RU2646534C1 - Broadband antenna of very high frequency band - Google Patents
Broadband antenna of very high frequency band Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646534C1 RU2646534C1 RU2017100739A RU2017100739A RU2646534C1 RU 2646534 C1 RU2646534 C1 RU 2646534C1 RU 2017100739 A RU2017100739 A RU 2017100739A RU 2017100739 A RU2017100739 A RU 2017100739A RU 2646534 C1 RU2646534 C1 RU 2646534C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pmc
- antenna
- turns
- height
- range
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 108010068991 arginyl-threonyl-prolyl-prolyl-prolyl-seryl-glycine Proteins 0.000 description 10
- 101100083742 Caenorhabditis elegans pmk-1 gene Proteins 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и, в частности, широкополосная антенна (ШПА) ультракоротковолнового (УКВ) диапазона предназначена для использования совместно с диапазонными УКВ радиостанциями.The invention relates to radio engineering, in particular to antenna technology, and, in particular, an ultra-short-wave (VHF) broadband antenna (ShAA) for use in conjunction with VHF radio stations.
Известна ШПА по патенту Франции №2446090, опубл. 25.04.1975 г. Антенна аналог состоит из биконического вибратора. К основанию каждого из конусов подключены логоспиральные проводники. Коаксиальный фидер подключен центральным проводником к вершине одного из конусов, а экранной оболочкой к вершине другого конуса.Known ShPA French patent No. 2446090, publ. 04/25/1975 The analogue antenna consists of a biconical vibrator. Logospiral conductors are connected to the base of each of the cones. The coaxial feeder is connected by the central conductor to the top of one of the cones, and the screen sheath to the top of the other cone.
Недостатком аналога является относительно узкий диапазон рабочих частот.The disadvantage of an analogue is the relatively narrow range of operating frequencies.
Известна также ШПА по патенту РФ №2207673, опубл. 27.06.2003 г. Антенна состоит из полого металлического конуса (ПМК) и расположенного над его вершиной параллельно плоскости основания проводника в форме однозаходной плоской спирали и коаксиального фидера, подключенного к ПМК.ShPA is also known according to the patent of the Russian Federation No. 2207673, publ. June 27, 2003. The antenna consists of a hollow metal cone (PMC) and a conductor located above its top parallel to the plane of the base of the conductor in the form of a one-way flat spiral and a coaxial feeder connected to the PMC.
Недостатком данного аналога является относительно узкий диапазон рабочих частот.The disadvantage of this analogue is the relatively narrow range of operating frequencies.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к заявленной ШПА является ненаправленная ШПА по патенту РФ №2535178 от 10.12.2014 г.The closest analogue (prototype) in technical essence to the claimed silica gel is the omnidirectional silica gel according to the patent of the Russian Federation No. 2535178 dated 12/10/2014.
Антенна-прототип состоит из полого металлического конуса (ПМК) высотой Н и с углом при вершине α. ПМК установлен вертикально над проводящей поверхностью (ПП) и обращен к ней вершиной. В полости ПМК установлен спиральный проводник (СП) в виде конической спирали высотой НС и с углом β при вершине. Вершина конической спирали подключена к внутренней поверхности ПМК у его вершины. Коаксиальный фидер подключен центральным проводником к вершине ПМК, а экранной оболочкой к ПП.The prototype antenna consists of a hollow metal cone (PMC) of height H and with an angle at the apex α. The PMC is mounted vertically above the conductive surface (PP) and faces the top. A spiral conductor (SP) is installed in the PMC cavity in the form of a conical spiral with a height of H C and an angle β at the apex. The top of the conical spiral is connected to the inner surface of the PMC at its top. The coaxial feeder is connected by the central conductor to the top of the PMK, and the screen sheath to the PP.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
относительно малый рабочий диапазон частот по согласованию, характеризуемый величиной коэффициента бегущей волны (КБВ).relatively small working frequency range by agreement, characterized by the value of the traveling wave coefficient (KBW).
Целью изобретения является разработка широкополосной антенны УКВ диапазона, обеспечивающей расширение диапазона рабочих частот в низкочастотную область.The aim of the invention is the development of a broadband VHF antenna, providing an extension of the operating frequency range in the low frequency region.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной ШПА УКВ диапазона, содержащей ПМК высотой Н и с углом при вершине α, установленный вертикально над ПП и обращенный к ней вершиной, спиральный проводник (СП), установленный в полости ПМК, и коаксиальный фидер, подключенный центральным проводником к вершине ПМК, а экранной оболочкой к ПП, ПМК разделен диэлектическим зазором (ДЗ) Δ на нижнюю высотой hH и верхнюю высотой hB части. СП выполнен с возможностью коммутации числа его витков и подключен одним концом к примыкающей к ДЗ кромке нижней части ПМК. N≥2 витков СП снабжены выводами, которые подключены к соответствующим N входам коммутатора витков СП. Высокочастотный (в.ч.) выход коммутатора подключен к примыкающей к ДЗ кромке нижней части ПМК. N - разрядный управляющий вход коммутатора подключен к управляющему выходу радиостанции.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known silos of the VHF range, containing a PMC of height N and with an angle at the apex α, mounted vertically above the PC and facing the apex, a spiral conductor (SP) installed in the PMC cavity and a coaxial feeder connected the central conductor to the top of the PMC, and the shield to the PP, the PMC is divided by a dielectric gap (DZ) Δ into a lower height h H and an upper height h B part. The joint venture is made with the possibility of switching the number of its turns and is connected at one end to the edge of the lower part of the PMC adjacent to the DZ. N≥2 turns of SPs are equipped with leads that are connected to the corresponding N inputs of the switch of turns of SPs. The high-frequency (including) output of the switch is connected to the edge of the lower part of the PMK adjacent to the DZ. N - bit control input of the switch is connected to the control output of the radio station.
Высота Н ПМК выбрана из условия Н≥0,2λmax, где λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона волн антенны. Соотношение высот hH и hB выбрано в пределах hH/hB=0,4-0,55, а угол α выбран в интервале α=80°-100°. СП установлен в полости верхней части ПМК.The height H of the PMC is selected from the condition H≥0,2λ max , where λ max is the maximum wavelength of the working range of the antenna waves. The ratio of the heights h H and h B is selected in the range h H / h B = 0.4-0.55, and the angle α is selected in the range α = 80 ° -100 °. The joint venture is installed in the cavity of the upper part of the PMC.
Благодаря новой совокупности существенных признаков при работе антенны в диапазоне частот путем коммутации числа витков СП, подключенных к ДЗ, обеспечивается изменение электрической высоты конического излучателя, что позволяет повышать качество согласования и, следовательно, обеспечивает расширение диапазона рабочих частот в низкочастотную область.Due to the new set of essential features when operating the antenna in the frequency range by switching the number of turns of the joint venture connected to the remote sensing element, the electric height of the conical radiator is changed, which improves the quality of matching and, therefore, provides an extension of the operating frequency range to the low-frequency region.
Заявленная антенна поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed antenna is illustrated by drawings, which show:
на фиг. 1 - общий вид антенны;in FIG. 1 - general view of the antenna;
на фиг. 2 - электрическая схема коммутатора;in FIG. 2 - electrical circuit of the switch;
на фиг. 3 - рисунок, поясняющий работу антенны;in FIG. 3 is a drawing explaining the operation of the antenna;
на фиг. 4 - эквивалентная схема антенны;in FIG. 4 is an equivalent antenna circuit;
на фиг. 5 - результаты сравнительных измерений;in FIG. 5 - results of comparative measurements;
качества согласования – КБВ.quality approval - IPM.
Заявленная ШПА УКВ диапазона, показанная на фиг. 1, состоит из ПМК 1 высотой Н и с углом α при вершине. ПМК 1 установлен вертикально над ПП 2 и обращен к ней вершиной. С помощью диэлектрического зазора 3, выполненного, например, в виде диэлектрической вставки толщиной Δ, ПМК 1 электрически разделен на две части: нижнюю 4 высотой hH и верхнюю 5 высотой hB. В полости верхней части 5 ПМК 1 установлен СП 6 в виде многовитковой катушки индуктивности. В общем случае СП 6 может быть установлен и в полости нижней части ПМК 1. Выбор места установки СП 6 определяется из конструктивных соображений. N≥2 витков СП 6 снабжены выводами 61-6N, которые подключены к соответствующим N входам коммутатора 7 СП 6 (на фиг. 1 показано пять выводов, т.е. N=5). Выводами 61-6N могут быть снабжены все витки или некоторые из них. Выбор числа N витков, снабженных выводами 61-6N, определяют, исходя из условия сохранения требуемого качества согласования в рабочем диапазоне частот.The claimed VHF VHF range shown in FIG. 1, consists of a
В.ч. выход 7.1 коммутатора 7 подключен (точка «к») к примыкающей к ДЗ 3 кромке верхней части 5 ПМК 1. N-разрядный управляющий вход 7.2, коммутатора 7 с помощью N-разрядной шины 8 через отверстие 9 в ПМК 1 подключен к управляющему выходу радиостанции (на фиг. 1, 2 не показана).V.ch. the output 7.1 of the
Вход 6.6 СП 6 через отверстие 10 в ДЗ 3 подключен к примыкающей к ДЗ 3 кромке нижней части 4 ПМК 1 (точка «а»).Input 6.6
Коммутатор 7 предназначен для подключения (отключения) соответствующего числа витков СП 6, в цепь в.ч. тока ПМК 1 в зависимости от поддиапазона рабочих частот, в пределах которого работает радиостанция. Электрическая схема коммутатора может быть реализована различным образом, в частности, как показано на фиг. 2. Коммутатор 7 состоит из N автоматических переключателей 7.31-7.3N (на фиг. 2 N=5), с помощью которых изменяют номинал индуктивности СП 6, включаемого в в.ч. цепь ПМК 6. Управляющий сигнал на подключение (отключение) соответствующего контакта 7.4 автоматического переключателя 7.3 поступает по N-разрядному кабелю 8 на исполнительный элемент 7.5 от управляющего выхода радиостанции (на фиг. 1, 2 не показана).The
Коаксиальный фидер 11 подключен центральным проводником к вершине ПМК 1 (точка «в»), а экранной оболочкой к ПП 2 (точки «с»).
Заявленная антенна работает следующим образом.The claimed antenna operates as follows.
При включении радиостанции в сечении точек «с-в» подключения коаксиального фидера 11 (см. фиг. 2) возбуждается ЭДС. В зависимости от выбранного поддиапазона рабочих частот по N-разрядной шине 8 поступает управляющий сигнал на подключение соответствующей группы витков СП 6. На фиг. 2 показано, в частности, что замкнут контакт 7.4 автоматического переключателя 7.33. Это означает, что в цепь в.ч. тока включено индуктивное сопротивление XL части СП 6 от точки «а» до точки подключения вывода 7.2 (см. также фиг. 4).When you turn on the radio in the section of the points "c-in" connecting the coaxial feeder 11 (see Fig. 2) EMF is excited. Depending on the selected operating frequency sub-band, a control signal is supplied via the N-
Под действием возбуждающей ЭДС в.ч. ток проводимости Iпр протекает от точки «в» по образующей внешней поверхности нижней части 4 ПМК 1, затем по ее верхней кромке до точки «в» подключения вывода 6.6 СП 6 (см. фиг. 3 и фиг. 1). Затем в.ч. ток протекает по проводникам подключенных витков и через замкнутый контакт к точке «к» подключения СП 6 к кромке верхней части 5 ПМК 1. Далее в.ч. ток проводимости протекает по образующей внешней поверхности верхней части 5 ПМК 1 и от ее верхней кромки замыкается токами смещения I см на ПП 2, протекает по ней токами проводимости к точкам «с-с» подключения экранной оболочки коаксиального фидера 11 (см. фиг. 3).Under the influence of exciting emf the conductivity current I pr flows from point “c” along the generatrix of the outer surface of the
Таким образом, эквивалентная схема антенны, показанная на фиг. 4, состоит из последовательно включенных: комплексного сопротивления ZH нижней части 4 ПМК 1, реактивного сопротивления индуктивного характера подключенных витков СП 6 и комплексного сопротивления ZB верхней части 5 СП 6. Коммутируя число витков, включенных в цепь в.ч. тока можно изменять величины XL и, следовательно, оказывается возможным в широком диапазоне рабочих частот антенны сдвигать рабочий диапазон по согласованию в низкочастотную область; сохраняя тем самым требуемый уровень КБВ, который для УКВ радиостанций принимают на уровне КБВ≥0,4.Thus, the equivalent antenna circuit shown in FIG. 4, consists of series-connected: the complex resistance Z H of the
Соотношения элементов конструкции ШПА УКВ диапазона, при которых достигается указанный технический результат, были определены экспериментально и составили:The ratio of the structural elements of the silo VHF range, at which the specified technical result is achieved, were determined experimentally and amounted to
hH/hB=0,4-0,55; Н≥0,2 λmax; α=80°-100°; число витков N СП 6 выбирают исходя из возможности достижения величины индуктивного сопротивления XL, обеспечивающего эквивалентное увеличение электрической высоты ПМК, при которой сохраняется величина КБВ≥0,4. В заявленной антенне общая длина провода СП 6 составляет (2,5-4) Н.h H / h B = 0.4-0.55; H≥0.2 λ max ; α = 80 ° -100 °; the number of
Оптимальными конструктивными параметрами являются средние значения указанных выше интервалов этих параметров.The optimal design parameters are the average values of the above intervals of these parameters.
Экспериментальная проверка возможности достижения указанного технического результата была выполнена путем сравнительных измерений качества согласования (КБВ) заявленной ШПА при следующих условиях:An experimental verification of the feasibility of achieving the specified technical result was carried out by comparative measurements of the quality of coordination (KBM) of the declared silo under the following conditions:
Для заявленной ШПА: λmax=2 м; волновое сопротивление фидера ρф=50 Ом; Н=0,4 м; hH=0,2 м; hB=0,2 м; длина провода витков составила 2,5 м; число витков N=8, диаметр провода - 2 мм; α=80°; диэлектрическая вставка из стеклотекстолита Δ=5 мм.For the claimed silos: λ max = 2 m; feeder wave resistance ρ f = 50 Ohm; H = 0.4 m; h H = 0.2 m; h B = 0.2 m; the wire length of the turns was 2.5 m; number of turns N = 8, wire diameter - 2 mm; α = 80 °; fiberglass dielectric insert Δ = 5 mm.
Для прототипа: λmax=2 м; ρф=50 Ом; Н-0,4 м; α=80°; длина провода витков составила 1,5 м; диаметр провода 2 мм.For the prototype: λ max = 2 m; ρ f = 50 Ohms; H-0.4 m; α = 80 °; the wire length of the turns was 1.5 m;
Результаты измерений, приведенные на фиг. 5, дают основание для следующих выводов. При равных физических высотах заявленной ШПА и прототипа у заявленной антенны уровень КБВ≥4 обеспечивается, начиная с электрического размера Н/λ=0,12 у прототипа с Н/λ=0,19. Расширение рабочего диапазона антенны по согласованию в область более низких частот обеспечивается за счет трехкратного изменения числа витков СП 6 и, следовательно, значений реактивных сопротивлений включенных в цепь в.ч. токов, без увеличения физической высоты Н ПМК.The measurement results shown in FIG. 5, provide the basis for the following conclusions. With equal physical heights of the declared silos and the prototype of the declared antenna, the level of KBV≥4 is provided, starting with the electrical size N / λ = 0.12 of the prototype with N / λ = 0.19. The extension of the working range of the antenna as agreed to the lower frequency region is ensured by a threefold change in the number of turns of
Полученные результаты сравнительных измерений подтверждают возможность достижения указанного технического результата при использовании заявленной ШПА.The obtained results of comparative measurements confirm the feasibility of achieving the specified technical result when using the claimed silo.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100739A RU2646534C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Broadband antenna of very high frequency band |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100739A RU2646534C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Broadband antenna of very high frequency band |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2646534C1 true RU2646534C1 (en) | 2018-03-05 |
Family
ID=61568823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100739A RU2646534C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Broadband antenna of very high frequency band |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2646534C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3987456A (en) * | 1974-08-01 | 1976-10-19 | Lignes Telegraphiques Et Telephoniques | Wide relative frequency band and reduced size-to-wavelength ratio antenna |
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 |
RU2535178C1 (en) * | 2013-07-05 | 2014-12-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Nondirectional broadband antenna |
RU2538909C1 (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Ultra-short wave band dipole |
-
2017
- 2017-01-10 RU RU2017100739A patent/RU2646534C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3987456A (en) * | 1974-08-01 | 1976-10-19 | Lignes Telegraphiques Et Telephoniques | Wide relative frequency band and reduced size-to-wavelength ratio antenna |
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 |
RU2535178C1 (en) * | 2013-07-05 | 2014-12-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Nondirectional broadband antenna |
RU2538909C1 (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Ultra-short wave band dipole |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3568206A (en) | Transmission line loaded annular slot antenna | |
RU2448395C1 (en) | Conical asymmetric vibrator | |
CN110199431B (en) | Broadband antenna balun | |
US7791554B2 (en) | Tulip antenna with tuning stub | |
CA2764005A1 (en) | A compact ultra wide band antenna for transmission and reception of radio waves | |
CA1311554C (en) | Ultra-broadband linearly polarized biconical antenna | |
RU2646534C1 (en) | Broadband antenna of very high frequency band | |
Yazdanifard et al. | Ultra-wideband small square monopole antenna with variable frequency band-notch function | |
US2567260A (en) | Antenna with dielectric casing | |
JP2008228257A (en) | Antenna unit | |
RU2313163C1 (en) | Monopole antenna | |
RU2535178C1 (en) | Nondirectional broadband antenna | |
US4464665A (en) | Slotted cable antenna structure | |
RU2589774C2 (en) | Annular slit antenna | |
Mohammadirad et al. | Design and implementation of a new UWB microstrip antenna | |
RU2654903C1 (en) | Annular slit antenna | |
KR100676178B1 (en) | Coaxial Dipole Antenna Structure with Coaxial Line | |
RU2535177C1 (en) | Conical ultra-short wave antenna | |
RU2538909C1 (en) | Ultra-short wave band dipole | |
RU2046470C1 (en) | Antenna | |
RU2058635C1 (en) | Antenna | |
RU2448383C1 (en) | Matching balancing transformer | |
Ojaroudi et al. | Application of the protruded structures to design an UWB slot antenna with band-notched characteristic | |
RU2336613C2 (en) | Antenna | |
KR200228002Y1 (en) | Wideband Sleeve Antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200111 |