RU2188485C2

RU2188485C2 - Turnstile antenna

Info

Publication number: RU2188485C2
Application number: RU2000128968/09A
Authority: RU
Inventors: П.Н. Дагуров; А.В. Дмитриев; Ю.А. Андреев
Original assignee: Бурятский научный центр СО РАН
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-08-27

Abstract

FIELD: antenna equipment, radio transmitting, specifically, TV stations. SUBSTANCE: turnstile antennas has two perpendicular active dipoles with length 0,5λ energized with phase shift equal to 90 deg and four passive dipoles with length (0,51-0,53)λ each. Passive dipoles are positioned above and under each active dipole at distance (0,5-0,6)λ from them. Such arrangement of dipoles according to numerical calculations supported by experimental data results in growth of antenna gain factor in direction of radiation maximum by 3.0-4.0 dB as compared with prototype and level of upward and downward side radiation diminishes by 5.0 dB as minimum. EFFECT: raised gain factor and diminished side radiation of turnstile antenna without any change of its directional pattern in horizontal plane. 3 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано на радиопередающих объектах, в частности на телевизионных станциях. The invention relates to antenna technology and can be used on radio transmitting objects, in particular at television stations.

Известны турникетные антенны, обладающие равномерной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости. Turnstile antennas are known having a uniform radiation pattern in the horizontal plane.

Наиболее близкой по технической сущности является турникетная антенна [X. Мейнке, Ф. Гундлах. , Радиотехнический справочник. Т. 1. - М.: Государственное энергетическое издательство, I960. 416 с; Марков Г.Т., Сазонов Д. М. , Антенны. - М.: Энергия, 1975. 528 с], которая состоит из двух горизонтальных полуволновых вибраторов, перпендикулярных друг другу, питаемых токами со сдвигом фазы, равным 90^o.The closest in technical essence is the turnstile antenna [X. Meinke, F. Gundlach. , Radio technical reference. T. 1. - M .: State Energy Publishing House, I960. 416 s; Markov G.T., Sazonov D.M., Antennas. - M .: Energy, 1975. 528 s], which consists of two horizontal half-wave vibrators perpendicular to each other, fed by currents with a phase shift equal to 90 ^o .

Недостатком такой антенны является малый коэффициент усиления и высокий уровень бокового излучения, что обусловлено ее конструктивным исполнением. Под боковым излучением подразумевается излучение в направлениях, отличных от горизонтального. The disadvantage of this antenna is the low gain and high level of lateral radiation, which is due to its design. By lateral radiation is meant radiation in directions other than horizontal.

Целью изобретения является увеличение коэффициента усиления и уменьшение бокового излучения турникетной антенны без изменения ее диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. The aim of the invention is to increase the gain and decrease the side radiation of the turnstile antenna without changing its radiation pattern in the horizontal plane.

Для достижения указанной цели предлагается над и под каждым вибратором антенны-прототипа на расстоянии (0,5-0,6)λ, где λ- рабочая длина волны, установить пассивные вибраторы длиной (0,51-0,53)λ (фиг.1). To achieve this goal, it is proposed above and below each vibrator of the prototype antenna at a distance of (0.5-0.6) λ, where λ is the working wavelength, install passive vibrators with a length (0.51-0.53) λ (Fig. 1).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная антенна отличается тем, что содержит дополнительные пассивные вибраторы, расположенные указанным выше способом. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Применение пассивных вибраторов обеспечивает новое свойство - более высокий коэффициент усиления и низкий уровень бокового излучения. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Comparative analysis with the prototype shows that the claimed antenna is different in that it contains additional passive vibrators located in the above manner. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty." The use of passive vibrators provides a new property - a higher gain and a low level of side radiation. This allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 изображена предложенная антенна. На фиг.2 представлены расчетная и экспериментальная диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости (плоскость xoz или yoz) при d = 0,5λ. На фиг.3 показаны расчетные диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (плоскость хоу) антенны-прототипа и предлагаемой антенны при том же значении d. Диаграммы направленности совпадают с графической точностью. Figure 1 shows the proposed antenna. Figure 2 presents the calculated and experimental radiation patterns of the antenna in the vertical plane (xoz or yoz plane) at d = 0.5λ. Figure 3 shows the calculated radiation patterns in the horizontal plane (hou plane) of the prototype antenna and the proposed antenna with the same value of d. Directivity patterns coincide with graphic accuracy.

Антенна содержит два перпендикулярных активных вибратора длиной 0,5λ, питаемых током со сдвигом фазы, равным 90^o, и четыре пассивных вибратора длиной (0,51-0,53)λ каждый. Пассивные вибраторы располагаются параллельно над и под каждым активным вибратором на расстоянии (0,5-0,6)λ( от них. При таком расположении вибраторов согласно численным расчетам, подтвержденным экспериментальными данными, коэффициент усиления антенны в направлении максимума излучения возрастает на 3-4 дБ относительно антенны-прототипа, а уровень бокового излучения в направлении "вверх" и "вниз" уменьшается не менее чем на 5 дБ.The antenna contains two perpendicular active vibrators with a length of 0.5λ, powered by a current with a phase shift of 90 ^o , and four passive vibrators with a length of (0.51-0.53) λ each. Passive vibrators are located parallel above and below each active vibrator at a distance of (0.5-0.6) λ (from them. With this arrangement of vibrators, according to numerical calculations confirmed by experimental data, the antenna gain in the direction of the maximum radiation increases by 3-4 dB relative to the antenna of the prototype, and the level of lateral radiation in the direction of "up" and "down" is reduced by at least 5 dB.

Устройство работает следующим образом. При возбуждении активных вибраторов на пассивных вибраторах вследствие взаимного влияния наводятся вторичные токи, которые наряду с токами на активных вибраторах также излучают в окружающее пространство. При выбранных геометрических размерах сложение напряженности полей от каждого вибратора происходит таким образом, что в горизонтальной плоскости поля складываются в соотношениях, близких к синфазным, а в направлениях "вверх" и "вниз" в значительной степени компенсируют друг друга. The device operates as follows. When active vibrators are excited on passive vibrators, secondary currents are induced due to mutual influence, which, along with the currents on active vibrators, also radiate into the surrounding space. With the selected geometrical dimensions, the addition of the field strengths from each vibrator occurs in such a way that in the horizontal plane the fields add up in ratios close to in-phase, and in the up and down directions they cancel each other to a large extent.

Эффективность изобретения заключается в том, что с помощью пассивных элементов увеличивается коэффициент усиления и уменьшается боковое излучение турникетной антенны. Предлагаемая антенна может найти широкое применение в сети телевизионных ретрансляторов. The effectiveness of the invention lies in the fact that with the help of passive elements the gain is increased and the lateral radiation of the turnstile antenna is reduced. The proposed antenna can be widely used in a network of television transponders.

Claims

A turnstile antenna for radio-transmitting objects with horizontal polarization, containing two perpendicular active vibrators and characterized in that to increase the gain and decrease the level of side radiation above and below the active half-wave vibrators and parallel to them at a distance of (0.5-0.6) λ are located four passive vibrators with a length of (0.51-0.53) λ, where λ is the working wavelength.