RU2313163C1 - Monopole antenna - Google Patents

Monopole antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2313163C1
RU2313163C1 RU2006112881/09A RU2006112881A RU2313163C1 RU 2313163 C1 RU2313163 C1 RU 2313163C1 RU 2006112881/09 A RU2006112881/09 A RU 2006112881/09A RU 2006112881 A RU2006112881 A RU 2006112881A RU 2313163 C1 RU2313163 C1 RU 2313163C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrator
antenna
coaxial
vertical
feeder
Prior art date
Application number
RU2006112881/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Яковлевич Мирошниченко (RU)
Анатолий Яковлевич Мирошниченко
чук Валентин Константинович Хот (RU)
Валентин Константинович Хотячук
Original Assignee
Минобороны России Федеральное Государственное Унитарное Предприятие 18 Центральный Научно-Исследовательский Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Минобороны России Федеральное Государственное Унитарное Предприятие 18 Центральный Научно-Исследовательский Институт filed Critical Минобороны России Федеральное Государственное Унитарное Предприятие 18 Центральный Научно-Исследовательский Институт
Priority to RU2006112881/09A priority Critical patent/RU2313163C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2313163C1 publication Critical patent/RU2313163C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: antenna engineering.
SUBSTANCE: proposed antenna that can be used in stationary and mobile communication systems operating in short and ultrashort wavebands and in particular as base antenna of transmitting station has vertical monopole, coaxial feeder, shorting cylinder, and nondissipative stub in the form of short-circuited coaxial-line section connected in parallel with coaxial feeder at vertical monopole base. Electrical characteristics of monopole, shorting cylinder, and nondissipative stub are given in invention specification.
EFFECT: improved matching of vertical monopole and coaxial feeder, enhanced antenna gain in horizontal direction and at small angles of elevation.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в стационарных и мобильных системах связи в KB и УКВ диапазонах частот, в частности в качестве базовой антенны передающей станции.The invention relates to antenna technology and can be used in stationary and mobile communication systems in KB and VHF frequency bands, in particular as a base antenna of a transmitting station.

Известны несимметричные вибраторные антенны, содержащие вертикальный вибратор четвертьволновой высоты, проводящий экран и коаксиальный фидер, подключенный к основанию вертикального вибратора и экрану [1].Known asymmetric vibrating antennas containing a vertical vibrator of a quarter-wave height, a conductive screen and a coaxial feeder connected to the base of the vertical vibrator and the screen [1].

Однако известные несимметричные вибраторные антенны имеют недостаточно высокий уровень согласования вибратора с коаксиальным фидером, имеющим волновое сопротивление Zo=50 Ом. Даже при оптимальном для входного сопротивления вибратора размере экрана, превышающем высоту вибратора в 4 раза (Dэ≈λ), значения КСВн на выходе вибратора КСВн≈2.0.However, the known asymmetric vibrator antennas do not have a sufficiently high level of matching of the vibrator with a coaxial feeder having a wave impedance of Z o = 50 Ohms. Even if the screen size is optimal for the input resistance of the vibrator, which is 4 times higher than the height of the vibrator (D e ≈λ), the SWR n values at the vibrator output are SWR n ≈ 2.0.

Кроме того, вследствие дифракции электромагнитной волны на кромке проводящего экрана диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости приобретает изрезанность, а в вертикальной плоскости искажается из-за антенного эффекта коаксиального фидера и отжимается от экрана, что уменьшает коэффициент усиления антенны в направлении горизонта.In addition, due to the diffraction of the electromagnetic wave at the edge of the conducting screen, the antenna radiation pattern in the horizontal plane becomes rugged and distorted in the vertical plane due to the antenna effect of the coaxial feeder and squeezes from the screen, which reduces the antenna gain in the horizontal direction.

Наиболее близким техническим решением для заявленного является коаксиальная антенна, описанная в [2]. Она содержит вертикальный вибратор, коаксиальный фидер, внутренний проводник которого подключен к основанию вертикального вибратора, и запирающий цилиндр, надетый с зазором на внешний проводник коаксиального фидера и соединенный с ним у основания вертикального вибратора.The closest technical solution for the claimed is a coaxial antenna described in [2]. It contains a vertical vibrator, a coaxial feeder, the inner conductor of which is connected to the base of the vertical vibrator, and a locking cylinder, put on with a gap on the outer conductor of the coaxial feeder and connected to it at the base of the vertical vibrator.

Известная коаксиальная антенна имеет следующие ограничения: невысокое согласование с коаксиальным фидером, так как при длине вертикального вибратора и запирающего цилиндра lв=lц=0.25λ, где λ - рабочая длина волны, активная составляющая входного сопротивления Rвх≈90 Ом, а реактивная составляющая Хвх=+j45 Ом [3]; невысокий коэффициент усиления в направлении горизонта и под малыми углами места, который составляет G=1.4...2.0 дБ [3], что во многих случаях недостаточно для связи в KB и УКВ диапазонах частот.Known coaxial antenna has the following limitations: low matching with a coaxial feeder, since the length of the vertical vibrator and closing cylinder l = l to n = 0.25λ, where λ - wavelength of operation, the active component of the input resistance Rin ≈90 R ohms, and the reactive component X I = + j45 Ohm [3]; low gain in the horizontal direction and at low elevation angles, which is G = 1.4 ... 2.0 dB [3], which in many cases is not enough for communication in the KB and VHF frequency bands.

В изобретении решается задача создания антенны вертикальной линейной поляризации с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, обладающей более высоким коэффициентом усиления в вертикальной плоскости, чем у четвертьволнового вибратора, расположенного над идеально проводящим экраном.The invention solves the problem of creating a vertical linear polarization antenna with a circular radiation pattern in the horizontal plane, which has a higher gain in the vertical plane than a quarter-wave vibrator located above a perfectly conducting screen.

Технический результат, который может быть получен для заявленной несимметричной вибраторной антенны при ее осуществлении, состоит в улучшении согласования вертикального вибратора с коаксиальным фидером и увеличении коэффициента усиления антенны в направлении горизонта и под малыми углами места.The technical result that can be obtained for the claimed asymmetric vibrator antenna when it is implemented is to improve the alignment of the vertical vibrator with a coaxial feeder and increase the antenna gain in the horizontal direction and at low elevation angles.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата, в известной коаксиальной антенне, содержащей вертикальный вибратор, коаксиальный фидер, внутренний проводник которого подключен к основанию вертикального вибратора, и запирающий цилиндр, надетый с зазором на внешний проводник коаксиального фидера и соединенный с ним у основания вертикального вибратора, согласно изобретению введен реактивный шлейф, выполненный в виде короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии, имеющей волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению коаксиального фидера, подключенного параллельно коаксиальному фидеру у основания вертикального вибратора, при этом размеры вертикального вибратора, реактивного шлейфа и запирающего цилиндра выбраны из соотношений: высота вертикального вибратора равна (0.64...0.68)λ, длина реактивного шлейфа равна (0.20...0.24)λε и длина запирающего цилиндра равна (0.18...0.20)λ, где λ - рабочая длина волны, λε - длина волны в коаксиальной линии реактивного шлейфа с учетом диэлектрической проницаемости ε заполнителя.To solve the problem with achieving the specified technical result, in a known coaxial antenna containing a vertical vibrator, a coaxial feeder, the inner conductor of which is connected to the base of the vertical vibrator, and a locking cylinder worn with a gap on the outer conductor of the coaxial feeder and connected to it at the base of the vertical a vibrator, according to the invention a reactive loop is introduced, made in the form of a short-circuited segment of a coaxial line having a wave impedance equal to wave resistance of a coaxial feeder connected in parallel with a coaxial feeder at the base of the vertical vibrator, while the dimensions of the vertical vibrator, jet loop and locking cylinder are selected from the relationships: the height of the vertical vibrator is (0.64 ... 0.68) λ, the length of the reactive loop is (0.20 .. .0.24) λ ε and the length of the locking cylinder is (0.18 ... 0.20) λ, where λ is the working wavelength, λ ε is the wavelength in the coaxial line of the jet loop taking into account the dielectric constant ε of the filler.

На фиг.1 изображен общий вид заявленной несимметричной вибраторной антенны. На фиг.2 показано распределение амплитуды и фазы тока по высоте h вибратора на частоте, при которой h=0.68λ. На фиг.3 показана резонансная характеристика настройки антенны. На фиг.4 и фиг.5 показаны экспериментальные диаграммы направленности заявленной антенны в вертикальной (пл. Е) и горизонтальной (пл. H) плоскости на частоте, когда электрическая высота вибратора h/λ=0.68.Figure 1 shows a General view of the claimed asymmetric vibrator antenna. Figure 2 shows the distribution of the amplitude and phase of the current along the height h of the vibrator at a frequency at which h = 0.68λ. Figure 3 shows the resonance response of the antenna tuning. Figure 4 and figure 5 shows the experimental radiation patterns of the claimed antenna in the vertical (square E) and horizontal (square H) plane at a frequency when the electric height of the vibrator h / λ = 0.68.

Предлагаемая несимметричная вибраторная антенна состоит из вертикального вибратора 1, коаксиального фидера 2, запирающего цилиндра (стакана) 3 и реактивного шлейфа 4. Высота h вибратора 1 выбрана из соотношения h=(0.64...0.68)λ, где λ - рабочая длина волны. Он может иметь штыревую или трубчатую форму, а также телескопическую конструкцию, позволяющую при транспортировке уменьшать его габариты. Коаксиальный фидер 2 имеет волновое сопротивление Zo=50 Ом. Фидер 2 имеет произвольную длину, которая определяется только расстоянием от антенны до приемопередатчика. Запирающий цилиндр 3 имеет трубчатую форму, выполнен из латуни или меди и надет с зазором на внешний проводник 5 коаксиального фидера 2. Он имеет гальванический контакт с внешним проводником 5 коаксиального фидера 2 у основания вибратора 1.The proposed asymmetric vibrator antenna consists of a vertical vibrator 1, a coaxial feeder 2, a locking cylinder (cup) 3 and a jet loop 4. The height h of the vibrator 1 is selected from the relation h = (0.64 ... 0.68) λ, where λ is the working wavelength. It can have a pin or tubular shape, as well as a telescopic design that allows its transportation to be reduced in size. Coaxial feeder 2 has a wave impedance of Z o = 50 Ohms. The feeder 2 has an arbitrary length, which is determined only by the distance from the antenna to the transceiver. The locking cylinder 3 has a tubular shape, made of brass or copper and is worn with a gap on the outer conductor 5 of the coaxial feeder 2. It has galvanic contact with the outer conductor 5 of the coaxial feeder 2 at the base of the vibrator 1.

Внутренний диаметр запирающего цилиндра 3 произволен, а его длина lц выбрана из соотношения lц=(0.18...0.20)λ.The inner diameter of the locking cylinder 3 is arbitrary, and its length l c is selected from the relation l c = (0.18 ... 0.20) λ.

Внутренний проводник 6 коаксиального фидера 2 подключен через конический переход к основанию вибратора 1 в точке 7. К этой же точке 7 подключен внутренний проводник 8 короткозамкнутого на конце 9 отрезка коаксиальной линии, который является реактивным шлейфом 4. Реактивный шлейф 4 имеет волновое сопротивление Zш=50 Ом. Длина lш реактивного шлейфа 4 выбрана из соотношения lш=(0.20...0.24)λε, где λε - длина волны в коаксиальной линии реактивного шлейфа с учетом диэлектрической проницаемости ε заполнителя.The inner conductor 6 of the coaxial feeder 2 is connected through a conical transition to the base of the vibrator 1 at point 7. To this same point 7 is connected the inner conductor 8 of the shorted segment of the coaxial line, which is a reactive loop 4. The reactive loop 4 has a wave impedance Z W = 50 ohms. The length l w of the reactive loop 4 is selected from the relation l w = (0.20 ... 0.24) λ ε , where λ ε is the wavelength in the coaxial line of the reactive loop taking into account the dielectric constant ε of the filler.

Внешний проводник 10 коаксиальной линии реактивного шлейфа 4 соединен с внешним проводником 5 фидера 2 в точке 11 у основания вибратора 1. Реактивный шлейф 4 может располагаться ортогонально оси вибратора 1, как показано на фиг.1, или вдоль запирающего цилиндра 3.The outer conductor 10 of the coaxial line of the jet loop 4 is connected to the outer conductor 5 of the feeder 2 at point 11 at the base of the vibrator 1. The jet loop 4 can be located orthogonal to the axis of the vibrator 1, as shown in figure 1, or along the locking cylinder 3.

Несимметричная вибраторная антенна в режиме передачи работает следующим образом. Энергия электромагнитных колебаний, генерируемых передатчиком, по коаксиальному фидеру 2 канализируется к точке 7 основания вибратора 1. Между точкой 7 и точкой 11 «нулевого» потенциала коаксиального фидера 2 возникает переменное напряжение, которое возбуждает ток на вибраторе 1. Кроме того, вследствие несимметричности питания вибратора 1, на внешней поверхности проводника 5 фидера 2 появляется ток, ответвляющийся с его внутренней поверхности. В предлагаемой конструкции несимметричной вибраторной антенны этот ток резко ослаблен, так как на его пути имеется запирающий цилиндр 3 в виде отрезка коаксиальной линии, образованной внутренней поверхностью цилиндра 3 и внешней поверхностью проводника 5 коаксиального фидера 2, закороченных у основания вибратора 1. Такой короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии при длине lкз=lц=(0.18...0.20)λ имеет высокое входное сопротивление, препятствующее затеканию тока на внешнюю поверхность проводника 5 коаксиального фидера 2. В результате существенно ослабляется антенный эффект коаксиального фидера. Это улучшает равномерность излучения антенны в горизонтальной плоскости, приближая форму диаграммы направленности к круговой, и уменьшает искажения диаграммы в вертикальной плоскости, увеличивая коэффициент усиления антенны в направлении горизонта. Кроме того, уменьшается реактивная составляющая входного сопротивления вибратора, что улучшает согласование антенны с фидером.An asymmetric vibrator antenna in transmission mode operates as follows. The energy of electromagnetic waves generated by the transmitter, through the coaxial feeder 2, is channelized to the point 7 of the base of the vibrator 1. Between point 7 and point 11 of the "zero" potential of the coaxial feeder 2, an alternating voltage arises that excites the current on the vibrator 1. In addition, due to the asymmetry of the vibrator power supply 1, a current branches off from the inner surface of the conductor 5 of the feeder 2. In the proposed design of an asymmetric vibrator antenna, this current is sharply weakened, since there is a locking cylinder 3 in the form of a segment of the coaxial line formed by the inner surface of the cylinder 3 and the outer surface of the conductor 5 of the coaxial feeder 2 shorted at the base of the vibrator 1. Such a short-circuited segment of the coaxial line with a length l i = l kz = (0.18 ... 0.20) λ has a high input resistance, preventing wicking current to the outer surface of the conductor 5 of the coaxial feeder 2. As a result creatures continuously attenuated by the antenna effect of the coaxial feeder. This improves the uniformity of the radiation of the antenna in the horizontal plane, approximating the shape of the radiation pattern to a circular one, and reduces the distortion of the diagram in the vertical plane, increasing the antenna gain in the horizontal direction. In addition, the reactive component of the input impedance of the vibrator is reduced, which improves the matching of the antenna with the feeder.

Экспериментально установлено, что вертикальный вибратор высотой h=(0.64...0.68)λ с запирающим цилиндром на питающем коаксиальном фидере, имеющем длину, лежащую в пределах lц=(0.18...0.20)λ, имеет активную составляющую входного сопротивления Rвх=52...60 Ом и реактивную составляющую Хвх=-j(12...30) Ом. При этом реализуются значения КСВн=1.3...1.5.It was experimentally established that a vertical vibrator of height h = (0.64 ... 0.68) λ with a locking cylinder on a supplying coaxial feeder having a length lying within l c = (0.18 ... 0.20) λ, has an active component of the input resistance R I = 52 ... 60 Ohms and the reactive component X I = - j (12 ... 30) Ohms. In this case, the values of SWR are realized n = 1.3 ... 1.5.

Для дальнейшего улучшения согласования антенны с питающим фидером, имеющим волновое сопротивление Zo=50 Ом, достаточно включить параллельно фидеру 2 в точках 7, 11 шунтирующую индуктивную проводимость, компенсирующую емкостную составляющую Хвх входного сопротивления антенны. Это в заявленной антенне реализуется с помощью реактивного шлейфа 4, выполненного в виде короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии, имеющей волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению Zo=50 Ом коаксиального фидера 2, и включенного в антенну, как показано на фиг.1. При длине lш=(0.20...0.24)λ короткозамкнутый реактивный шлейф имеет входное сопротивление индуктивного характера.To further improve the matching of the antenna to a supply feeder having a characteristic impedance Z o = 50 ohms, is sufficient to enable parallel feeder 2 at the points 7 and 11 conductivity shunt inductive, capacitive compensating component X of the input resistance Rin antenna. This in the claimed antenna is implemented using a reactive loop 4, made in the form of a short-circuited segment of a coaxial line having a wave impedance equal to the impedance Z o = 50 Ohms of coaxial feeder 2, and included in the antenna, as shown in figure 1. With a length l w = (0.20 ... 0.24) λ, the short-circuited reactive loop has an input resistance of an inductive nature.

Этого достаточно для компенсации емкостной составляющей входного сопротивления вибратора 1 Xвх=-j(12...30) Ом и, следовательно, обеспечения на его входе режима второго последовательного резонанса. Резонансная характеристика настройки антенны показана на фиг.3. На резонансной частоте размеры элементов антенны равны: h=0.68λ, lц=0.2λ, lш=0.2λ. При этом входные нормированные параметры и КСВн антенны составляют значения, равные: Rвх=1.02, Xвх=-j0.03, КСВн=1.02.This is enough to compensate for the capacitive component of the input impedance of the vibrator 1 X BX = -j (12 ... 30) Ohms and, therefore, ensure the second sequential resonance mode at its input. The resonance response of the antenna tuning is shown in FIG. At the resonant frequency, the dimensions of the antenna elements are equal to: h = 0.68λ, l c = 0.2λ, l w = 0.2λ. In this case, the normalized input parameters and SWR n antennas are values equal to: R I = 1.02, X I = -j0.03, SWR n = 1.02.

Полоса рабочих частот по уровню КСВн=2.0, определяемая отношением верхней частоты fв к нижней частоте fн, равна fв/fв=1.03.The band of operating frequencies at the SWR level n = 2.0, determined by the ratio of the upper frequency f in to the lower frequency f n , is f in / f in = 1.03.

Второй последовательный резонанс достигается также при размерах элементов антенны h=0.64λ, lц=0.18λ, lш=0.24λ со следующими значениями входных параметров и КСВн: Rвх=1.03, Xвх=-j0.08, КСВн=1.1.The second sequential resonance is also achieved when the dimensions of the antenna elements h = 0.64λ, l c = 0.18λ, l w = 0.24λ with the following input parameters and SWR n : R in = 1.03, X in = -j0.08, SWR n = 1.1.

Таким образом, за счет выбора размеров несимметричной вибраторной антенны в пределах соотношений h=(0.64...0.68)λ, lц=(0.18...0.20)λ, lш=(0.20...0.24)λ обеспечивается на ее входе режим второго последовательного резонанса с Rвх≈50 Ом, что улучшает согласование вибратора с коаксиальным фидером, имеющим волновое сопротивление Zo=50 Ом.Thus, by choosing the dimensions of the asymmetric vibrator antenna within the relations h = (0.64 ... 0.68) λ, l c = (0.18 ... 0.20) λ, l w = (0.20 ... 0.24) λ is ensured at the input mode of the second series resonance with R I 50 Ohms, which improves the matching of the vibrator with a coaxial feeder having a wave impedance Z o = 50 Ohms.

Распределение амплитуды и фазы тока по длине вертикального вибратора высотой h=0.68λ, полученное в результате эксперимента, показано на фиг.2 (отсчет значений h ведется от вершины вибратора). Видно, что распределение амплитуды тока на вибраторе имеет приближенно вид стоячей волны с максимумами А(0.18λ)=1.0 на h=0.18λ и А(0.6λ)=0.52 на h=0.6λ и минимумами А(0)=0.38 на вершине вибратора и А(0.5λ)=0.2 на расстоянии h=0.5λ от вершины. Это указывает на интенсивное излучение вибратора на участке h=0...0.5λ.The distribution of the amplitude and phase of the current along the length of a vertical vibrator of height h = 0.68λ, obtained as a result of the experiment, is shown in Fig. 2 (the reading of the values of h is carried out from the top of the vibrator). It can be seen that the distribution of the current amplitude on the vibrator has an approximately form of a standing wave with maxima A (0.18λ) = 1.0 at h = 0.18λ and A (0.6λ) = 0.52 at h = 0.6λ and minima A (0) = 0.38 at the top vibrator and A (0.5λ) = 0.2 at a distance h = 0.5λ from the apex. This indicates intense vibrator radiation in the region h = 0 ... 0.5λ.

Фазовое распределение имеет скачок фазы на h=0.5λ, в котором происходит изменение знака фазы. Это приводит к тому, что на оставшемся участке вибратора длиной 0.18λ появляется противофазный ток (четная полуволна тока), направление которого противоположно направлению протекания тока на участке вибратора h=0...0.5λ. В результате на основной и большей части вибратора (h=0...0.5λ) протекает синфазный ток (Φ≈+[45°...180°]), вызывающий излучение главных лепестков диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Противофазный ток, протекающий на меньшей части вибратора [h=(0.5...0.68)λ] и имеющий меньшую амплитуду в пучности, несколько ослабляет поле излучения основной части вибратора и вызывает появление боковых лепестков в вертикальной плоскости.The phase distribution has a phase jump at h = 0.5λ, in which the phase sign changes. This leads to the fact that in the remaining section of the vibrator 0.18λ long, an out-of-phase current appears (even half-wave of the current), the direction of which is opposite to the direction of the current flow in the section of the vibrator h = 0 ... 0.5λ. As a result, in-phase current (Φ≈ + [45 ° ... 180 °]) flows on the main and most part of the vibrator (h = 0 ... 0.5λ), which causes the emission of the main lobes of the antenna radiation pattern in the vertical plane. The out-of-phase current flowing on the smaller part of the vibrator [h = (0.5 ... 0.68) λ] and having a smaller amplitude in the antinode slightly weakens the radiation field of the main part of the vibrator and causes the appearance of side lobes in the vertical plane.

Экспериментально установлено также, что амплитуда тока на запирающем цилиндре 3 линейно уменьшается к концу цилиндра на 5...8 дБ по сравнению с током у основания вибратора (h=0.68λ). Амплитуда тока на внешнем проводнике 5 коаксиального фидера 2, измеренная на участке за запирающим цилиндром 3, вначале несколько возрастает, но везде на 1...20 дБ меньше амплитуды тока у основания вибратора 1. Это подтверждает факт существенного ослабления антенного эффекта фидера в заявленной конструкции несимметричной вибраторной антенны.It was also established experimentally that the amplitude of the current on the locking cylinder 3 decreases linearly by the end of the cylinder by 5 ... 8 dB compared with the current at the base of the vibrator (h = 0.68λ). The amplitude of the current on the outer conductor 5 of the coaxial feeder 2, measured in the area behind the locking cylinder 3, initially increases slightly, but everywhere is 1 ... 20 dB less than the amplitude of the current at the base of the vibrator 1. This confirms the fact that the antenna effect of the feeder is significantly attenuated in the claimed design unbalanced vibrator antenna.

Сказанное выше подтверждается результатами измерения диаграмм направленности антенны в вертикальной (пл. Е) и горизонтальной (пл. Н) плоскостях, которые представлены на фиг.4-5. Из них следует, что угол места максимумов главных лепестков диаграммы направленности в вертикальной плоскости составляет 10°. В максимуме главных лепестков коэффициент усиления антенны равен Gm=6.25 дБ, в направлении горизонта - Gг=5.25 дБ. Для значения h=0.64λ эти значения составляют: Gm=8.2 дБ, Gг=7.2 дБ.The above is confirmed by the measurement results of the antenna patterns in the vertical (square E) and horizontal (square H) planes, which are presented in figure 4-5. It follows from them that the elevation angle of the maxima of the main lobes of the radiation pattern in the vertical plane is 10 °. At the maximum of the main lobes, the antenna gain is G m = 6.25 dB, in the horizontal direction - G g = 5.25 dB. For the value h = 0.64λ, these values are: G m = 8.2 dB, G g = 7.2 dB.

Таким образом, выполнение несимметричной вибраторной антенны согласно изобретению позволяет также увеличить коэффициент усиления антенны по сравнению с четвертьволновым вибратором над идеально проводящим экраном в направлении горизонта не менее чем на ΔGг=5.25-1.9=3.35 дБ, а под малыми углами места

Figure 00000002
Thus, the implementation of the asymmetric vibrator antenna according to the invention also allows to increase the antenna gain compared to a quarter-wave vibrator above a perfectly conducting screen in the horizontal direction by at least ΔG g = 5.25-1.9 = 3.35 dB, and at small elevation angles
Figure 00000002

В горизонтальной плоскости (пл. Н) диаграмма направленности антенны (фиг.5) имеет форму, близкую к круговой. Неравномерность диаграммы не превышает 0.6 дБ в пределах 360°.In the horizontal plane (square H), the antenna pattern (Fig. 5) has a shape close to circular. The unevenness of the diagram does not exceed 0.6 dB within 360 °.

Выполнение несимметричной вибраторной антенны в виде вертикального вибратора высотой h=(0.64...0.68)λ, подключенного к внутреннему проводнику питающего коаксиального фидера, на внешний проводник которого с зазором надет запирающий цилиндр длиной lц=(0.18...0.20)λ, закороченный с внешним проводником у основания вибратора, и введение в антенну реактивного шлейфа в виде отрезка коаксиальной линии, подключенного параллельно фидеру и имеющего длину lш=(0.20...0.24)λ, позволяет улучшить согласование вертикального вибратора с коаксиальным фидером и увеличить коэффициент усиления антенны в направлении горизонта и под малыми углами места на 1.05...3.35 дБ.Performing a monopole antenna in a vertical vibrator on which the outer conductor with a gap put on the locking cylinder of length l c = (0.18 ... 0.20) λ height h = (0.64 ... 0.68) λ , connected to the inner conductor of the feed coaxial feeder, with an outer conductor shorted at the base of the vibrator, and the introduction of the reactive loop antenna in the form of the coaxial line connected parallel to the feeder and having a length l w = (0.20 ... 0.24) λ, it allows to improve the matching with the coaxial vertical vibrator feeder and increase five antenna gain toward the horizon, and at small elevation angles by 1.05 ... 3.35 dB.

ЛитератураLiterature

1. Марков К.Т., Сазонов Д.М. Антенны, М., Энергия, 1975 г., стр.342.1. Markov K.T., Sazonov D.M. Antennas, M., Energy, 1975, p. 342.

2. Ротхаммель К., Антенны, т.2, Минск, 2001 г., стр.103.2. Rothammel K., Antennas, vol. 2, Minsk, 2001, p. 103.

3. Mitsumo Taguchi and other. Sleeve antenna with ground wires. IEEE Trans on Antennas and Propagat., v.39, №1, January 1991, p.5.3. Mitsumo Taguchi and other. Sleeve antenna with ground wires. IEEE Trans on Antennas and Propagat., V. 39, No. 1, January 1991, p. 5.

Claims (1)

Несимметричная вибраторная антенна, содержащая вертикальный вибратор, коаксиальный фидер, внутренний проводник которого подключен к основанию вертикального вибратора, и запирающий цилиндр, надетый с зазором на внешний проводник коаксиального фидера и соединенный с ним у основания вертикального вибратора, отличающаяся тем, что введен реактивный шлейф, выполненный в виде короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии, имеющей волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению коаксиального фидера, подключенного параллельно коаксиальному фидеру у основания вертикального вибратора, при этом размеры вертикального вибратора, реактивного шлейфа и запирающего цилиндра выбраны из соотношений: высота вертикального вибратора (0,64-0,68)λ, длина реактивного шлейфа (0,2-0,24)λε, длина запирающего цилиндра (0,18-20)λ, где λ - рабочая длина волны; λε - длина волны в коаксиальной линии реактивного шлейфа с учетом диэлектрической проницаемости ε заполнителя.An asymmetric vibrating antenna containing a vertical vibrator, a coaxial feeder, the inner conductor of which is connected to the base of the vertical vibrator, and a locking cylinder, put on with a gap on the outer conductor of the coaxial feeder and connected to it at the base of the vertical vibrator, characterized in that a reactive loop is made, made in the form of a short-circuited segment of a coaxial line having a wave impedance equal to the wave impedance of a coaxial feeder connected in parallel to the coax cial feeder at the base of the vertical vibrator, wherein the dimensions of the vertical vibrator jet plume and the locking cylinder are selected from the relations of the vertical height of the vibrator (0,64-0,68) λ, the length of the jet plume (0,2-0,24) λ ε , the length of the locking cylinder (0.18-20) λ, where λ is the working wavelength; λ ε is the wavelength in the coaxial line of the jet plume taking into account the dielectric constant ε of the filler.
RU2006112881/09A 2006-04-17 2006-04-17 Monopole antenna RU2313163C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112881/09A RU2313163C1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Monopole antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112881/09A RU2313163C1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Monopole antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2313163C1 true RU2313163C1 (en) 2007-12-20

Family

ID=38917348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006112881/09A RU2313163C1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Monopole antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2313163C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448395C1 (en) * 2010-12-22 2012-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Conical asymmetric vibrator
RU2533867C1 (en) * 2013-04-05 2014-11-20 Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Compact wide range conical asymmetric vibrator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАРКОВ Г.Т. и др. Антенны. - М.: Энергия, 1975, с.342, рис.9-5в. РОТХАММЕЛЬ К. Антенны, т.1. - Минск: Наш город, 2001, с.369, рис.19.28. ИЛЬНИЦКИЙ Л.Я. и др. Антенные устройства аэропортов гражданской авиации. - М.: Транспорт, 1983, с.171, рис.8.5в. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448395C1 (en) * 2010-12-22 2012-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Conical asymmetric vibrator
RU2533867C1 (en) * 2013-04-05 2014-11-20 Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Compact wide range conical asymmetric vibrator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5999132A (en) Multi-resonant antenna
KR100810291B1 (en) Small Broadband Monopole Antenna with Electromagnetically Coupled Feed
Lee et al. Ultra wideband microstrip diamond slotted patch antenna with enhanced bandwidth
US7791554B2 (en) Tulip antenna with tuning stub
Tran et al. A compact wideband omnidirectional circularly polarized antenna using TM 01 mode with capacitive feeding
CN110199431B (en) Broadband antenna balun
Chen et al. Enhanced radiation from a horizontal dipole closely placed above a PEC ground plane using a parasitic strip
Yadav et al. Design of rectangular microstrip patch antenna with DGS at 2.45 GHz
Ghobadi et al. A novel band-notched planar monopole antenna for ultrawideband applications
US20120068901A1 (en) Multiband and broadband antenna using metamaterials, and communication apparatus comprising the same
US20120056788A1 (en) Multiband and broadband antenna using metamaterials, and communication apparatus comprising the same
RU2313163C1 (en) Monopole antenna
CN210111029U (en) Dual-band antenna and aircraft
Thomas et al. Ultrawideband planar disc monopole
Xiong et al. A broadband low profile patch antenna of compact size with three resonances
Elsayed et al. Compact wide band antenna for millimetric communications
Kyi et al. Analysis of electrically small size conical antennas
TW201201454A (en) Double-Vee dual-band antenna
Zhao et al. Design of a metamaterial-inspired size-reduced wideband loop antenna with frequency scanning characteristic
US20170294711A1 (en) Method of improving bandwidth of antenna using transmission line stub
Brar et al. Rotated quadrilateral dipole UWB antenna for wireless communication
JP2011199350A (en) Antenna
RU2356140C1 (en) Log-periodic vibrator antenna
Khumanthem et al. Design and implementation of broadband whip monopole antenna for vehicular application
Kyi et al. Study of broadband small size conical antennas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110418