметра образующей, что позволяет на одной мачте разместить несколько всенаправленных антенн с вертикальной поляризацией на разные диапазоны, либо создавать решетку для формирования заданной диаграммы в вертикальной плоскости. This technical solution allows you to radiate into space an omnidirectional electromagnetic wave with vertical polarization. At the same time, the useful properties of the prototype are preserved, namely, lightning protection, simplicity of design, lightness, compactness and broadband. Representing a segment of a cylindrical surface, the proposed omni-directional antenna with vertical polarization is convenient for placing anywhere on a mast whose diameter is smaller than the perimeter of the generatrix, which allows you to place several omni-directional antennas with vertical polarization on different ranges on one mast, or create a grating to form a given diagram in vertical plane.

На чертеже приведен вид разработанной всенаправленной антенны с вертикальной поляризацией. The drawing shows a view of the developed omnidirectional antenna with vertical polarization.

Петлевые излучатели 1 могут быть изготовлены из жесткой металлической трубки. Крепление к мачте 2 наиболее целесообразно проводить в точке питания А и в точках на петлевых излучателях, отстоящих от точки питания на электрическую длину λ/2 , пространственно совмещенных в точке Б. Так как потенциалы в этих точках равны, а их значение равно нулю, возможно их гальваническое соединение, а крепление осуществлять при помощи металлической опоры 3, соединенной с мачтой. Такой же металлической опорой 4 могут быть соединены с мачтой в точке питания А концы петлевых излучателей с нулевыми потенциалами, к которым подсоединяется оплетка коаксиального кабеля 5. Потенциальные концы петлевых излучателей, к которым подсоединяется центральная жила коаксиального кабеля, целесообразно крепить к этой-же опоре при помощи диэлектрической (например, текстолитовой) пластины 6. При использовании ленточного кабеля или симметрирующего устройства все концы петлевых излучателей в точке А крепятся к опоре при помощи диэлектрической пластины. The loop emitters 1 can be made of a rigid metal tube. The fastening to the mast 2 is most expedient to be carried out at the supply point A and at the points on the loop radiators, separated from the supply point by an electric length λ / 2, spatially aligned at point B. Since the potentials at these points are equal, and their value is zero, it is possible their galvanic connection, and fastening is carried out using a metal support 3 connected to the mast. The same metal support 4 can be connected to the mast at the supply point A, the ends of the loop emitters with zero potentials, to which the braid of the coaxial cable is connected 5. The potential ends of the loop emitters, to which the central core of the coaxial cable is connected, it is advisable to fasten to the same support when using a dielectric (for example, textolite) plate 6. When using a ribbon cable or a balancing device, all ends of the loop radiators at point A are attached to the support using dielectrics plate-parameter.

Другой возможностью конструктивного оформления всенаправленной антенны с вертикальной поляризацией может быть конструкция, предполагающая изготовление петлевых излучателей из мягких изолированных проводов, жестко соединенных с фидером при помощи двух накладных диэлектрических пластинок. Данная конструкция антенны удобна для быстрого разворачивания радиостанции. В этом случае антенна может быть закреплена на какой-либо диэлектрической опоре, например дереве, кирпичной трубе и т.п. Естественно геометрическая длинна петлевых излучателей в этом случае уменьшается так, чтобы их электрическая длинна была равна λ на диэлектрике выбранной опоры. Another possibility of constructive design of an omnidirectional antenna with vertical polarization can be a design involving the manufacture of loop emitters from soft insulated wires rigidly connected to the feeder using two patch dielectric plates. This antenna design is convenient for quick deployment of a radio station. In this case, the antenna can be mounted on some dielectric support, for example a tree, a brick pipe, etc. Naturally, the geometric length of the loop emitters in this case decreases so that their electric length is equal to λ on the dielectric of the selected support.

Claims

An omnidirectional antenna with vertical polarization, which is two loop vibrators, each of which has an electric length equal to λ, connected in parallel and in phase, characterized in that the loop radiators are placed on a cylindrical surface with a vertical generatrix so that the points on the loop radiators are spaced from power points for electric length λ / 2, combined in space.