RU215795U1 - Trunk V-shaped transmitting HF antenna - Google Patents
Trunk V-shaped transmitting HF antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU215795U1 RU215795U1 RU2022125880U RU2022125880U RU215795U1 RU 215795 U1 RU215795 U1 RU 215795U1 RU 2022125880 U RU2022125880 U RU 2022125880U RU 2022125880 U RU2022125880 U RU 2022125880U RU 215795 U1 RU215795 U1 RU 215795U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductors
- antenna
- lengths
- sheets
- pair
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000001131 transforming Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к области антенной техники, и может быть использована при разработке и проектировании, например, мобильных магистральных коротковолновых (КВ) антенн большой мощности в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц. Технический результат – увеличение коэффициента усиления магистральной V – образной передающей антенны с оптимизацией углов возвышения ДН, для обеспечения возможности ведения магистральной связи в КВ-диапазоне в широком интервале дальностей (1000÷5000 км) и частот без трансформации форм. Для этого каждое из двух антенных полотен (3) выполнены из трех проводников длиной L1, L2, L3, размещенных друг над другом с вертикальным смещением таким образом, что пара проводников с длинами L1 расположена под углом 60° между ними, пара проводников с длинами L2 – под углом 40°, а пара проводников с длинами L3 – под углом 20°, при этом верхние концы полотен закреплены на мачте (2) и соединены с питающим устройством (1), кроме того, нижние концы проводников в каждом антенном полотне соединены между собой горизонтальными отрезками проводников (4). 2 ил. The utility model relates to radio engineering, namely to the field of antenna technology, and can be used in the development and design, for example, of mobile trunk high-power short-wave (HF) antennas in the frequency range from 1.5 to 30 MHz. The technical result is an increase in the gain of the main V - shaped transmitting antenna with optimization of the elevation angles of the DN, to enable the main communication in the HF band in a wide range of ranges (1000÷5000 km) and frequencies without shape transformation. To do this, each of the two antenna sheets (3) is made of three conductors of length L 1 , L 2 , L 3 , placed one above the other with a vertical offset in such a way that a pair of conductors with lengths L 1 is located at an angle of 60° between them, a pair conductors with lengths L 2 - at an angle of 40 °, and a pair of conductors with lengths L 3 - at an angle of 20 °, while the upper ends of the sheets are fixed on the mast (2) and connected to the power supply (1), in addition, the lower ends of the conductors in each antenna sheet are interconnected by horizontal segments of conductors (4). 2 ill.
Description
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к области антенной техники, и может быть использована при разработке и проектировании, например, мобильных магистральных коротковолновых (КВ) антенн большой мощности в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц.The utility model relates to radio engineering, namely to the field of antenna technology, and can be used in the development and design, for example, of mobile trunk high-power short-wave (HF) antennas in the frequency range from 1.5 to 30 MHz.
Известны так называемые V-образные приемопередающие КВ-антенны для магистральных связей от 1000 км и более в диапазоне частот 1,5÷30 МГц, состоящие из двух, одно или многопроводных антенных секций (полотен), закрепленных на мачте и размещаемых под необходимыми углами относительно друг друга и к поверхности почвы, а также линии питания (фидера), подключаемой между передатчиком и верхними концами антенных секций; согласующих поглощающих нагрузок, подключаемых на нижних концах антенных полотен; антенной мачты необходимой высоты. Known are the so-called V-shaped HF transceiver antennas for trunk communications from 1000 km or more in the frequency range of 1.5 ÷ 30 MHz, consisting of two, single or multi-wire antenna sections (cloths) mounted on a mast and placed at the required angles relative to each other and to the soil surface, as well as a power line (feeder) connected between the transmitter and the upper ends of the antenna sections; matching absorbing loads connected at the lower ends of the antenna sheets; antenna mast of the required height.
Эти антенны нашли применение в различных мобильных и стационарных радиостанциях и радиоцентрах и описаны, например, в следующих изданиях: Г.А. Лавров, А.С. Князев, Приземные и подземные антенны, Сов. Радио, М.1965г., стр. 218; М.С. Жук, Ю.Б. Молочков, Проектирование антенно-фидерных устройств, издательство «Энергия», М.Л., 1966 г., стр. 309 - 312.These antennas have found application in various mobile and stationary radio stations and radio centers and are described, for example, in the following publications: G.A. Lavrov, A.S. Knyazev, Surface and underground antennas, Sov. Radio, Moscow, 1965, p. 218; M.S. Zhuk, Yu.B. Molochkov, Design of antenna-feeder devices, Energia publishing house, M.L., 1966, pp. 309 - 312.
К недостаткам приведенных выше аналогов следует отнести следующее. The disadvantages of the above analogs include the following.
Недостаточный коэффициент усиления в отдельных участках диапазона частот и неоптимальные углы возвышения диаграммы направленности (ДН) антенны для работы на дальности до 5000 км, не позволяющие вести связь во всем диапазоне при постоянных размерах и конфигурации проводников антенны.Insufficient gain in certain parts of the frequency range and non-optimal elevation angles of the directivity pattern (DN) of the antenna for operation at a distance of up to 5000 km, which do not allow communication over the entire range with constant dimensions and configuration of the antenna conductors.
Для оптимизации этих параметров при ведении связи, как правило, необходимо трансформировать геометрические формы антенн (углы между проводами, длина проводов, высота подвеса на мачте) для коррекции интервала оптимальных углов ДН в необходимом диапазоне частот и значений коэффициента усиления (КУ), при изменении расстояний до абонентов в больших пределах (более 4х раз), что требует существенных затрат времени в силу их значительных (100÷300 м) размеров. To optimize these parameters during communication, as a rule, it is necessary to transform the geometric shapes of the antennas (the angles between the wires, the length of the wires, the height of the suspension on the mast) to correct the interval of the optimal angles of the RP in the required frequency range and the values of the gain factor (GA), when the distances change to subscribers within large limits (more than 4 times), which requires a significant investment of time due to their significant (100÷300 m) size.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемой, является V-образная антенна, с многопроводными антенными полотнами и проводными согласующими нагрузками, описанная в а.с. SU 824845, H01Q 11/00 от 2006.01, Буткевич А.О., Янно И.А., Чернолес В.П., Власенко В.И., Терехов Н.Т., (Академия связи им. С.М. Буденного), принятая за прототип.The closest analogue in terms of technical essence to the proposed one is a V-shaped antenna, with multi-wire antenna sheets and wire matching loads, described in a.s. SU 824845, H01Q 11/00 dated 2006.01, Butkevich A.O., Yanno I.A., Chernoles V.P., Vlasenko V.I., Terekhov N.T., (Academy of Communications named after S.M. Budyonny ) taken as a prototype.
Антенна-прототип состоит из двух полотен, каждое из которых выполнено в виде расходящегося к вершине мачты пучка проводников, запитывающего (питающего) устройства в виде коаксиального фидера, а также нагрузочных (согласующих) сопротивлений в виде проводников, расположенных на земле и подключенных к концам полотен. Коаксиальный фидер подключен оплеткой к одному из полотен вдоль всей его длины, а центральный проводник фидера подключен у вершины мачты ко второму полотну. В качестве нагрузочного сопротивления используется на одном полотне оплетка коаксиального фидера, идущего по земле к передатчику, а на другом – проводник в изоляции, располагаемый также на земле. В качестве последнего может использоваться отрезок коаксиального фидера, который подключается к полотну только оплеткой. Для удобства эксплуатации фидер и нагрузочные (согласующие) сопротивления подключаются к антенным полотнам через коаксиальные разъемы.The prototype antenna consists of two sheets, each of which is made in the form of a bundle of conductors diverging towards the top of the mast, feeding (feeding) devices in the form of a coaxial feeder, as well as load (matching) resistances in the form of conductors located on the ground and connected to the ends of the sheets . The coaxial feeder is connected by a braid to one of the sheets along its entire length, and the central conductor of the feeder is connected at the top of the mast to the second sheet. As a load resistance, a braid of a coaxial feeder going along the ground to the transmitter is used on one canvas, and on the other, an insulated conductor, also located on the ground. As the latter, a piece of a coaxial feeder can be used, which is connected to the web only with a braid. For ease of use, the feeder and load (matching) resistances are connected to the antenna sheets through coaxial connectors.
К недостаткам прототипа следует отнести трудности с обеспечением максимальных коэффициентов усиления и оптимальных углов возвышения максимума ДН для магистральных связей в широком интервале дальностей (1000÷5000 км) без трансформации геометрических форм антенны при смене частот в диапазоне 1,5-30 МГц. Обычно это делается вручную, путем изменения длин проводов антенны, углов между ними, а также высоты подвеса на мачте, при значительных затратах времени, которое является жизненным ресурсом в мобильных комплексах связи и управления. The disadvantages of the prototype include difficulties in ensuring maximum gains and optimal elevation angles of the maximum RP for backbone communications in a wide range of distances (1000÷5000 km) without transforming the geometric shapes of the antenna when changing frequencies in the range of 1.5-30 MHz. Usually this is done manually, by changing the lengths of the antenna wires, the angles between them, as well as the height of the suspension on the mast, with a significant investment of time, which is a vital resource in mobile communication and control systems.
Задача предлагаемого технического решения – увеличение коэффициента усиления магистральной V – образной передающей антенны с оптимизацией углов возвышения ДН, для обеспечения возможности ведения магистральной связи в КВ-диапазоне в широком интервале дальностей (1000÷5000 км) и частот без трансформации форм.The task of the proposed technical solution is to increase the gain of the main V - shaped transmitting antenna with optimization of the elevation angles of the DN, to enable the main communication in the HF band in a wide range of ranges (1000÷5000 km) and frequencies without shape transformation.
Для решения поставленной задачи в магистральной V-образной передающей КВ-антенне, содержащей два антенных полотна, выполненных из проводников и закрепленных на мачте, а также согласующие нагрузки, выполненные в виде отрезков проводников, изолированных от земли и подключенных к нижним концам проводников антенных полотен, и питающее устройство, согласно полезной модели, каждое антенное полотно выполнено из трех проводников длиной L1, L2, L3, размещенных друг над другом с вертикальным смещением таким образом, что пара проводников с длинами L1 расположена под углом 60° между ними, пара проводников с длинами L2 – под углом 40°, а пара проводников с длинами L3 – под углом 20°, при этом верхние концы полотен закреплены на мачте и соединены с питающим устройством, кроме того, нижние концы проводников в каждом антенном полотне соединены между собой горизонтальными отрезками проводников.To solve the problem in the main V-shaped transmitting HF antenna containing two antenna sheets made of conductors and fixed on the mast, as well as matching loads made in the form of segments of conductors isolated from the ground and connected to the lower ends of the conductors of the antenna sheets, and a power supply device, according to the utility model, each antenna sheet is made of three conductors of length L 1 , L 2 , L 3 placed one above the other with a vertical offset so that a pair of conductors with lengths L 1 is located at an angle of 60° between them, a pair of conductors with lengths L 2 - at an angle of 40 °, and a pair of conductors with lengths L 3 - at an angle of 20 °, while the upper ends of the sheets are fixed on the mast and connected to the power supply, in addition, the lower ends of the conductors in each antenna sheet are connected between each other by horizontal segments of conductors.
На фиг. 1 изображена предлагаемая антенна (вид сбоку); на фиг. 2 – чертеж антенны, вид сверху (горизонтальная проекция).In FIG. 1 shows the proposed antenna (side view); in fig. 2 - drawing of the antenna, top view (horizontal projection).
На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 and 2, the following designations are adopted:
1 – питающее устройство (фидер питания);1 - power supply (power feeder);
2 – мачта;2 - mast;
3 –антенные полотна;3 - antenna cloths;
4 – согласующие нагрузки;4 - matching loads;
L1, L2, L3 – длины первого, второго и третьего проводников;L 1 , L 2 , L 3 are the lengths of the first, second and third conductors;
L4 – длина горизонтальных отрезков проводников, изолированных от земли и выполняющих функцию согласующих нагрузок;L 4 - the length of the horizontal segments of conductors isolated from the ground and performing the function of matching loads;
φ1, φ2, φ3 – углы между парами одинаковых по длине проводников обоих полотен.φ 1 , φ 2 , φ 3 - the angles between pairs of conductors of the same length in both sheets.
Заявляемая антенна содержит два антенных полотна 3, каждое из которых выполнено из трех проводников с длинами L1=300м, L2=225м; L3=150м, расходящихся от точек питания к земле и размещенных друг над другом со смещением таким образом, что пара проводов в полотнах с длинами L1 расположена под углом φ1 = 60° между ними, пара проводов с длинами L2 – под углом φ2 = 40°, а пара проводов с длинами L3 – под углом φ3 = 20° между ними в горизонтальной плоскости (фиг. 1 и фиг. 2). Причем питающее устройство (фидер питания) 1 выполнено симметричным двухпроводным и соединено соответственно с полотнами антенны 3 в точках питания, которые находятся у вершины мачты 2. The inventive antenna contains two
Мачта 2 имеет высоту 25-30 метров, а сами приземные концы проводников в каждом полотне 3 соединены между собой горизонтальными отрезками проводников 4 длиной по L4=77 метров каждый, выполняющими роль согласующих нагрузок с потерями в земле.The
Функционирование предлагаемой антенны происходит следующим образом.The functioning of the proposed antenna is as follows.
Конструкция устройства обеспечивает его функционирование таким образом, что при такой схеме в магистральной V-образной передающей КВ-антенне одновременно существуют три антенны с длинами L1, L2, L3, работающие на разные дальности и частоты.The design of the device ensures its operation in such a way that with such a scheme in the main V-shaped transmitting HF antenna, there are simultaneously three antennas with lengths L 1 , L 2 , L 3 operating at different ranges and frequencies.
Такая конструкция антенных полотен позволяет избежать трансформаций антенны при ведении связи на разных частотах. This design of the antenna sheets allows you to avoid antenna transformations when communicating at different frequencies.
Магистральная V-образная передающая КВ-антенна может быть установлена на антенных мачтах (опорах) высотой от 25 до 30 метров, серийно выпускаемых в РФ (например, «Сосна НН»). В антенных полотнах 3 используются медные проводники требуемого сечения, усиленные стальными нитями для минимизации омических потерь и обеспечения необходимой прочности. Таким образом, практическая реализация предлагаемой антенны возможна на любом радиотехническом предприятии и не требует особых доказательств.The main V-shaped transmitting HF antenna can be installed on antenna masts (supports) with a height of 25 to 30 meters, commercially produced in the Russian Federation (for example, Sosna NN).
Для подтверждения технического результата в таблице 1 приведены коэффициенты усиления (КУ) и углы возвышения ДН заявляемой антенны и антенны-прототипа рассчитанные методом математического моделирования в программе MMANA-GAL. Расчет велся при высоте подвеса антенны 30 метров и длине полотна антенны-прототипа 150 метров. To confirm the technical result in table 1 shows the gain (KU) and elevation angles of the DN of the proposed antenna and antenna prototype calculated by mathematical modeling in the MMANA-GAL program. The calculation was carried out at an antenna suspension height of 30 meters and a prototype antenna web length of 150 meters.
Таблица 1Table 1
МГцF,
MHz
(для прототипа в виде антенны
VH150/30)Ku, dB
(for a prototype in the form of an antenna
VH150/30)
Как можно видеть, сравнение в пользу предлагаемой антенны, т.к. углы возвышения ДН меньше (а это увеличивает дальность скачка при отражении от ионосферы), и коэффициенты усиления выше во всем диапазоне частот, что позволяет решить поставленную задачу. Фактически это обеспечивается за счет того, что при такой схеме в антенне одновременно существуют три антенны разной длины, работающие на разные дальности и частоты, что позволяет избежать трансформаций антенны при смене частот. As you can see, the comparison is in favor of the proposed antenna, because the elevation angles of the AP are smaller (and this increases the distance of the jump upon reflection from the ionosphere), and the gains are higher in the entire frequency range, which makes it possible to solve the problem. In fact, this is ensured due to the fact that with such a scheme in the antenna there are simultaneously three antennas of different lengths, operating at different ranges and frequencies, which makes it possible to avoid antenna transformations when changing frequencies.
Рекомендуемые углы ДН для различных дальностей (Вершков М.В., Миротворский О.Б., Судовые антенны, Судостроение,1990г., стр.152):Recommended beam angles for different ranges (Vershkov M.V., Mirotvorsky O.B., Ship antennas, Shipbuilding, 1990, p. 152):
D ≤ 1500 км, θ°∈ [12°÷28°];D ≤ 1500 km, θ°∈ [12°÷28°];
D ∈ [2000÷3000] км, θ°∈ [12°÷20°];D ∈ [2000÷3000] km, θ°∈ [12°÷20°];
D ∈ [3000÷5000] км, θ°∈ [3°÷18°];D ∈ [3000÷5000] km, θ°∈ [3°÷18°];
D ≥ 5000 км, θ°∈ [3°÷12°].D ≥ 5000 km, θ°∈ [3°÷12°].
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU215795U1 true RU215795U1 (en) | 2022-12-28 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1246195A1 (en) * | 1984-12-18 | 1986-07-23 | Военная Ордена Ленина Краснознаменная Академия Связи Им.С.М.Буденного | Vertical semirhombic aerial |
US5644321A (en) * | 1993-01-12 | 1997-07-01 | Benham; Glynda O. | Multi-element antenna with tapered resistive loading in each element |
SU824845A1 (en) * | 1980-01-02 | 1999-01-10 | А.О. Буткевич | V-shaped antenna |
RU2163740C1 (en) * | 1999-06-29 | 2001-02-27 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Broad-band antenna |
DE102004013813A1 (en) * | 2004-03-20 | 2007-02-01 | Telefunken Radio Communication Systems Gmbh & Co. Kg | Dipole antenna system has a vee pole structure for use in short wave range having a gain upto 13 decibels |
RU66613U1 (en) * | 2007-04-16 | 2007-09-10 | Николай Дмитриевич Малютин | BROADBAND ANTENNA SYSTEM FOR WORK IN THE DECAM RANGE |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU824845A1 (en) * | 1980-01-02 | 1999-01-10 | А.О. Буткевич | V-shaped antenna |
SU1246195A1 (en) * | 1984-12-18 | 1986-07-23 | Военная Ордена Ленина Краснознаменная Академия Связи Им.С.М.Буденного | Vertical semirhombic aerial |
US5644321A (en) * | 1993-01-12 | 1997-07-01 | Benham; Glynda O. | Multi-element antenna with tapered resistive loading in each element |
RU2163740C1 (en) * | 1999-06-29 | 2001-02-27 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Broad-band antenna |
DE102004013813A1 (en) * | 2004-03-20 | 2007-02-01 | Telefunken Radio Communication Systems Gmbh & Co. Kg | Dipole antenna system has a vee pole structure for use in short wave range having a gain upto 13 decibels |
RU66613U1 (en) * | 2007-04-16 | 2007-09-10 | Николай Дмитриевич Малютин | BROADBAND ANTENNA SYSTEM FOR WORK IN THE DECAM RANGE |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАРЛ РОТХАММЕЛЬ, Антенны Том 1, Пер. с нем., Москва, Данвел, 2005, с.с.208-212. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5264862A (en) | High-isolation collocated antenna systems | |
CN211295385U (en) | Antenna radiation device and antenna | |
CN103633422A (en) | Antenna oscillator unit using asymmetric oscillator | |
CN111164830A (en) | Cellular antenna for elevated and obstructed deployments | |
CN101872902A (en) | Dual-polarized dielectric rod horn antenna feed source with high performance | |
CN111600125A (en) | Conformal antenna array based on dielectric resonator | |
GB534067A (en) | Horns for the transmission and reception of ultra-short electromagnetic waves | |
RU215795U1 (en) | Trunk V-shaped transmitting HF antenna | |
CN108232416B (en) | Dual-polarization CTS beam scanning antenna array | |
RU179700U1 (en) | ULTRA-BAND LOGOPERIODIC ANTENNA WITH COLLINEAR VIBRATORS | |
CN103401068A (en) | High-gain wideband stereoscopic slot Yagi antenna | |
CN203871474U (en) | Ultra-wideband dual-polarization 120-degree sector coverage antenna | |
Sifat et al. | High gain wideband log periodic dipole array antenna loaded with corrugations | |
CN203826548U (en) | Multi-frequency plate-shaped WLAN antenna with metal wire and plastic part | |
US11711117B2 (en) | Establishing wireless communication in a system forming a beam by selecting from a pre-determined plurality of antenna weight vectors | |
CN104518279A (en) | Bidirectional antenna, wireless access point and train control system | |
CN110556633B (en) | Broadband vertical polarization omnidirectional array antenna with adjustable unit number | |
CN109449599B (en) | Dual-polarization log-periodic antenna ultra-wideband structure | |
CN208889856U (en) | The wide radiation surface antenna of double frequency single feed point high-gain | |
CN107611597B (en) | Low-profile strong-coupling subarray with shaped beams and capable of being used as array elements and design method | |
CN114094352B (en) | Miniaturized double-layer short-wave fishbone antenna circular receiving array, system and beam synthesis operation method | |
CN112448153B (en) | Antenna radiation device and antenna | |
CN219917590U (en) | Short wave broadband antenna | |
CN214542541U (en) | Novel log periodic element antenna | |
CN220324703U (en) | Directional WiFi antenna and terminal |