RU2169415C2

RU2169415C2 - Double-loop antenna

Info

Publication number: RU2169415C2
Application number: RU99118716A
Authority: RU
Inventors: А.П. Помазков
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-06-20

Abstract

FIELD: transceiver loop antennas for miscellaneous radio systems including television ones. SUBSTANCE: antenna has two similar annular tubular loops placed in same plane, interconnected through tubular jumper, and provided with gaps and coaxial matching device arranged in diametric opposition to junction points of loops; matching device is mounted in center of tubular jumper perpendicular to loop surfaces. Conductors mounted inside loop halves located on one side of antenna center line and inside halves of tubular jumper are secured within these halves by means of insulating washers and connected on one end to central conductor of coaxial matching device and on other end, to opposite ends of gaps in metal plugs. Center line of antenna crosses centers of gaps and tubular jumper axis. EFFECT: enhanced directivity factor of self-balancing antenna. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а точнее - к области рамочных антенн. Может быть использовано в качестве приемопередающих антенн различных радиотехнических систем, например как приемная телевизионная антенна. The invention relates to the field of radio engineering, and more specifically to the field of loop antennas. It can be used as transceiver antennas of various radio systems, for example, as a television receiving antenna.

Известна антенна, содержащая петлевой вибратор /1, стр. 108, рис. 3.1,д; 2, стр. 16, рис. 1-14; 3, стр. 49, рис. 19,д/ в виде трех близко расположенных линейных параллельных проводников, лежащих в одной плоскости и соединенных между собой по концам перемычками, согласующее и симметрирующее устройства и фидер питания, подключенный ко входу согласующего устройства, при этом средний проводник вибратора выполнен с зазором посредине, так что параллельные проводники образуют симметричные плечи вибратора относительно оси симметрии, проходящей через середину зазора и середины крайних проводников, а согласующее и симметрирующее устройство подключены к плечам вибратора в зазоре среднего проводника. A known antenna containing a loop vibrator / 1, p. 108, Fig. 3.1, d; 2, p. 16, fig. 1-14; 3, p. 49, fig. 19, d / in the form of three closely spaced linear parallel conductors lying in the same plane and interconnected at the ends by jumpers, matching and balancing devices and a power feeder connected to the input of the matching device, while the middle vibrator conductor is made with a gap in the middle, that parallel conductors form symmetrical arms of the vibrator relative to the axis of symmetry passing through the middle of the gap and the middle of the extreme conductors, and the matching and balancing device are connected to I fly a vibrator in the gap of the middle conductor.

Аналог работает следующим образом. Высокочастотное (ВЧ) напряжение по фидеру питания от передатчика подается через согласующее устройство на плечи вибратора, который излучает в свободное пространство электромагнитную волну (ЭМВ) линейной поляризации с ориентацией вектора

в пространстве параллельно проводникам плеч вибратора. Симметрирующее устройство, подключенное к плечам вибратора, используется для симметрирования распределения тока в плечах вибратора при питании его через несимметричный фидер (например, коаксиальный).The analogue works as follows. The high-frequency (HF) voltage at the power feeder from the transmitter is supplied through a matching device to the shoulders of the vibrator, which emits linear polarization electromagnetic wave (EMW) with a vector orientation into free space

in space parallel to the conductors of the arms of the vibrator. A balancing device connected to the arms of the vibrator is used to balance the current distribution in the arms of the vibrator when it is fed through an asymmetric feeder (for example, coaxial).

Недостатком аналога можно считать наличие симметрирующего устройства как отдельного функционального узла в конструкции антенны /2, стр. 42, рис. 1-57; 3, стр. 56, рис. 32; 4, стр. 34, рис. 17/. The lack of an analogue can be considered the presence of a balancing device as a separate functional unit in the antenna design / 2, p. 42, Fig. 1-57; 3, p. 56, fig. 32; 4, p. 34, fig. 17 /.

Известна рамочная одновитковая антенна /5, стр. 513, рис. 12-22; 6-9/, содержащая рамочный излучатель в виде трубчатого кольца с зазором, коаксиальный разъем, размещенный в кольце диаметрально противоположно зазору, внутренний проводник, проложенный внутри одной из половин кольца и соединенный одним концом с центральным проводником коаксиального разъема, а вторым концом - со входом согласующего устройства, которое расположено так же внутри этой половины кольца вблизи зазора и выход которого соединен с противоположным концом трубчатого кольца в зазоре. Known single-turn loop antenna / 5, p. 513, Fig. 12-22; 6-9 /, comprising a frame radiator in the form of a tubular ring with a gap, a coaxial connector placed diametrically opposite the gap in the ring, an inner conductor laid inside one of the ring halves and connected at one end to the central conductor of the coaxial connector, and the other end to the input matching device, which is also located inside this half of the ring near the gap and the output of which is connected to the opposite end of the tubular ring in the gap.

Второй аналог работает следующим образом. ВЧ напряжение по фидеру питания, подключенному ко входу коаксиального разъема, поступает на вход разъема и далее по половинке кольца с внутренним проводником к точкам питания антенны в зазоре кольца. Вдоль кольца по его периметру устанавливается косинусоидальное распределение ВЧ тока с пучностями в местах расположения коаксиального разъема и зазора и узлами в точках периметра, отстоящих от коаксиального разъема на расстояниях l_у= λ₀/4, где λ₀ - длина волны, так что вдоль периметра кольца рамки укладываются две полуволны. В результате такого распределения тока по периметру рамка излучает в свободное пространство ЭВМ линейной поляризации с ориентацией вектора

в пространстве параллельно диаметру, проходящему через точки узлов тока на периметре кольца рамки.The second analogue works as follows. The RF voltage at the power feeder connected to the input of the coaxial connector is supplied to the input of the connector and then along the half of the ring with the internal conductor to the antenna power points in the ring gap. Along the ring around its perimeter mounted cosine distribution of RF current from the antinodes in the field of a coaxial connector arrangement and clearance and nodes at the perimeter locations spaced from the coaxial connector at a distance l _y = λ _0/4 where λ ₀ - wavelength, so that along the perimeter the rings of the frame fit two half-waves. As a result of such a distribution of current along the perimeter, the frame radiates into the free space of a linearly polarized computer with vector orientation

in space parallel to the diameter passing through the points of the current nodes on the perimeter of the frame ring.

Второй аналог устраняет недостаток первого, рамочной антенне не требуется самостоятельного симметрирующего устройства, функции симметрирования выполняет само кольцо рамки, как короткозамкнутая длинная линия в точке установки коаксиального разъема. The second analogue eliminates the disadvantage of the first one; the loop antenna does not require an independent balancing device; the ring ring itself performs the balancing function as a short-circuited long line at the installation point of the coaxial connector.

Наиболее близкой к предлагаемой рамочной антенне по технической сущности является выбранная в качестве прототипа зигзагообразная антенна /2, стр. 258, рис. 11-19 и 11-20; 4, стр. 82, рис. 48 или стр. 85, рис. 51/, содержащая излучатель в виде двух рамок квадратной формы, лежащих в одной плоскости и соединенных между собой в вершинах углов квадратов с зазорами между вершинами, так что стороны вершин углов одного квадрата являются продолжением сторон вершин квадрата другой рамки, а прямая, проходящая через вершины противоположных углов квадратов и середину зазора между вершинами соединяемых углов, является осью симметрии антенны, согласующее устройство, подключенное в зазоре к противоположным вершинам квадратов, и фидер питания, подключенный ко входу согласующего устройства и продолженный по одной половине от оси симметрии одного квадрата до вершины квадрата, противоположной зазору. Closest to the proposed loop antenna in technical essence is the zigzag antenna selected as a prototype / 2, p. 258, Fig. 11-19 and 11-20; 4, p. 82, fig. 48 or p. 85, fig. 51 /, containing an emitter in the form of two square-shaped frames lying in the same plane and connected to each other at the vertices of the corners of squares with gaps between the vertices, so that the sides of the vertices of the corners of one square are an extension of the sides of the vertices of the square of the other frame, and the line passing through the vertices opposite angles of squares and the middle of the gap between the vertices of the connected angles, is the axis of symmetry of the antenna, a matching device connected in the gap to opposite vertices of the squares, and a power feeder connected to about the input of the matching device and continued along one half from the axis of symmetry of one square to the top of the square opposite the gap.

Прототип работает следующим образом. ВЧ напряжение по фидеру питания через согласующее устройство подается к зазору антенны. В антенне устанавливается распределение ВЧ тока такое, что антенна излучает в свободное пространство ЭВМ линейной поляризации с ориентацией вектора

в каждой рамке параллельно диагонали квадратов, перпендикулярно оси симметрии антенны /4, стр. 80, рис. 45/.The prototype works as follows. The RF voltage at the power feeder through the matching device is supplied to the antenna gap. An RF current distribution is set in the antenna such that the antenna radiates linear polarization computers with vector orientation into the free space

in each frame parallel to the diagonal of squares, perpendicular to the axis of symmetry of the antenna / 4, p. 80, Fig. 45 /.

Прототип, как и второй аналог, не требует самостоятельного симметрирующего устройства. Однако ввиду жесткого скрепления квадратных рамок в антенне прототип, хотя и имеет повышенную направленность по сравнению с аналогами, не позволяет изменять ширину диаграмм направленности (ДН) антенны, а следовательно, и коэффициент направленного действия (КНД). The prototype, like the second analogue, does not require an independent balancing device. However, due to the rigid bonding of the square frames in the antenna, the prototype, although it has an increased directivity compared to analogs, does not allow you to change the width of the radiation patterns (DN) of the antenna, and therefore the directional coefficient (KND).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является задача создания самосимметрирующейся антенны с повышенным, по сравнению с аналогом и прототипом, КНД и с возможностью изменять ширину ДН в плоскости Н и КНД антенны. The problem to which the invention is directed, is the task of creating a self-balancing antenna with increased, compared with the analogue and prototype, KND and with the ability to change the width of the beam in the plane N and KND of the antenna.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является двухрамочная антенна с повышенным, по сравнению с аналогами и прототипом, КНД на 1,5 - 3 дБ, с возможностью регулирования этого КНД в пределах 1 - 2 дБ за счет изменения ширины ДН в плоскости Н и не имеющая симметрирующего устройства как отдельного конструктивного узла (функции симметрирования выполняет сама антенна). The technical result of the invention is a two-frame antenna with increased, in comparison with analogs and prototype, KND by 1.5 - 3 dB, with the ability to regulate this KND within 1 - 2 dB due to changes in the width of the beam in the plane H and does not have a balancing device as a separate structural unit (the antenna itself performs the balancing function).

Этот технический результат достигается тем, что в двухрамочной антенне, содержащей две одинаковых лежащих в одной плоскости трубчатых рамки периметром П_p≈ λ₀ каждая, где λ₀ - длина волны, соединенных между собой, и согласующее устройство, новым является то, что каждая трубчатая рамка имеет зазор, трубчатые рамки в месте их соединения касаются друг друга или соединены между собой трубчатой перемычкой разной длины, зазоры в трубчатых рамках расположены диаметрально противоположно месту их соединения так, что, линия, проходящая через середины зазоров, место соединения трубчатых рамок и ось трубчатой перемычки является осью симметрии антенны, перпендикулярно плоскости трубчатых рамок в месте их касания или в середине трубчатой перемычки установлено коаксиальное согласующее устройство, входом которого является коаксиальный разъем, а центральный проводник выхода удлинен внутрь полости трубчатых рамок или трубчатой перемычки, внутри половин каждой трубчатой рамки, расположенных с одной стороны оси симметрии антенны, и половин трубчатой перемычки проложены внутренние проводники, соединенные одними концами с центральным проводником выхода коаксиального согласующего устройства, а вторыми концами - с противоположными концами трубчатых рамок в зазоре.This technical result is achieved in that in a two-frame antenna containing two identical tubular frames lying in the same plane with a perimeter П _p ≈ λ ₀ each, where λ ₀ is the wavelength of interconnected and matching device, each tube is new the frame has a gap, the tubular frames in the place of their connection touch each other or are interconnected by a tubular jumper of different lengths, the gaps in the tubular frames are diametrically opposite to the place of their connection so that the line passing through the middle gaps, the junction of the tubular frames and the axis of the tubular bridge is the axis of symmetry of the antenna, perpendicular to the plane of the tubular frames at the point of contact or in the middle of the tubular bridge is a coaxial matching device, the input of which is a coaxial connector, and the central output conductor is extended into the cavity of the tubular frames or a tubular jumper, inside the halves of each tubular frame located on one side of the axis of symmetry of the antenna, and the halves of the tubular jumper are laid internal water conductors connected at one end to the central output conductor of the coaxial matching device, and at the other ends to opposite ends of the tubular frames in the gap.

Новым является то, что трубчатые рамки выполнены в виде колец, расстояние l между центрами колец трубчатых рамок выбирается равным D_к≅ l ≅ 0,58λ₀, где D_k - диаметр колец.New is that the tubular frames are made in the form of rings, the distance l between the centers of the rings of the tubular frames is chosen equal to D _to ≅ l ≅ 0.58λ ₀ , where D _k is the diameter of the rings.

Новым является то, что параллельно зазорам к каждому кольцу трубчатых рамок подключены короткозамкнутые шлейфы длиной l_шл≈ λ₀/4, лежащие в плоскости колец трубчатых рамок вдоль оси симметрии антенны.New is that the gaps in parallel to each ring tubular frames are connected shorted loops of length l _SHL ₀ ≈ λ / 4, lying in the plane of the tubular frames rings along the symmetry axis of the antenna.

Новым является то, что каждая трубчатая рамка выполнена в форме одинаковых петлевых вибраторов, параллельных между собой, зазоры в трубчатых рамках выполнены посредине внешних трубчатых проводников рамок, трубчатая перемычка соединяет середины внутренних трубчатых проводников рамок, а расстояние l между центрами петлевых вибраторов по оси симметрии антенны выбирается равным l_ш≅ l ≅ 0,58λ₀, где l_ш - ширина каждого петлевого вибратора.New is that each tubular frame is made in the form of identical loop vibrators parallel to each other, the gaps in the tubular framework are made in the middle of the outer tubular conductors of the frames, the tubular jumper connects the midpoints of the inner tubular conductors of the frames, and the distance l between the centers of the loop vibrators along the axis of symmetry of the antenna is chosen equal to l _w ≅ l ≅ 0.58λ ₀ , where l _w - the width of each loop vibrator.

Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения позволяет в двухрамочной антенне повысить КНД до 7 дБ, регулировать этот КНД в пределах до 2 дБ за счет изменения расстояния l между центрами рамок антенны и изменения ширины ДН антенны в плоскости Н и производить симметрирование распределения тока в плечах антенны самой двухрамочной антенной. The set of essential features of the claimed technical solution allows to increase the directivity gain to 7 dB in a two-frame antenna, to adjust this directivity to 2 dB by changing the distance l between the centers of the antenna frames and changing the antenna beam width in the H plane and to balance the current distribution in the antenna arms itself two-frame antenna.

На фиг. 1 приведен эскиз двухрамочной антенны, кольца которой касаются друг друга; на фиг. 2 - эскиз двухрамочной антенны, кольца которой соединены между собой трубчатой перемычкой; на фиг. 3 - эскиз двухрамочной антенны, рамки которой имеют форму петлевых вибраторов; на фиг. 4 - эскиз соединения согласующего трансформатора с внутренними проводниками в рамках; на фиг. 5 - распределения ВЧ тока вдоль периметра кольцевых рамок и ориентация векторов

относительно оси симметрии антенны.In FIG. 1 shows a sketch of a two-frame antenna, the rings of which touch each other; in FIG. 2 is a sketch of a two-frame antenna, the rings of which are interconnected by a tubular jumper; in FIG. 3 is a sketch of a two-frame antenna, the frames of which are in the form of loop vibrators; in FIG. 4 is a sketch of the connection of a matching transformer with internal conductors within; in FIG. 5 - distribution of the RF current along the perimeter of the annular frames and the orientation of the vectors

relative to the axis of symmetry of the antenna.

Двухрамочная антенна фиг. 1 содержит две одинаковых трубчатых кольцевых рамки 1 и 2 диаметром D_к каждая, лежащих в одной плоскости, соединенных между собой в точках A, A' и имеющих зазоры 3 и 4 диаметрально противоположно точкам соединения, коаксиальное согласующее устройство 5, установленное перпендикулярно плоскости колец рамок в месте их соединения, внутренние проводники 6, 8 и 7, 9, проложенные внутри половин колец рамок, находящихся с одной стороны оси симметрии антенны, соединенные одними концами с центральным проводником выхода коаксиально согласующего устройства 5, а вторыми концами заканчивающиеся в точках B и C на срезах зазоров 3 и 4 рамок 1 и 2. Внутренние проводники 6, 8 и 7, 9 закреплены внутри половин рамок с помощью диэлектрических шайб 10 и 11 в рамке 1 и 12 и 13 в рамке 2. Концы внутренних проводников в точках B и C соединены проводниками 14 и 16 в зазорах рамок с металлическими пробками 15 и 17, закрепленными на срезах противоположных концов зазоров 3 и 4. Параллельно зазорам 3 и 4 подсоединены короткозамкнутые шлейфы 18 и 19, лежащие в плоскости колец рамок вдоль оси симметрии антенны. Ось симметрии антенны проходит через середины зазоров 3 и 4 и ось коаксиального согласующего устройства 5 и на фиг. 1 обозначена "ось симметрии".The two-frame antenna of FIG. 1 contains two identical tubular annular frames 1 and 2 with a diameter of D _to each, lying in the same plane, interconnected at points A, A 'and having gaps 3 and 4 diametrically opposite to the connection points, a coaxial matching device 5 mounted perpendicular to the plane of the rings of the frames in the place of their connection, the inner conductors 6, 8 and 7, 9, laid inside the halves of the rings of the frames located on one side of the axis of symmetry of the antenna, connected at one end to the central output conductor of the coaxially matching devices 5, and the second ends ending at points B and C on the cuts of the gaps 3 and 4 of frames 1 and 2. The inner conductors 6, 8 and 7, 9 are fixed inside the halves of the frames with dielectric washers 10 and 11 in the frame 1 and 12 and 13 in frame 2. The ends of the inner conductors at points B and C are connected by conductors 14 and 16 in the gaps of the frames with metal plugs 15 and 17 fixed to the slices of the opposite ends of the gaps 3 and 4. In parallel to the gaps 3 and 4, short-circuited loops 18 and 19 connected to planes of the rings of the frames along the axis of symmetry of the antenna. The axis of symmetry of the antenna passes through the middle of the gaps 3 and 4 and the axis of the coaxial matching device 5 and in FIG. 1 denotes the "axis of symmetry".

Двухрамочная антенна фиг. 2 содержит две одинаковых кольцевых трубчатых рамки 20 и 21 диаметром D каждая, лежащие в одной плоскости, соединенные между собой трубчатой перемычкой 22 и имеющие зазоры 23 и 24 диаметрально противоположно точкам соединения рамок, коаксиальное согласующее устройство 25, установленное посредине трубчатой перемычки 22 перпендикулярно плоскости рамок, внутренние проводники 26, 28 и 27, 29, проложенные внутри половин рамок, находящихся с одной стороны оси симметрии антенны, и половин трубчатой перемычки 22, соединенные одними концами с центральным проводником выхода согласующего устройства 22, а вторыми концами заканчивающиеся в точках D и F на срезах зазоров 23 и 24 рамок 20 и 21. Внутренние проводники 26, 28 и 27, 29 закреплены внутри половин рамок с помощью диэлектрических шайб 30 и 31 в рамке 20 и 32 и 33 в рамке 21. Концы внутренних проводников в точках D и F соединены проводниками 34 и 36 в зазорах рамок с металлическими пробками 35 и 37, закрепленными на срезах противоположных концов зазоров 23 и 24. Ось симметрии антенны проходит через середины зазоров 23 и 24, ось трубчатой перемычки 22 и ось коаксиального согласующего устройства 25 и на фиг. 2 обозначена "ось симметрии". The two-frame antenna of FIG. 2 contains two identical annular tubular frames 20 and 21 with a diameter of D each lying in the same plane, interconnected by a tubular jumper 22 and having gaps 23 and 24 diametrically opposite to the points of connection of the frames, a coaxial matching device 25 mounted in the middle of the tubular jumper 22 perpendicular to the plane of the frames , inner conductors 26, 28 and 27, 29, laid inside the halves of the frames located on one side of the axis of symmetry of the antenna, and the halves of the tubular bridge 22 connected at one end to the central one output of the matching device 22, and the other ends ending at points D and F on the cuts of the gaps 23 and 24 of the frames 20 and 21. The inner conductors 26, 28 and 27, 29 are fixed inside the halves of the frames with dielectric washers 30 and 31 in the frame 20 and 32 and 33 in the frame 21. The ends of the inner conductors at points D and F are connected by conductors 34 and 36 in the gaps of the frames with metal plugs 35 and 37, mounted on sections of the opposite ends of the gaps 23 and 24. The axis of symmetry of the antenna passes through the middle of the gaps 23 and 24 the axis of the tubular bridge 22 and the axis of the coaxial popping device 25 and FIG. 2 denotes the "axis of symmetry."

Двухрамочная антенна фиг. 3 содержит две одинаковых кольцевых трубчатых рамки 38 и 39 в форме петлевых вибраторов шириной l_ш каждый, лежащих в одной плоскости параллельно друг другу, соединенных между собой трубчатой перемычкой 40 посередине внутренних проводников петлевых вибраторов и имеющих зазоры 41 и 42 посередине внешних проводников, так что ось симметрии антенны проходит через середины зазоров и ось трубчатой перемычки, коаксиальное согласующее устройство 43, установленное посередине трубчатой перемычки 40 перпендикулярно плоскости рамок, внутренние проводники 44, 46 и 45, 47, проложенные внутри половин рамок, находящихся с одной стороны оси симметрии антенны, и половин трубчатой перемычки 40, соединенные одними концами с центральным проводником выхода согласующего устройства, а вторыми концами заканчивающиеся в точках M и N на срезах зазоров 41 и 42 рамок 38 и 39. Внутренние проводники 44, 46 и 45, 47 закреплены внутри половин рамок с помощью диэлектрических шайб 48 и 49 в рамке 38 и 50 и 51 в рамке 39. Концы внутренних проводников в точках M и N соединены проводниками 52 и 54 в зазорах рамок с металлическими пробками 53 и 55, закрепленными на срезах противоположных концов зазоров 41 и 42. Ось симметрии антенны на фиг. 3 обозначена "ось симметрии".The two-frame antenna of FIG. 3 comprises two identical annular tubular frames 38 and 39 in the form of folded dipole width l _u each lying in a plane parallel to each other, connected by a tubular crosspiece 40 in the middle of the inner conductors of loop vibrators and having gaps 41 and 42 in the middle of the outer conductor, so that the axis of symmetry of the antenna passes through the middle of the gaps and the axis of the tubular jumper, a coaxial matching device 43 mounted in the middle of the tubular jumper 40 perpendicular to the plane of the frames, internal conductors and 44, 46 and 45, 47, laid inside the halves of the frames located on one side of the axis of symmetry of the antenna, and the halves of the tubular jumper 40, connected at one end to the central output conductor of the matching device, and the other ends ending at points M and N at the cuts of the gaps 41 and 42 of the frames 38 and 39. The inner conductors 44, 46 and 45, 47 are fixed inside the halves of the frames using dielectric washers 48 and 49 in the frame 38 and 50 and 51 in the frame 39. The ends of the inner conductors at points M and N are connected by conductors 52 and 54 in the gaps of the frames with metal plugs 53 and 55, mounted on sections of opposite ends of the gaps 41 and 42. The axis of symmetry of the antenna in FIG. 3 denotes the "axis of symmetry."

На фиг. 4 приведен эскиз электрического соединения внутренних проводников рамок антенны с согласующим устройством. Здесь показаны трубчатая перемычка 56, внутри которой проложен внутренний проводник 57, закрепленный в полости перемычки с помощью диэлектрических шайб 58 и 59. Согласующее коаксиальное устройство 60 установлено посредине трубчатой перемычки 56 перпендикулярно плоскости рамок. Входом согласующего устройства является коаксиальный разъем 61, выход которого соединен со входом четвертьволнового согласующего трансформатора с центральным проводником 62. Этот проводник закреплен в корпусе согласующего устройства 60 с помощью диэлектрической шайбы 63. Выход центрального проводника 62 продлен внутрь полости перемычки 56 до соединения в точке Ф с внутренним проводником 57. In FIG. 4 is a sketch of the electrical connection of the internal conductors of the antenna framework with a matching device. Shown here is a tubular jumper 56, within which an inner conductor 57 is laid, fixed in the cavity of the jumper using dielectric washers 58 and 59. A matching coaxial device 60 is mounted in the middle of the tubular jumper 56 perpendicular to the plane of the frames. The input of the matching device is a coaxial connector 61, the output of which is connected to the input of the quarter-wave matching transformer with the central conductor 62. This conductor is fixed in the housing of the matching device 60 with a dielectric washer 63. The output of the central conductor 62 is extended inside the cavity of the jumper 56 until it connects to the point Ф с inner conductor 57.

Двухрамочные антенны фиг. 1 - 3 работают следующим образом. ВЧ напряжение от коаксиальных разъемов согласующих устройств 5, 25 и 43, к которым оно подводится от передатчика по коаксиальному фидеру, подается через согласующий трансформатор 62 и внутренние проводники 6 и 7, 26 и 27, 44 и 45, к зазорам 3 и 4, 23 и 24, 41 и 42 в рамках. Эти половины рамок от коаксиальных согласующих устройств до зазоров работают как коаксиальные линии, в которых внешними проводниками являются корпуса рамок 1 и 2, 20 и 21, 38 и 39. Каждый внутренний проводник этих коаксиальных линий соединен в зазорах проводниками 14 и 16, 34 и 36, 52 и 54 с противоположными концами зазоров рамок в металлических пробках 15 и 17, 35 и 37, 53 и 55. Зазоры рамок 3 и 4, 23 и 24, 41 и 42 являются точками питания каждой рамки в антенне. The double-frame antennas of FIG. 1 to 3 work as follows. The RF voltage from the coaxial connectors of the matching devices 5, 25 and 43, to which it is supplied from the transmitter by the coaxial feeder, is supplied through the matching transformer 62 and the internal conductors 6 and 7, 26 and 27, 44 and 45, to the gaps 3 and 4, 23 and 24, 41 and 42 in the framework. These halves of the frames from coaxial matching devices to the gaps work as coaxial lines in which the outer conductors are the enclosures of frames 1 and 2, 20 and 21, 38 and 39. Each inner conductor of these coaxial lines is connected in the gaps by conductors 14 and 16, 34 and 36 , 52 and 54 with opposite ends of the frame clearances in the metal plugs 15 and 17, 35 and 37, 53 and 55. The frame clearances 3 and 4, 23 and 24, 41 and 42 are the power points of each frame in the antenna.

Далее работа двухрамочной антенны иллюстрируется с помощью электрической схемы антенны фиг. 5. Здесь две трубчатых кольцевых рамки 64 и 65, лежащие в одной плоскости, соединены между собой трубчатой перемычкой 66, посередине которой установлено коаксиальное согласующее устройство 67, имеют зазоры П и П' диаметрально противоположно местам соединения рамок в точках R и R'. Ось симметрии антенны проходит через середины зазоров П и П' и точки R и R'. Further, the operation of the two-frame antenna is illustrated using the antenna circuitry of FIG. 5. Here, two tubular annular frames 64 and 65 lying in the same plane are interconnected by a tubular jumper 66, in the middle of which a coaxial matching device 67 is installed, have gaps P and P 'diametrically opposite to the joints of the frames at points R and R'. The axis of symmetry of the antenna passes through the middle of the gaps P and P 'and points R and R'.

Зазоры П и П' являются точками питания каждой из рамок. От точек питания ВЧ ток по обеим половинкам каждой рамки (64 и 68 верхней рамки и 65 и 69 нижней рамки) растекается как по двухпроводной линии, проводники которой 64 и 68 и 65 и 69 выполнены в форме полуколец, так что оба проводника каждой линии 64 и 68, 65 и 69 составляют кольца с зазорами П и П'. В точках R и R', диаметрально противоположных точкам питания, каждая из линий замкнута накоротко и находится под нулевым потенциалом, так что каждая двухпроводная линия работает в режиме короткого замыкания (кз) в точках R и R'. The gaps P and P 'are the power points of each of the frames. From the RF supply points, the current along both halves of each frame (64 and 68 of the upper frame and 65 and 69 of the lower frame) flows like a two-wire line, the conductors of which 64 and 68 and 65 and 69 are made in the form of half rings, so that both conductors of each line 64 and 68, 65 and 69 are rings with gaps P and P '. At points R and R ', diametrically opposite the supply points, each of the lines is short-circuited and under zero potential, so that each two-wire line operates in short circuit mode (short circuit) at points R and R'.

В точках кз двухпроводной линии устанавливаются пучности тока, а по периметру каждой рамки устанавливается косинусоидальное распределение тока /7/ в две полуволны, вторые пучности устанавливаются в точках питания П и П'; узлы тока располагаются в точках K и K' верхней рамки и L и L' нижней рамки. Эти точки расположены на диаметрах KK' и LL', перпендикулярных оси симметрии антенны. Распределения тока вдоль периметров рамок на фиг. 5 показаны пунктирными линиями, а направления токов в текущий момент времени вдоль периметров рамок показаны стрелками с обозначениями I для верхней рамки и I' для нижней. Во всех пучностях ввиду симметрии рамок амплитуды токов равны I_mn = I'_mn, где индексы "m" означают амплитуду, "n" - пучность. Благодаря такому распределению токов I и I' вдоль периметров рамок и направлению их в текущий момент времени, каждая из рамок излучает поле линейной поляризации в котором направление вектора

электрической напряженности в пространстве совпадает с направлениями токов I и I'. Плоскости, в которых лежат электрические векторы

каждой рамки, перпендикулярны плоскостям рамок и проходят через диаметры KK' и LL'. Ориентация векторов

каждой рамки в пространстве относительно рамок на фиг. 5 показана стрелками с обозначениями

а плоскости, в которых расположены эти векторы, обозначены "пл. Е" и "пл. E′. Векторы напряженности магнитного поля

ориентированы в пространстве перпендикулярно векторам

и на фиг. 5 так же показаны стрелками с обозначениями

Таким образом, каждая из рамок в антенне излучает поле линейной поляризации в главном направлении с ориентацией векторов

параллельно диаметрам KK' и LL' и лежащими в плоскостях, перпендикулярных плоскости рамок, и проходящими через эти диаметры. Максимум излучения в главном направлении каждой рамки находится в этих плоскостях на осях рамок (точки O и O' пересечения векторов

). В направлениях в пространстве, не совпадающим с главным направлением, могут появиться небольшие ортогональные составляющие векторам

которые практически не сказываются на линейности поляризации излучаемого поля.At the points k3 of the two-wire line, the current antinodes are set, and the cosine distribution of the current / 7 / in two half-waves is established along the perimeter of each frame, the second antinodes are set at the power points P and P '; current nodes are located at points K and K 'of the upper frame and L and L' of the lower frame. These points are located on the diameters KK 'and LL', perpendicular to the axis of symmetry of the antenna. The current distributions along the perimeters of the frames in FIG. 5 are shown by dashed lines, and the current directions at the current time along the perimeters of the frames are shown by arrows with the designations I for the upper frame and I 'for the lower. In all antinodes, due to the symmetry of the frames, the amplitudes of the currents are I _mn = I ' _mn , where the indices "m" mean amplitude, and "n" means antinode. Due to such a distribution of currents I and I 'along the perimeters of the frames and their direction at the current time, each of the frames emits a linear polarization field in which the direction of the vector

electric tension in space coincides with the directions of currents I and I '. The planes in which the electric vectors lie

of each frame, perpendicular to the planes of the frames and pass through the diameters KK 'and LL'. Vector orientation

each frame in space relative to the frames of FIG. 5 is shown by arrows with designations

and the planes in which these vectors are located are designated “square E” and “square E ′. Magnetic field vectors

oriented in space perpendicular to vectors

and in FIG. 5 are also shown by arrows with symbols

Thus, each of the frames in the antenna emits a linear polarization field in the main direction with the orientation of the vectors

parallel to the diameters KK 'and LL' and lying in planes perpendicular to the plane of the frames, and passing through these diameters. The maximum radiation in the main direction of each frame is in these planes on the axes of the frames (points O and O 'of the intersection of the vectors

) In directions in space that do not coincide with the main direction, small orthogonal components may appear to the vectors

which practically do not affect the linearity of the polarization of the radiated field.

Следовательно, каждую из рамок в двухрамочной антенне по отношению к характеристикам излучения можно представить эквивалентным линейным излучателям, параллельным диаметрам KK' и LL', лежащим в плоскости рамок вдоль этих диаметров и излучающим поле линейной поляризации с ориентацией вектора

вдоль этих диаметров. Тогда саму двухрамочную антенну фиг. 5 можно представить в виде двух эквивалентных линейных излучателей, питаемых параллельно и синфазно от коаксиального разъема согласующего устройства 67, лежащих в плоскости рамок на расстоянии l друг от друга и образующих синфазную решетку в плоскости H из двух линейных излучателей. Осью излучения антенны является линия, проходящая через ось коаксиального согласующего устройства, перпендикулярно оси симметрии антенны и плоскости рамок. Излучаемые линейными излучателями решетки поля

параллельны, одинаковы по амплитуде и синфазны. При распространении эти поля интерферируют между собой и дают максимум излучения по оси излучения, которая является направлением максимума главного лепестка антенны. Плоскость вектора

двухрамочной антенны лежит в плоскости, проходящей через направление максимума главного лепестка антенны перпендикулярно оси симметрии антенны, на фиг. 5 эта плоскость обозначена "пл. E_max", плоскость вектора

перпендикулярна плоскости E_max проходит через ось симметрии антенны.Consequently, each of the frames in the two-frame antenna with respect to the radiation characteristics can be represented by equivalent linear emitters parallel to the diameters KK 'and LL' lying in the plane of the frames along these diameters and emitting a linear polarization field with vector orientation

along these diameters. Then the two-frame antenna of FIG. 5 can be represented in the form of two equivalent linear radiators fed in parallel and in phase from the coaxial connector of the matching device 67, lying in the plane of the frames at a distance l from each other and forming an in-phase lattice in the H plane of two linear radiators. The axis of radiation of the antenna is a line passing through the axis of the coaxial matching device, perpendicular to the axis of symmetry of the antenna and the plane of the frames. Field gratings emitted by linear radiators

parallel, equal in amplitude and in phase. During propagation, these fields interfere with each other and give a maximum of radiation along the axis of radiation, which is the direction of the maximum of the main lobe of the antenna. Vector plane

the two-frame antenna lies in a plane passing through the direction of the maximum of the main lobe of the antenna perpendicular to the axis of symmetry of the antenna, in FIG. 5 this plane is designated "square E _max ", the plane of the vector

perpendicular to the plane E _max passes through the axis of symmetry of the antenna.

Так как точки из R и R' находятся под нулевым потенциалом, то вся перемычка 66 находится также под нулевым потенциалом, поэтому она может быть соединена с любой металлической несущей конструкцией без нарушения распределения токов I и I' вдоль периметра рамок, без изменения линейности поляризации и ориентации векторов

в пространстве и без влияния на ДН двухрамочной антенны.Since the points from R and R 'are at zero potential, the entire jumper 66 is also at zero potential, so it can be connected to any metal supporting structure without disturbing the distribution of currents I and I' along the perimeter of the frames, without changing the linearity of polarization and orientation vectors

in space and without affecting the bottom of the two-frame antenna.

Подключаемые параллельно зазорам 3 и 4 фиг. 1 короткозамкнутые шлейфы 18 и 19 используются для компенсации реактивных сопротивлений на входе каждой рамки (в точках питания рамок П и П' фиг. 5) и используются при необходимости. Расположенные вдоль оси симметрии антенны перпендикулярно векторам

эти короткозамкнутые шлейфы не влияют на распределения токов I и I' вдоль периметров рамок и на характеристики излучения антенны.Connected in parallel to the gaps 3 and 4 of FIG. 1, short-circuited loops 18 and 19 are used to compensate for reactance at the input of each frame (at the power points of frames P and P 'of Fig. 5) and are used if necessary. Located along the axis of symmetry of the antenna perpendicular to the vectors

these short-circuited loops do not affect the distribution of currents I and I 'along the perimeters of the frames and on the radiation characteristics of the antenna.

Трубчатые рамки могут быть изготовлены из любой трубки, например латунных трубок типов "Труба ДКНРМ 8x1 ОЛ63 ГОСТ 494-75" или "Труба ДКНРМ 10 x 1 ОЛ63 ГОСТ 494-75". Рекомендуемый наружный диаметр трубки D_ср ≅ 0,1 D_к, где D_к - средний диаметр кольца рамки.Tubular frames can be made of any tube, for example, brass tubes of the types “DKNRM 8x1 OL63 GOST 494-75 pipe” or “DKNRM 10 x 1 OL63 GOST 494-75 pipe”. The recommended outer diameter of the tube is D _av ≅ 0.1 D _k , where D _k is the average diameter of the frame ring.

В качестве коаксиальных разъемов может быть использован любой высокочастотный коаксиальный промышленный разъем, например, СР50-150Ф, или СР50-73Ф. As coaxial connectors can be used any high-frequency coaxial industrial connector, for example, SR50-150F, or SR50-73F.

В качестве внутренних проводников 6 и 7, 26 и 27, 44 и 45 фиг. 1 - 3 лучше всего использовать отрезок радиочастотного кабеля, например РК50-2-22 или РК 50-4-21, со снятой наружной изоляцией, при этом наружная оплетка кабеля соединяется электрически с внутренней поверхностью трубки, а внутренний проводник соединяется с внутренним проводником коаксиального согласующего устройства. As the inner conductors 6 and 7, 26 and 27, 44 and 45 of FIG. 1 - 3 it is best to use a piece of RF cable, for example PK50-2-22 or PK 50-4-21, with the outer insulation removed, while the outer braid of the cable is connected electrically to the inner surface of the tube, and the inner conductor is connected to the inner conductor of the coaxial matching devices.

Металлические пробки 15 и 17, 35 и 37, 53 и 55 могут быть изготовлены из латунных прутков любой марки, например, ЛС-69-1 ГОСТ 15527-74. Metal plugs 15 and 17, 35 and 37, 53 and 55 can be made of brass rods of any brand, for example, LS-69-1 GOST 15527-74.

Диэлектрические шайбы 10 и 11, 12 и 13, 30 и 31, 32 и 33, 48 и 49, 50 и 51 фиг. 1 - 3 могут быть изготовлены из любого высокочастотного диэлектрика, например фторопласта ФТ-4. Dielectric washers 10 and 11, 12 and 13, 30 and 31, 32 and 33, 48 and 49, 50 and 51 of FIG. 1-3 can be made of any high-frequency dielectric, for example, FT-4 fluoroplastic.

В целях подтверждения осуществляемости заявляемой двухрамочной антенны изготовлен макет антенны на кольцевых рамках со следующими данными:
- рабочая частота f₀ = 482 мГц;
- длина волны в свободном пространстве λ₀= 0,62 м;
- средний диаметр колец рамок D_к= 0,20 м = λ₀/π ( π = 3,14159...);
- в точке соединения рамки касаются друг друга;
- расстояние между центрами колец по оси симметрии антенны l = λ₀/π = 0,20 м;
- ширина зазоров в точках питания Δ l_з = 10 мм.In order to confirm the feasibility of the claimed two-frame antenna, a mock antenna was manufactured on an annular frame with the following data:
- operating frequency f ₀ = 482 MHz;
- the wavelength in free space λ ₀ = 0.62 m;
- the average diameter of the rings of the frames D _k = 0.20 m = λ ₀ / π (π = 3.14159 ...);
- at the junction point, the frames touch each other;
- the distance between the centers of the rings along the axis of symmetry of the antenna l = λ ₀ / π = 0.20 m;
- the width of the gaps at the supply points Δ l _s = 10 mm

Рамки антенны изготовлены из трубки "Труба ДКНРМ 10 x 1 ОЛ63 ГОСТ 494-75". В качестве внутреннего проводника использован кабель РК50-4-21 со снятой внешней изоляцией. The antenna frames are made of the tube "DKNRM 10 x 1 OL63 GOST 494-75 pipe". A cable PK50-4-21 with removed external insulation was used as an internal conductor.

Покажем, что предлагаемая двухрамочная антенна имеет повышенный, по сравнению с аналогами и прототипом, КНД, который можно изменять в пределах до 2 дБ за счет изменения расстояния l между центрами рамок антенны и что симметрирование распределения тока по периметру антенны выполняется самой конструкцией рамок. We show that the proposed two-frame antenna has a higher directivity gain, compared with analogues and prototype, which can be changed up to 2 dB by changing the distance l between the centers of the antenna frames and that the current distribution around the antenna perimeter is balanced by the frame design itself.

Так как каждая рамка в антенне между точками питания П и П' и точками R и R' представляет собой короткозамкнутую двухпроводную линию (см. фиг. 5) с проводниками одинаковой длины (половины рамок 64 и 68, 65 и 69 на фиг. 5), то распределение тока на каждой половине рамок всегда автоматически устанавливается симметричным относительно точек питания П и П' - зазоров в рамках. Следовательно, каждая рамка устанавливает вдоль периметра симметричное распределение тока, и симметрирующего устройства, как отдельного конструктивного узла, в ней не требуется. Since each frame in the antenna between the power points P and P 'and the points R and R' is a short-circuited two-wire line (see Fig. 5) with conductors of the same length (half of the frames 64 and 68, 65 and 69 in Fig. 5) , then the current distribution on each half of the frames is always automatically set symmetrical with respect to the power points P and P '- the gaps in the frame. Therefore, each frame establishes a symmetrical current distribution along the perimeter, and a balancing device, as a separate structural unit, is not required in it.

ДН отдельной кольцевой рамки для электрической составляющей поля в плоскостях H и E описываются выражениями /9, стр. 45/

где A - постоянный множитель; Φ - азимутальный угол (в плоскости H); θ - меридиональный угол (в плоскости E), отсчитываемой от оси рамки; I₁(kRsinθ - функция Бесселя первого рода первого порядка; I'₁(kRsinθ - производная функция Бесселя по аргументу; R - средний радиус кольца рамки; к = 2π/λ₀; λ₀ - длина волны.The DNs of a separate annular frame for the electric field component in the planes H and E are described by the expressions / 9, p. 45 /

where A is a constant factor; Φ is the azimuthal angle (in the plane H); θ is the meridional angle (in the plane E), counted from the axis of the frame; I ₁ (kRsinθ is the first-order first-order Bessel function; I ' ₁ (kRsinθ is the derivative of the Bessel function with respect to the argument; R is the average radius of the frame ring; k = 2π / λ ₀ ; λ ₀ is the wavelength.

Расчет КНД по этим формулам дает значение КНД для одиночной рамки /9, стр. 47/ D_pmax = 2,5 или D_pmax = 3,98 - 4 дБ. Для сравнения приведем максимальный КНД петлевого вибратора /3, стр. 8/; D_bmax = 1,64 или D_вmax = 2,15 дБ и максимальный КНД прототипа /3, стр. 16, рис. 9/; D_зmax = 2,2 или D_зmax = 3,4 дБ (индекс "р" означает рамка, "в" - вибратор, "з" - зигзагообразная антенна-прототип). Таким образом, в предлагаемой двухрамочной антенне направленность только одиночной рамки выше направленности петлевого вибратора на 1,85 дБ и прототипа на 0,6 дБ.The calculation of the KND according to these formulas gives the KND value for a single frame / 9, p. 47 / D _pmax = 2.5 or D _pmax = 3.98 - 4 dB. For comparison, we present the maximum KND of the loop vibrator / 3, p. 8 /; D _bmax = 1.64 or D in _max = 2.15 dB and the maximum directivity gain of the prototype / 3, p. 16, Fig. 9/; D _zmax = 2.2 or D _zmax = 3.4 dB (the index “p” means the frame, “c” means the vibrator, “z” means the zigzag prototype antenna). Thus, in the proposed two-frame antenna, the directivity of only a single frame is higher than the directivity of the loop vibrator by 1.85 dB and the prototype by 0.6 dB.

Согласно фиг. 5 двухрамочная антенна в отношении направленности (величины КНД) эквивалента синфазной двухэлементной решетке в плоскости H. У такой решетки ДН в плоскости E остается одинаковой с ДН одиночного излучателя, а ДН в плоскости H изменяется и оказывается равной /10, стр. 20; 11, стр. 66/
F_н(θ,Φ) = F₁(θ,Φ)•F_n(θ,Φ) (3)
где F_н(θ,Φ) - ДН решетки в плоскости H;
F₁(θ,Φ) - ДН одиночной рамки в плоскости H;
F_n(θ,Φ) - множитель решетки в плоскости H.According to FIG. 5 a two-frame antenna with respect to directivity (magnitude of the directivity gain) is equivalent to the in-phase two-element grating in the plane H. For such a grating, the gains in the E plane remain the same with the gains of a single emitter, and the gains in the H plane change and turn out to be / 10, p. 20; 11, p. 66 /
F _n (θ, Φ) = F ₁ (θ, Φ) • F _n (θ, Φ) (3)
where F _n (θ, Φ) - the lattice pathways in the plane H;
F ₁ (θ, Φ) - MD of a single frame in the plane H;
F _n (θ, Φ) is the lattice factor in the plane H.

Для определения КНД двухрамочной антенны, как синфазной двухэлементной решетки в плоскости H, необходимо проанализировать только ДН решетки в плоскости H, так как ДН в плоскости E остается такой же, как и у одиночного эквивалентного излучателя, т. е. в плоскости E направленность антенны не изменяется. To determine the directivity gain of a two-frame antenna as an in-phase two-element array in the H plane, it is necessary to analyze only the array IDs in the H plane, since the IDs in the E plane remain the same as for a single equivalent emitter, i.e., the antenna directivity in the E plane is not is changing.

Для расчета КНД используют нормированные ДН. Нормированная ДН одиночной рамки получается из формулы (1), если положить в ней A и I'₁ (kRsin θ ) постоянными величинами
E^н= F $\binom{н}{1}$ (Φ) = cosΦ (4)
где индекс "н" означает нормированную ДН.To calculate the KND using normalized DN. The normalized MD of a single frame is obtained from formula (1) if we put A and I ' ₁ (kRsin θ) in it as constant values
E ⁿ = F $\binom{n}{1}$ (Φ) = cosΦ (4)
where the index "n" means the normalized day.

Максимальный КНД D_max решетки в направлении максимума главного лепестка оценивается /1, стр. 83; 12, стр. 49/;

где 2Φ_0,5 и 2θ_0,5 - раствор нормированных ДН по уровню половинной мощности или по уровню 0,707 поля.The maximum KND D _{max of the} lattice in the direction of the maximum of the main lobe is estimated / 1, p. 83; 12, p. 49 /;

where 2Φ _0.5 and 2θ _0.5 are a solution of normalized MDs at the half power level or at the level of 0.707 fields.

Подставив в формулу (4) cos Φ = 0,707, найдем раствор нормированной ДН одиночной рамки в плоскости H по уровню половинной мощности
2Φ_0,5= 2arccos0,707 = 2•45^°= 90^° (6)
Подставим в формулу (5) 2Φ_0,5= 90^° и D_max = 2,5, найдем раствор нормированной ДН в плоскости E одиночной рамки по уровню половинной мощности

Такой же раствор 2θ_0,5= 147^° нормированной ДН в плоскости E остается и в двухрамочной антенне, как решетке в плоскости H, так как в плоскости E ДН не изменяется.Substituting in the formula (4) cos Φ = 0.707, we find a solution of the normalized MD of a single frame in the plane H at the level of half power
2Φ _0.5 = 2arccos 0.707 = 2 • 45 ^° = 90 ^° (6)
We substitute in the formula (5) 2Φ _0.5 = 90 ^° and D _max = 2.5, we find a solution of the normalized MD in the plane E of a single frame at the level of half power

The same solution 2θ _0.5 = 147 ^{° of the} normalized pattern in the E plane remains in the two-frame antenna, as in the array in the H plane, since the pattern in the E plane does not change.

Для определения ДН (3) решетки в плоскости H нужно найти множитель решетки F_п(Φ), где n = 2. Этот множитель в плоскости H равен /11, стр. 72/ для двух элементов, питаемых синфазно:

где к = 2π/λ₀; λ₀ - длина волны
l - расстояние между параллельными излучателями в решетке;
Φ - азимутальный угол в плоскости H.To determine the DN (3) of the lattice in the H plane, we need to find the lattice factor F _p (Φ), where n = 2. This factor in the H plane is / 11, p. 72 / for two elements fed in phase:

where k = 2π / λ ₀ ; λ ₀ - wavelength
l is the distance between the parallel emitters in the grating;
Φ is the azimuthal angle in the plane H.

Нормированный множитель решетки F $\binom{н}{2}$ (Φ) получается путем деления F₂(Φ) формулы (8) на F₂(Φ)_max= 2 и равен

Подставим в формулу (3) F

\binom{н}{1}

(Φ) из (4) и F

\binom{н}{2}

(Φ) из (9), получим нормированную ДН двухрамочной антенны в плоскости H

Формулы (5) и (10) позволяет найти КНД D_max двухрамочной антенны как решетки, так как раствор 2Φ_0,5= 147^°, а раствор 2Φ_0,5 при разных значениях l можно найти по формуле (10).Normalized lattice factor F

\binom{n}{2}

(Φ) is obtained by dividing F ₂ (Φ) of formula (8) by F ₂ (Φ) _max = 2 and is equal to

We substitute in the formula (3) F

\binom{n}{1}

(Φ) from (4) and F

\binom{n}{2}

(Φ) from (9), we obtain the normalized MD of the two-frame antenna in the plane H

Formulas (5) and (10) allows us to find the directivity factor D _{max of a} two-frame antenna as a lattice, since the solution is 2Φ _0.5 = 147 ^° , and the solution 2Φ _0.5 at different values of l can be found by formula (10).

Максимальное расстояние l между центрами рамок, как эквивалентными линейными излучателями, при котором еще не формируются боковые дифракционные лепестки, определяется
/10, стр. 21/

где ϑ_max - максимальный угол отклонения направления главного лепестка антенны от ее оси. Положим для определенности ϑ_max= 45^°, находим l_max≅ λ₀/1.7. Так как диаметр колец рамок D_к выбирается равным D_к= λ₀/π, то расстояние l между центрами рамок по оси симметрии антенны может меняться в пределах

Для этих крайних значений l нормированные ДН (10) имеют вид

Положив в формуле (13) F

\binom{н}{н}

(Φ) = 0,707, находим Φ_0,5= 38^°, 2Φ_0,5= 76^°

Положив в формуле (10) F

\binom{н}{н}

(Φ) = 0,707, находим Φ_0,5= 23,5^°, 2Φ_0,5= 47^°

Формула (11) позволяет увеличить максимальное расстояние l между центрами рамок в двухрамочной антенне до l = λ₀, если положить в ней ϑ_max= 0 и sinϑ_max= 0. При увеличении l от l = λ₀/1.7 до l = λ₀ КНД антенны D_max будет увеличиваться до предельного значения D_max = 7 дБ, а далее, за счет появления боковых дифракционных лепестков КНД начнет уменьшаться. Однако и при изменении расстояния l между центрами рамок в пределах

КНД, во-первых, принимает достаточно высокое значение D_max2 = 6,8 дБ, во-вторых, можно изменять КНД от 4,7 дБ до 6,8 дБ в пределах до 2 дБ.The maximum distance l between the centers of the frames, as equivalent linear emitters, at which the side diffraction lobes are not yet formed, is determined
/ 10, p. 21 /

where ϑ _max is the maximum deviation angle of the direction of the main lobe of the antenna from its axis. For definiteness, we set ϑ _max = 45 ^° , we find l _max ≅ λ ₀ /1.7. Since the diameter of the rings of the frames D _k is chosen equal to D _k = λ ₀ / π, the distance l between the centers of the frames along the axis of symmetry of the antenna can vary within

For these extreme values of l, the normalized DNs (10) have the form

Putting in the formula (13) F

\binom{n}{n}

(Φ) = 0.707, we find Φ _0.5 = 38 ^° , 2Φ _0.5 = 76 ^°

Putting in the formula (10) F

\binom{n}{n}

(Φ) = 0.707, we find Φ _0.5 = 23.5 ^° , 2Φ _0.5 = 47 ^°

Formula (11) allows us to increase the maximum distance l between the centers of the frames in a two-frame antenna to l = λ ₀ if we put ϑ _max = 0 and sinϑ _max = 0 in it. With increasing l from l = λ ₀ /1.7 to l = λ ₀ The directivity gain of the antenna D _max will increase to the maximum value of D _max = 7 dB, and then, due to the appearance of side diffraction lobes, the directivity gain will begin to decrease. However, with a change in the distance l between the centers of the frames within

KND, firstly, takes a rather high value of D _max2 = 6.8 dB, and secondly, you can change the KND from 4.7 dB to 6.8 dB within up to 2 dB.

Таким образом, в предлагаемой двухрамочной антенне КНД в направлении максимума излучения может изменяться от 4,7 дБ до 6,8 дБ, но в любом случае он оказывается выше, чем у аналогов и прототипа. Thus, in the proposed two-frame antenna KND in the direction of the maximum radiation can vary from 4.7 dB to 6.8 dB, but in any case it is higher than that of analogues and prototype.

Приведенный анализ доказывает, что предлагаемая двухрамочная антенна отвечает критериям новизна и изобретательский уровень, является техническим решением, технически реализуется и может быть использована в качестве приемопередающих антенн различных радиотехнических систем, например, как приемная телевизионная антенна. The above analysis proves that the proposed two-frame antenna meets the criteria of novelty and inventive step, is a technical solution, is technically implemented and can be used as transceiving antennas of various radio systems, for example, as a receiving television antenna.

Источники информации
1. М.С. Жук, Ю.Б. Молочков. Проектирование АФУ, М-Л, Энергия, 1966.Sources of information
1. M.S. Beetle, Yu.B. Milk. Designing AFU, ML, Energy, 1966.

2. К. Ротхаммель. Антенны, М., Энергия, 1969. 2. K. Rothammel. Antennas, M., Energy, 1969.

3. Л.М. Капчинский. Конструирование и изготовление телевизионных антенн, М., Радио и связь, 1990. 3. L.M. Kapchinsky. Design and manufacture of television antennas, M., Radio and communications, 1990.

4. И.П. Онищенко. Приемные телевизионные антенны, М., ДОСААФ, 1989. 4. I.P. Onishchenko. Reception television antennas, M., DOSAAF, 1989.

5. Г.Т. Марков. Антенны, М., Госэнергоиздат, 1960. 5. G.T. Markov. Antennas, M., Gosenergoizdat, 1960.

6. Л. Н. Лук, А.К. Нечай. Рамочная одновитковая антенна. А.с. N 1069036 от 10.07.81, H 01 Q 7/08. Опубл. 23.01.89, Бюл. N 3. 6. L.N. Onion, A.K. Good night. Single-turn loop antenna. A.S. N 1069036 from 10.07.81, H 01 Q 7/08. Publ. 01/23/89, Bull. N 3.

7. А. И. Астайкин, А.П. Помазков. Рамочная одновитковая антенна. А.с. N 1554712 от 20.07.88, H 01 Q 7/08, опубл. 27.08.97, Бюл. N 24. 7. A.I. Astaykin, A.P. Shaving brush. Single-turn loop antenna. A.S. N 1554712 from 07.20.88, H 01 Q 7/08, publ. 08/27/97, Bull. N 24.

8. Е. Н. Васильев, А.А. Фалунин "Взаимное сопротивление антенн в виде круглых соосных рамок". В сб. "Доклады НТК за 1964-65 гг. Секция радиотехническая". М., МЭИ, 1965 г., стр. 35 - 43. 8. E.N. Vasiliev, A.A. Falunin "Mutual resistance of antennas in the form of round coaxial frames." On Sat "NTK reports for 1964-65. Radio engineering section." Moscow, MPEI, 1965, pp. 35 - 43.

9. А.А. Фалунин "Оптимальный режим работы двухэлементной директорной антенны из кольцевых соосных рамок". В сб. "Доклады НТК за 1964-65 гг. Секция радиотехническая". М., МЭИ, 1965 г. 9. A.A. Falunin "The optimal mode of operation of a two-element director antenna from coaxial annular frames." On Sat "NTK reports for 1964-65. Radio engineering section." M., MPEI, 1965

10. Антенны и устройства СВЧ (проектирование антенных фазированных решеток) Под ред. проф. Д.И. Воскресенского, М., Радио и связь, 1981. 10. Microwave antennas and devices (phased array antenna design) Ed. prof. DI. Voskresensky, M., Radio and Communications, 1981.

11. А.Л. Драбкин, В.Л. Зубенко, А.Г. Кислов. АФУ, М., Сов. Радио, 1974. 11. A.L. Drabkin, V.L. Zubenko, A.G. Kislov. AFU, M., Sov. Radio, 1974.

12. Р. Кюн. Микроволновые антенны (Антенны СВЧ), М., Судостроение, 1967. 12. R. Kuhn. Microwave antennas (microwave antennas), M., Shipbuilding, 1967.

Claims

1. A two-frame antenna containing two identical tubular frames lying in the same plane with a perimeter of P _p ≈ λ _o each, where λ _o is the wavelength interconnected, and a matching device, characterized in that each tubular frame has a gap, the tubular frames in the place of their connection is tangent to each other or interconnected by a tubular jumper, the gaps in the tubular framework are located diametrically opposite to the place of their connection so that the line passing through the middle of the gaps, the junction of the tubular frames and the axis of the tubular The bridge is the axis of symmetry of the antenna, a coaxial matching device is installed perpendicular to the plane of the tubular frames at the place of their contact or in the middle of the tubular jumper, the input of which is a coaxial connector, and the central output conductor is elongated inside the cavity of the tubular frames or tubular jumper, inside the halves of each tubular frame located on one side of the axis of symmetry of the antenna and the halves of the tubular jumper laid internal conductors connected at one end to the Central conductor the output of the coaxial matching device, and the second ends with the opposite ends of the tubular frames in the gap.

2. The two-frame antenna according to claim 1, characterized in that the tubular frames are made in the form of rings, the distance between the centers of the rings of the tubular frames is chosen equal to D _to ≅ l ≅ 0.58λ _o , where D _to is the diameter of the rings.

3. The two-frame antenna according to claim 2, characterized in that in parallel with the gaps to each ring of the tubular frames are short-circuited loops of a length l _sp ≈ λ _o / 4 lying in the plane of the rings of the tubular frames along the axis of symmetry of the antenna.

4. The two-frame antenna according to claim 1, characterized in that each tubular frame is made in the form of loop vibrators parallel to each other, gaps in the tubular framework are made in the middle of the outer tubular conductors of the frames, a tubular jumper connects the middle of the inner tubular conductors of the frames, and the distance l between the centers of the loop vibrators along the axis of symmetry of the antenna is chosen equal to l _W ≅ l ≅ 0.58λ _o , where l _W - the width of each loop vibrator.