RU2656034C1 - Broadband antenna - Google Patents

Broadband antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2656034C1
RU2656034C1 RU2017126311A RU2017126311A RU2656034C1 RU 2656034 C1 RU2656034 C1 RU 2656034C1 RU 2017126311 A RU2017126311 A RU 2017126311A RU 2017126311 A RU2017126311 A RU 2017126311A RU 2656034 C1 RU2656034 C1 RU 2656034C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
antennas
segment
rods
height
Prior art date
Application number
RU2017126311A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Дмитриевич Ганзий
Иван Петрович Егоров
Сергей Петрович Приходько
Георгий Иванович Трошин
Иван Валерьевич Хромов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственный центр"Вигстар"
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 Акционерное общество "Научно-производственный центр"Вигстар" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственный центр"Вигстар"
Priority to RU2017126311A priority Critical patent/RU2656034C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656034C1 publication Critical patent/RU2656034C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/18Vertical disposition of the antenna

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to antenna equipment. Two analogous antennas with counterweights and broadband decoupling devices and triplexer are introduced into the device. Moreover, two analogous antennas with counterweights and broadband decoupling devices are collinear with the first one and have the dimensions, which correspond to the wavelengths of the neighboring ranges. Lower and upper antennas are hollow. Corresponding inputs of the triplexer are connected to the outputs of the respective antennas, coaxial cables are passed inside the lower and upper hollow rods of each antenna. Counterweights have at least 12 radial wires of the length, which is equal to the total height of the corresponding partial antenna. Angle of the arrangement of the counterbalances relative to the axis of the antennas is 90°. Broadband decoupling devices are formed by means of alternation of inductances, which are connected in tandem to each other with the corresponding coaxial cables. And the inductances are made by means of winding the corresponding coaxial cable onto the dielectric frames or by means of threading the high-frequency magnetic rings, for example the ferrite ones, onto the sections of the corresponding coaxial cable, which are located between the hollow rods of adjacent antennas.
EFFECT: technical result consists in expanding the working bank.
1 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Предлагаемое изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в качестве широкополосной антенны для установки на стационарных и подвижных объектах, в том числе узлах связи.The present invention relates to radio communications technology and can be used as a broadband antenna for installation on stationary and mobile objects, including communication centers.

Уровень техникиState of the art

Известна двухчастотная антенна, патент РФ Н №2066080, H01Q 9/18 от 27.08.1996 г., содержащая вертикальный вибратор с шунтом, выполненным из отрезка многопроводной линии, где к нижнему концу вертикального вибратора подключен источник питания и присоединены нижние концы проводников многопроводной линии, отличающаяся тем, что проводники отрезка многопроводной линии размещены равномерно вокруг вертикального вибратора на одинаковом расстоянии от него и на расстоянии 1/4 длины волны, соответствующей верхней рабочей частоте, от их верхних концов соединены между собой проводящей перемычкой, причем длина вертикального вибратора равна 5/8 длины волны, соответствующей нижней рабочей частоте, а длина отрезка многопроводной линии равна 5/8 длины волны, соответствующей верхней рабочей частоте, и кроме того, диаметры проводников отрезка многопроводной линии равны диаметру вертикального вибратора, расстояние между их осями и осью вертикального вибратора не превышает двух диаметров вертикального вибратора, количество проводников отрезка многопроводной линии кратно двум и эти проводники попарно расположены в диаметрально расположенных плоскостях.Known two-frequency antenna, patent of the Russian Federation N No. 2066080, H01Q 9/18 from 08/27/1996, containing a vertical vibrator with a shunt made from a segment of a multi-wire line, where a power source is connected to the lower end of the vertical vibrator and the lower ends of the multi-wire lines are connected, characterized in that the conductors of the multi-wire line segment are placed evenly around a vertical vibrator at the same distance from it and at a distance of 1/4 of the wavelength corresponding to the upper working frequency, from their upper ends connected They are interconnected by a conducting jumper, and the length of the vertical vibrator is 5/8 of the wavelength corresponding to the lower working frequency, and the length of the multi-wire line is 5/8 of the wavelength corresponding to the upper working frequency, and in addition, the diameters of the conductors of the multi-wire line are equal to the diameter vertical vibrator, the distance between their axes and the axis of the vertical vibrator does not exceed two diameters of the vertical vibrator, the number of conductors of a segment of a multi-wire line is a multiple of two and these conductors are pairwise located in diametrically located planes.

Технические проблемы: ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что антенна работает в узком диапазоне частот.Technical problems: limited functionality due to the fact that the antenna operates in a narrow frequency range.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является антенна, авторское свидетельство №1601670, H01Q 9/18 от 23.10.1990 г., фиг. 1. Устройство содержит вертикальный штырь, выполненный в виде двух стержней 1 и 2, проводящую трубу, выполненную в виде трех отрезков 3, 4, 5, горизонтальный экран 6, коаксиальный фидер (не показан), цилиндрическую спираль 7 и диэлектрический цилиндр 8. Стержни 1 и 2 соосны. Отрезки 3, 4, 5 установлены соосно со стержнями 1 и 2 и соосно с цилиндрической спиралью 7 и диэлектрическим цилиндром 8. Верхний отрезок 3 соединен нижним концом с верхним концом цилиндрической спирали 7, которая нижним концом через проводящую перемычку 9 соединена с верхним концом нижнего стержня 2. Нижний отрезок 5 соединен с горизонтальным экраном 6. Нижний стержень 2 соединен с центральным проводником коаксиального фидера, внешний проводник которого соединен с горизонтальным экраном 6. На нижних частотах диапазона антенна работает как четвертьволновый несимметричный вибратор со смещенной точкой питания и включенной индуктивностью. Указанный несимметричный вибратор образован внешними поверхностями верхнего и нижнего отрезков. На верхних частотах диапазона антенна работает как полуволновый вибратор со смещенной точкой питания. Указанный полуволновый вибратор образован верхней частью верхнего стержня, выступающей выше верхнего конца верхнего отрезка, и внешней поверхностью верхнего отрезка. Общая высота антенны равна 0,125λн где λн - длина волны, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона. Антенна имеет КБВ не менее 0,4 в шестикратной полосе частот. Антенна заармирована в стеклопластиковый корпус (не показан), являющийся несущей конструкцией антенны.Closest to the proposed invention in technical essence is the antenna, copyright certificate No. 1601670, H01Q 9/18 from 10.23.1990, FIG. 1. The device contains a vertical pin made in the form of two rods 1 and 2, a conductive pipe made in the form of three segments 3, 4, 5, a horizontal screen 6, a coaxial feeder (not shown), a cylindrical spiral 7 and a dielectric cylinder 8. Rods 1 and 2 are coaxial. Sections 3, 4, 5 are installed coaxially with rods 1 and 2 and coaxially with a cylindrical spiral 7 and a dielectric cylinder 8. The upper segment 3 is connected with the lower end to the upper end of the cylindrical spiral 7, which is connected through the conductive jumper 9 to the upper end of the lower rod 2. The lower segment 5 is connected to the horizontal screen 6. The lower rod 2 is connected to the central conductor of the coaxial feeder, the outer conductor of which is connected to the horizontal screen 6. At the lower frequencies of the range, the antenna operates as a quad unbalanced wave vibrator with a biased supply point and inductance switched on. The specified asymmetric vibrator is formed by the outer surfaces of the upper and lower segments. At the higher frequencies of the range, the antenna acts as a half-wave vibrator with a biased supply point. The specified half-wave vibrator is formed by the upper part of the upper rod protruding above the upper end of the upper segment, and the outer surface of the upper segment. The total antenna height is 0.125λ n where λ n is the wavelength corresponding to the lower frequency of the operating range. The antenna has a CBM of at least 0.4 in the six-fold frequency band. The antenna is reinforced in a fiberglass case (not shown), which is the supporting structure of the antenna.

Верхний стержень 1 закреплен в верхнем отрезке 3 посредством диэлектрического цилиндра 8, который является также опорой для цилиндрической спирали 7. В кольцевых щелях между отрезками 5 и 4 и отрезком 3 и цилиндрической спиралью 7 размещены диэлектрические кольца (не показаны).The upper rod 1 is fixed in the upper segment 3 by means of a dielectric cylinder 8, which is also a support for the cylindrical spiral 7. In the annular slots between the segments 5 and 4 and the segment 3 and the cylindrical spiral 7 are placed dielectric rings (not shown).

Антенна имеет следующие параметры: высота антенны 0,125λн; диаметр антенны 0,0018λн, высота отрезков 4 и 5 около 0,02λн, ширина кольцевой щели между отрезками 3 и 4 около 0,0017λн, высота цилиндрической спирали 7 около 0,017λн, высота отрезка 3 - 0,047λн„ высота нижнего стержня 2 - 0,047λн, высота верхнего стержня 1 - 0,077λн, где λн - длина волны, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона.The antenna has the following parameters: antenna height 0.125λ n ; the antenna diameter is 0.0018λ n , the height of segments 4 and 5 is about 0.02λ n , the width of the annular gap between segments 3 and 4 is about 0.0017λ n , the height of the cylindrical spiral 7 is about 0.017λ n , the height of the segment 3 is 0.047λ n „height the lower rod 2 is 0.047λ n , the height of the upper rod 1 is 0.077λ n , where λ n is the wavelength corresponding to the lower frequency of the operating range.

Антенна работает следующим образом. На нижних частотах рабочего диапазона бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии, распространяющаяся по коаксиальному фидеру, и далее между внутренней поверхностью отрезка 5 и стержнем 2, возбуждает волну тока на внешних поверхностях отрезка 5 и отрезка 3, соединенного со стержнем 2 через цилиндрическую спираль 7, а также отрезка 4, связанного с отрезком 3 через конструктивную емкость, образованную внутренней поверхностью отрезка 3, диэлектрическим цилиндром 8 и нижней частью стержня 1.The antenna works as follows. At the lower frequencies of the operating range, a traveling electromagnetic wave of the TEM type in a coaxial line propagating along the coaxial feeder and further between the inner surface of segment 5 and rod 2 excites a current wave on the external surfaces of segment 5 and segment 3 connected to rod 2 through a cylindrical spiral 7 as well as the segment 4 connected with the segment 3 through the structural capacity formed by the inner surface of the segment 3, a dielectric cylinder 8 and the lower part of the rod 1.

Распределение тока вдоль указанных поверхностей подобно распределению тока в известной антенне: Техника сверхвысоких частот, Том I /Под ред. Я.Н. Фельда. - М.: Сов. радио, 1952 г., с. 116-120, рис. IV.10. Индуктивность цилиндрической спирали действует подобно индуктивному шлейфу известной антенны, улучшая согласование на нижней границе частотного диапазона. Антенна излучает вертикально поляризованную электромагнитную волну.The distribution of current along these surfaces is similar to the distribution of current in a known antenna: Microwave Technology, Volume I / Ed. Ya.N. Felda. - M .: Owls. radio, 1952, p. 116-120, fig. IV.10. The inductance of a cylindrical spiral acts like an inductive loop of a known antenna, improving matching at the lower end of the frequency range. The antenna emits a vertically polarized electromagnetic wave.

По мере повышения рабочей частоты возрастает индуктивное сопротивление цилиндрической спирали 7 и уменьшаются емкостные сопротивления трех конструктивных емкостей между отрезками 4 и 5, между отрезком 4 и нижним концом цилиндрической спирали 7, а также между стержнями 1 и 2.As the working frequency increases, the inductance of the cylindrical spiral 7 increases and the capacitances of the three structural capacities between segments 4 and 5, between segment 4 and the lower end of the cylindrical spiral 7, and also between the rods 1 and 2, decrease.

Бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии распространяется между внутренними поверхностями отрезков 5 и 4, цилиндрической спирали 7 и отрезка 3, связанными одна с другой через емкости с малым емкостным сопротивлением и поверхностями стержней 1 и 2, связанных один с другим через емкость с малым емкостным сопротивлением.A traveling electromagnetic wave of the TEM type in a coaxial line propagates between the inner surfaces of segments 5 and 4, a cylindrical spiral 7 and segment 3, connected to each other through containers with low capacitance and the surfaces of the rods 1 and 2, connected to each other through a container with small capacitive resistance.

Увеличение распределенного сопротивления индуктивности коаксиальной линии на участке цилиндрической спирали 7 компенсируется увеличением распределенного сопротивления емкости, вызванной наличием диэлектрического цилиндра 8.The increase in the distributed resistance of the inductance of the coaxial line in the section of the cylindrical spiral 7 is compensated by the increase in the distributed resistance of the capacitance caused by the presence of the dielectric cylinder 8.

Стоячая волна тока возбуждается на верхней части стержня 1, выступающей выше верхнего конца отрезка 3, и на внешней поверхности отрезка 3, общая длина которых близка к половине длины волны на верхней частоте рабочего диапазона. Большое индуктивное сопротивление цилиндрической спирали 7 резко снижает затекание тока на внешние поверхности отрезков 4 и 5.A standing current wave is excited on the upper part of the rod 1, protruding above the upper end of the segment 3, and on the outer surface of the segment 3, the total length of which is close to half the wavelength at the upper frequency of the operating range. The large inductive resistance of the cylindrical spiral 7 dramatically reduces the flow of current on the outer surfaces of segments 4 and 5.

Антенна излучает вертикально поляризованную электромагнитную волну подобно полуволновому вертикальному диполю со смещенной точкой питания, размещенному над горизонтальным экраном.An antenna emits a vertically polarized electromagnetic wave like a half-wave vertical dipole with a biased power point located above a horizontal screen.

Указанные режимы работы антенны обеспечивают согласование антенны с коаксиальным фидером в шестикратном диапазоне частот с КБВ не менее 0,4, что соответствует КСВ не более 2,5.The indicated modes of operation of the antenna ensure matching of the antenna with the coaxial feeder in the six-fold frequency range with a KBM of at least 0.4, which corresponds to a SWR of no more than 2.5.

Технические проблемы: относительно узкая ширина рабочей полосы частот.Technical problems: relatively narrow working bandwidth.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Цель предлагаемого изобретения - расширение рабочей полосы частот.The purpose of the invention is the expansion of the working frequency band.

Техническое решениеTechnical solution

В антенну, содержащую вертикальный штырь, установленный над горизонтальным экраном и соединенный с центральным проводником коаксиального фидера, внешний проводник которого соединен с горизонтальным экраном, цилиндрическую спираль и проводящую трубу, установленную соосно с вертикальным штырем, соединенную с горизонтальным экраном и имеющую высоту менее высоты вертикального штыря, причем проводящая труба выполнена в виде отрезков, вертикальный штырь выполнен в виде двух стержней, расположенных соосно, цилиндрическая спираль, расположенная соосно с ними и соединенная верхним концом с нижним концом верхнего отрезка, а нижним концом - с верхним концом нижнего отрезка, и диэлектрический цилиндр, соединяющий нижний и верхний стержни, верхний отрезок и цилиндрическую спираль, причем диаметр цилиндрической спирали и внешний диаметр диэлектрического цилиндра равны диаметру проводящей трубы, введены две аналогичные антенны с противовесами и широкополосными развязывающими устройствами и триплексер, причем две аналогичные антенны с противовесами и широкополосными развязывающими устройствами установлены соосно с первой и имеют размеры, соответствующие длинам волн соседних диапазонов, нижние и верхние стержни антенн выполнены полыми, соответствующие входы триплексера соединены с выходами соответствующих антенн, коаксиальные кабели пропущены внутри нижних и верхних полых стержней каждой антенны, противовесы имеют не менее 12 радиальных проводов длиной, равной общей высоте соответствующей парциальной антенны, угол расположения противовесов относительно оси антенн 90°, широкополосные развязывающие устройства образованы чередованием индуктивностей, каскадно соединенных между собой соответствующими коаксиальными кабелями, причем индуктивности выполнены намоткой соответствующего коаксиального кабеля на диэлектрические каркасы или нанизыванием высокочастотных магнитных колец, например ферритовых, на участки соответствующего коаксиального кабеля, расположенные между полыми стержнями смежных антенн.An antenna comprising a vertical pin mounted above a horizontal screen and connected to a central conductor of a coaxial feeder, an external conductor of which is connected to a horizontal screen, a cylindrical spiral and a conductive pipe mounted coaxially with a vertical pin connected to a horizontal screen and having a height less than the height of the vertical pin moreover, the conductive pipe is made in the form of segments, the vertical pin is made in the form of two rods arranged coaxially, a cylindrical spiral, located connected coaxially with them and connected by the upper end to the lower end of the upper segment, and the lower end to the upper end of the lower segment, and a dielectric cylinder connecting the lower and upper rods, the upper segment and the cylindrical spiral, the diameter of the cylindrical spiral and the outer diameter of the dielectric cylinder being equal the diameter of the conductive pipe, introduced two similar antennas with balances and broadband decoupling devices and a triplexer, with two similar antennas with balances and broadband decouples The devices are installed coaxially with the first one and have dimensions corresponding to the wavelengths of adjacent ranges, the lower and upper antenna rods are hollow, the corresponding inputs of the triplexer are connected to the outputs of the corresponding antennas, coaxial cables are passed inside the lower and upper hollow rods of each antenna, the balances are at least 12 radial wires with a length equal to the total height of the corresponding partial antenna, the angle of the balances relative to the axis of the antennas 90 °, broadband decoupling devices The properties are formed by alternating inductances cascaded between each other by the corresponding coaxial cables, the inductances being made by winding the corresponding coaxial cable onto dielectric frames or by stringing high-frequency magnetic rings, for example, ferrite rings, onto sections of the corresponding coaxial cable located between the hollow rods of adjacent antennas.

Описание чертежейDescription of drawings

На чертежах показаны: прототип (фиг. 1), широкополосная антенна.The drawings show: prototype (Fig. 1), a broadband antenna.

(фиг. 2).(Fig. 2).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На чертеже фиг. 2 показано предлагаемое устройство. Устройство содержит вертикальный штырь, выполненный в виде двух стержней 1 и 2, проводящую трубу, выполненную в виде трех отрезков 3, 4, 5, горизонтальный экран 6, цилиндрическую спираль 7 и диэлектрический цилиндр 8. Стержни 1 и 2 соосны. Отрезки 3, 4, 5 установлены соосно со стержнями 1 и 2 и соосно с цилиндрической спиралью 7 и диэлектрическим цилиндром 8. Верхний отрезок 3 соединен нижним концом с верхним концом цилиндрической спирали 7, которая нижним концом через проводящую перемычку 9 соединена с верхним концом нижнего стержня 2. Нижний отрезок 5 соединен с горизонтальным экраном 6. Нижний стержень 2 соединен с центральным проводником коаксиального фидера 10, внешний проводник которого соединен с горизонтальным экраном 6. Позиции с 1 по 10 являются низкочастотной антенной 11. Среднечастотная антенна 12, высокочастотная антенна 13 с противовесами соответственно 14 и 15, широкополосные развязывающие устройства, образованные чередованием индуктивностей, каскадно соединенных между собой коаксиальными кабелями 16, причем индуктивности выполнены намоткой соответствующего коаксиального кабеля на диэлектрические каркасы или нанизыванием высокочастотных магнитных колец 17, например ферритовых, на участки коаксиальных кабелей, расположенных между антеннами, в диэлектрических вставках 18. Триплексер 19 соединен своими парциальными входами/выходами с соответствующими коаксиальными кабелями, общий выход/вход триплексера подключен ко входу/выходу радиостанции, на чертеже условно не показанной. Низкочастотная, среднечастотная и высокочастотная антенны аналогичны по своему составу. На нижних частотах диапазона антенна работает как четвертьволновый несимметричный вибратор со смещенной точкой питания и включенной индуктивностью. Указанный несимметричный вибратор образован внешними поверхностями верхнего и нижнего отрезков. На верхних частотах диапазона антенна работает как полуволновой вибратор со смещенной точкой питания. Указанный полуволновой вибратор образован верхней частью верхнего стержня, выступающей выше верхнего конца верхнего отрезка, и внешней поверхностью верхнего отрезка. Общая высота низкочастотной антенны равна 0,125λн1, где λн1 - длина волны, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона низкочастотной антенны. Общая высота среднечастотной антенны равна 0,125λн2, где λн2 - длина волны, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона среднечастотной антенны. Общая высота высокочастотной антенны равна 0,125λн3, где λн3 - длина волны, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона высокочастотной антенны.In the drawing of FIG. 2 shows the proposed device. The device contains a vertical pin, made in the form of two rods 1 and 2, a conductive pipe made in the form of three segments 3, 4, 5, a horizontal screen 6, a cylindrical spiral 7 and a dielectric cylinder 8. The rods 1 and 2 are coaxial. Sections 3, 4, 5 are installed coaxially with rods 1 and 2 and coaxially with a cylindrical spiral 7 and a dielectric cylinder 8. The upper segment 3 is connected with the lower end to the upper end of the cylindrical spiral 7, which is connected through the conductive jumper 9 to the upper end of the lower rod 2. The lower segment 5 is connected to the horizontal screen 6. The lower rod 2 is connected to the central conductor of the coaxial feeder 10, the outer conductor of which is connected to the horizontal screen 6. Positions 1 through 10 are low-frequency antenna 11. Wed a low-frequency antenna 12, a high-frequency antenna 13 with counterweights 14 and 15, respectively, wideband decoupling devices formed by alternating inductances cascaded between themselves by coaxial cables 16, and the inductances are made by winding the corresponding coaxial cable onto dielectric frames or by stringing high-frequency magnetic rings 17, for example on sections of coaxial cables located between the antennas in the dielectric inserts 18. Triplexer 19 is connected by its pa cially inputs / outputs with the respective coaxial cables, the overall output / input tripleksera connected to an input / output station, is not shown in the drawing. Low-frequency, mid-frequency and high-frequency antennas are similar in composition. At the lower frequencies of the range, the antenna operates as a quarter-wave asymmetric vibrator with a biased power point and inductance turned on. The specified asymmetric vibrator is formed by the outer surfaces of the upper and lower segments. At the higher frequencies of the range, the antenna acts as a half-wave vibrator with a biased supply point. The specified half-wave vibrator is formed by the upper part of the upper rod protruding above the upper end of the upper segment, and the outer surface of the upper segment. The total height of the low-frequency antenna is 0.125λ n1 , where λ n1 is the wavelength corresponding to the lower frequency of the operating range of the low-frequency antenna. The total height of the mid-frequency antenna is 0.125λ n2 , where λ n2 is the wavelength corresponding to the lower frequency of the operating range of the mid-frequency antenna. The total height of the high-frequency antenna is 0.125λ n3 , where λ n3 is the wavelength corresponding to the lower frequency of the operating range of the high-frequency antenna.

В каждой антенне верхний стержень 1 закреплен в верхнем отрезке 3 посредством диэлектрического цилиндра 8, который является также опорой для цилиндрической спирали 7. В кольцевых щелях между отрезками 5 и 4 и отрезком 3 и цилиндрической спиралью 7 размещены диэлектрические кольца (не показаны).In each antenna, the upper rod 1 is fixed in the upper segment 3 by means of a dielectric cylinder 8, which is also a support for the cylindrical spiral 7. In the annular slots between the segments 5 and 4 and the segment 3 and the cylindrical spiral 7 are placed dielectric rings (not shown).

Низкочастотная антенна имеет следующие геометрические параметры: высота антенны 0,125λн1 диаметр антенны 0,0018λн1, высота отрезков 4 и 5 около 0,02λн1, ширина кольцевой щели между отрезками 3 и 4 около 0,0017λн1, высота цилиндрической спирали 7 около 0,017λн1, высота отрезка 3 - 0,047λн1, высота нижнего стержня 2 - 0,047λн1, высота верхнего стержня 1 - 0,077λн1. The low-frequency antenna has the following geometric parameters: the antenna height is 0.125λ n1, the antenna diameter is 0.0018λ n1 , the height of segments 4 and 5 is about 0.02λ n1 , the width of the annular gap between segments 3 and 4 is about 0.0017λ n1 , the height of the cylindrical spiral 7 is about 0.017 λ n1 , the height of the segment 3 is 0.047λ n1 , the height of the lower rod 2 is 0.047λ n1 , the height of the upper rod 1 is 0.077λ n1.

Среднечастотная антенна имеет следующие геометрические параметры: высота антенны 0,125λн2, диаметр антенны 0,0018λн2, высота отрезков 4 и 5 около 0,02λн2, ширина кольцевой щели между отрезками 3 и 4 около 0,0017λн2, высота цилиндрической спирали 7 около 0,017λн2, высота отрезка 3 - 0,047λн2 высота нижнего стержня 2 - 0,047λн2, высота верхнего стержня 1 - 0,077λн2.The mid-frequency antenna has the following geometric parameters: the height of the antenna is 0.125λ n2 , the diameter of the antenna is 0.0018λ n2 , the height of segments 4 and 5 is about 0.02λ n2 , the width of the annular gap between segments 3 and 4 is about 0.0017λ n2 , the height of the cylindrical spiral 7 is about 0.017λ n2 , the height of the segment 3 is 0.047λ n2 the height of the lower rod 2 is 0.047λ n2 , the height of the upper rod 1 is 0.077λ n2 .

Высокочастотная антенна имеет следующие геометрические параметры: высота антенны 0,125λн3, диаметр антенны 0,0018λн3, высота отрезков 4 и 5 около 0,02λн3, ширина кольцевой щели между отрезками 3 и 4 около 0,0017λн3, высота цилиндрической спирали 7 около 0,017λн3, высота отрезка 3 - 0,047λн3 высота нижнего стержня 2 - 0,047λн3, высота верхнего стержня 1 - 0,077λн3.A high-frequency antenna has the following geometric parameters: antenna height 0.125λ n3 , antenna diameter 0.0018λ n3 , height of segments 4 and 5 about 0.02λ n3 , width of the annular gap between segments 3 and 4 about 0.0017λ n3 , height of a cylindrical spiral 7 about 0.017λ n3 , segment height 3 - 0.047λ n3 lower rod height 2 - 0.047λ n3 , upper rod height 1 - 0.077λ n3 .

Предлагаемая широкополосная антенна работает следующим образом. В низкочастотной антенне на нижних частотах рабочего диапазона бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии, распространяющаяся по коаксиальному фидеру, и далее между внутренней поверхностью отрезка 5 и стержнем 2, возбуждает волну тока на внешних поверхностях отрезка 5 и отрезка 3, соединенного со стержнем 2 через цилиндрическую спираль 7, а также отрезка 4, связанного с отрезком 3 через конструктивную емкость, образованную внутренней поверхностью отрезка 3, диэлектрическим цилиндром 8 и нижней частью стержня 1.The proposed broadband antenna operates as follows. In a low-frequency antenna at lower frequencies of the operating range, a traveling electromagnetic wave of the TEM type in a coaxial line propagating along the coaxial feeder and further between the inner surface of segment 5 and rod 2 excites a current wave on the external surfaces of segment 5 and segment 3 connected to rod 2 through a cylindrical spiral 7, as well as a segment 4, connected with a segment 3 through a structural container formed by the inner surface of a segment 3, a dielectric cylinder 8 and the lower part of the rod 1.

Распределение тока вдоль указанных поверхностей подобно распределению тока в известной антенне: Техника сверхвысоких частот, Том I / Под ред. Я.Н. Фельда. - М: Сов. радио, 1952 г., с. 116-120, рис. IV.10. Индуктивность цилиндрической спирали действует подобно индуктивному шлейфу известной антенны, улучшая согласование на нижней границе частотного диапазона. Антенна излучает вертикально поляризованную электромагнитную волну.The distribution of current along these surfaces is similar to the distribution of current in a known antenna: Microwave Technology, Volume I / Ed. Ya.N. Felda. - M: Owls radio, 1952, p. 116-120, fig. IV.10. The inductance of a cylindrical spiral acts like an inductive loop of a known antenna, improving matching at the lower end of the frequency range. The antenna emits a vertically polarized electromagnetic wave.

По мере повышения рабочей частоты в низкочастотной антенне возрастает индуктивное сопротивление цилиндрической спирали 7 и уменьшаются емкостные сопротивления трех конструктивных емкостей между отрезками 4 и 5, между отрезком 4 и нижним концом цилиндрической спирали 7, а также между стержнями 1 и 2.As the operating frequency increases in the low-frequency antenna, the inductive resistance of the cylindrical spiral 7 increases and the capacitances of the three structural capacities between segments 4 and 5, between segment 4 and the lower end of the cylindrical spiral 7, and also between the rods 1 and 2 decrease.

Бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ в коаксиальной линии распространяется между внутренними поверхностями отрезков 5 и 4, цилиндрической спирали 7 и отрезка 3, связанными одна с другой через емкости с малым емкостным сопротивлением и поверхностями стержней 1 и 2, связанных один с другим через емкость с малым емкостным сопротивлением.A traveling electromagnetic wave of the TEM type in a coaxial line propagates between the inner surfaces of segments 5 and 4, a cylindrical spiral 7 and segment 3, connected to each other through containers with low capacitance and the surfaces of the rods 1 and 2, connected to each other through a container with small capacitive resistance.

Увеличение распределенной индуктивности коаксиальной линии на участке цилиндрической спирали 7 компенсируется увеличением распределенной емкости, вызванной наличием диэлектрического цилиндра 8.The increase in the distributed inductance of the coaxial line in the section of the cylindrical spiral 7 is compensated by the increase in the distributed capacitance caused by the presence of the dielectric cylinder 8.

Стоячая волна тока возбуждается на верхней части стержня 1, выступающей выше верхнего конца отрезка 3, и на внешней поверхности отрезка 3, общая длина которых близка к половине длины волны на верхней частоте рабочего диапазона низкочастотной антенны. Большое индуктивное сопротивление цилиндрической спирали 7 резко ограничивает затекание тока на внешние поверхности отрезков 4 и 5.A standing current wave is excited on the upper part of the rod 1, protruding above the upper end of the segment 3, and on the outer surface of the segment 3, the total length of which is close to half the wavelength at the upper frequency of the operating range of the low-frequency antenna. The large inductive resistance of the cylindrical spiral 7 sharply limits the flow of current to the outer surfaces of segments 4 and 5.

Низкочастотная антенна излучает вертикально поляризованную электромагнитную волну подобно полуволновому вертикальному диполю со смещенной точкой питания, размещенному над горизонтальным экраном, Указанные режимы работы антенны обеспечивают согласование антенны с коаксиальным фидером в шестикратном диапазоне частот с КБВ не менее 0,4, что соответствует КСВ около 2,5.A low-frequency antenna emits a vertically polarized electromagnetic wave like a half-wave vertical dipole with an offset power point located above a horizontal screen. The specified antenna operating modes ensure that the antenna and the coaxial feeder are matched in the six-time frequency range with a CBM of at least 0.4, which corresponds to an SWR of about 2.5 .

Аналогично работают среднечастотная и высокочастотная антенны, их противовесы выполняют роль горизонтальных экранов как и в низкочастотной антенне. Для того чтобы токи верхнего 1 и нижнего 2 плеч вибраторов высокочастотной и среднечастотной антенн не проникали на поверхность соединений высокочастотной и среднечастотной антенн и среднечастотной и низкочастотной антенн (это приводит к искажению диаграммы направленности в вертикальной плоскости), развязывающее устройство выполнено широкополосным и состоит из чередующихся индуктивностей, каскадно соединенных между собой коаксиальными кабелями 16, причем индуктивности выполнены намоткой соответствующего коаксиального кабеля на диэлектрические каркасы или нанизыванием высокочастотных магнитных колец 17, например ферритовых, на участки коаксиальных кабелей, расположенных между антеннами, в диэлектрических вставках 18. Устройство широкополосной антенны, как и прототип заармировано в стеклопластиковый корпус (не показан), являющийся несущей конструкцией антенны.The mid-frequency and high-frequency antennas work similarly, their counterweights act as horizontal screens as in the low-frequency antenna. In order that the currents of the upper 1 and lower 2 arms of the high-frequency and mid-frequency antenna vibrators do not penetrate the connection surface of the high-frequency and medium-frequency antennas and the medium-frequency and low-frequency antennas (this leads to a distortion of the radiation pattern in the vertical plane), the decoupling device is made broadband and consists of alternating inductances cascaded between each other by coaxial cables 16, and the inductances are made by winding the corresponding coaxial cable on di The electrical scaffolds or stringing high magnetic rings 17, for example ferrite, on portions of coaxial cables arranged between antennas in dielectric inserts 18. The apparatus broadband antenna as prototype zaarmirovano a fiberglass housing (not shown), which is the supporting structure of the antenna.

Claims (1)

Широкополосная антенна, содержащая вертикальный штырь, установленный над горизонтальным экраном и соединенный с центральным проводником коаксиального фидера, внешний проводник которого соединен с горизонтальным экраном, цилиндрическую спираль и проводящую трубу, установленную концентрично с вертикальным штырем, соединенную с горизонтальным экраном и имеющую высоту менее высоты вертикального штыря, причем проводящая труба выполнена в виде отрезков, вертикальный штырь выполнен в виде двух стержней, расположенных коллинеарно, цилиндрическая спираль расположена соосно с ними и соединена верхним концом с нижним концом верхнего отрезка, а нижним концом - с верхним концом нижнего отрезка, и диэлектрический цилиндр, соединяющий нижний и верхний стержни, верхний отрезок и цилиндрическую спираль, причем диаметр цилиндрической спирали и внешний диаметр диэлектрического цилиндра равны диаметру проводящей трубы, отличающаяся тем, что с целью расширения рабочей полосы частот введены две аналогичные антенны с противовесами и широкополосными развязывающими устройствами и триплексер, причем две аналогичные антенны с противовесами и широкополосными развязывающими устройствами установлены коллинеарно с первой и имеют размеры, соответствующие длинам волн соседних диапазонов, нижние и верхние стержни антенн выполнены полыми, соответствующие входы триплексера соединены с выходами соответствующих антенн, коаксиальные кабели пропущены внутри нижних и верхних полых стержней каждой антенны, противовесы имеют не менее 12 радиальных проводов длиной, равной общей высоте соответствующей парциальной антенны, угол расположения противовесов относительно оси антенн 90°, широкополосные развязывающие устройства образованы чередованием индуктивностей, каскадно соединенных между собой соответствующими коаксиальными кабелями, причем индуктивности выполнены намоткой соответствующего коаксиального кабеля на диэлектрические каркасы или нанизыванием высокочастотных магнитных колец, например ферритовых, на участки соответствующего коаксиального кабеля, расположенные между полыми стержнями смежных антенн.A broadband antenna comprising a vertical pin mounted above a horizontal screen and connected to a central conductor of a coaxial feeder, an external conductor of which is connected to a horizontal screen, a cylindrical spiral and a conductive pipe mounted concentrically with a vertical pin connected to a horizontal screen and having a height less than the height of the vertical pin moreover, the conductive pipe is made in the form of segments, the vertical pin is made in the form of two rods arranged collinearly, a cylinder the helical spiral is coaxial with them and is connected by the upper end to the lower end of the upper segment, and the lower end to the upper end of the lower segment, and a dielectric cylinder connecting the lower and upper rods, the upper segment and the cylindrical spiral, the diameter of the cylindrical spiral and the outer diameter of the dielectric cylinders are equal to the diameter of the conductive pipe, characterized in that in order to expand the working frequency band, two similar antennas with counterweights and broadband decoupling devices and tr an Iplexer, and two similar antennas with counterweights and broadband decoupling devices are installed collinear with the first and have dimensions corresponding to the wavelengths of adjacent ranges, the lower and upper antenna rods are hollow, the corresponding inputs of the triplexer are connected to the outputs of the corresponding antennas, coaxial cables are passed inside the lower and upper hollow rods of each antenna, balances have at least 12 radial wires with a length equal to the total height of the corresponding partial antenna, angle p the relative positions of the balances relative to the antenna axis 90 °, the broadband decoupling devices are formed by alternating inductances cascaded between each other by the corresponding coaxial cables, the inductances being made by winding the corresponding coaxial cable onto dielectric frames or by stringing high-frequency magnetic rings, for example ferrite rings, onto sections of the corresponding coaxial cable hollow rods of adjacent antennas.
RU2017126311A 2017-07-21 2017-07-21 Broadband antenna RU2656034C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126311A RU2656034C1 (en) 2017-07-21 2017-07-21 Broadband antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126311A RU2656034C1 (en) 2017-07-21 2017-07-21 Broadband antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656034C1 true RU2656034C1 (en) 2018-05-30

Family

ID=62560121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017126311A RU2656034C1 (en) 2017-07-21 2017-07-21 Broadband antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656034C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694641C1 (en) * 2018-12-27 2019-07-16 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" Dual-band vertical antenna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1775771A1 (en) * 1989-06-14 1992-11-15 Vnii Radiovesh Priema Akustik Rod antenna
RU2066080C1 (en) * 1992-09-10 1996-08-27 Омский научно-исследовательский институт приборостроения Double-frequency antenna
RU39011U1 (en) * 2003-11-27 2004-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" BROADBAND WHEEL ANTENNA (OPTIONS)
US20100283699A1 (en) * 2009-05-06 2010-11-11 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Broadband whip antenna

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1775771A1 (en) * 1989-06-14 1992-11-15 Vnii Radiovesh Priema Akustik Rod antenna
RU2066080C1 (en) * 1992-09-10 1996-08-27 Омский научно-исследовательский институт приборостроения Double-frequency antenna
RU39011U1 (en) * 2003-11-27 2004-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" BROADBAND WHEEL ANTENNA (OPTIONS)
US20100283699A1 (en) * 2009-05-06 2010-11-11 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Broadband whip antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694641C1 (en) * 2018-12-27 2019-07-16 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" Dual-band vertical antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2016320708B2 (en) Hybrid phased array transmission
CA2959871A1 (en) Simultaneous multifrequency receive circuits
RU154886U1 (en) SMALL VIBRATOR ANTENNA OF SYSTEMS OF DATA TRANSMISSION NETWORK IN THE RANGE OF MEDIUM AND INTERMEDIATE WAVES
AU2015315792A1 (en) Excitation and use of guided surface wave modes on lossy media
US2234234A (en) Aerial or aerial system
EP3347969A1 (en) Guided surface waveguide probes
RU2656034C1 (en) Broadband antenna
JP6523487B2 (en) Excitation and use of induced surface waves
AU2017229835A1 (en) Guided surface waveguide probe structures
CA2960024A1 (en) Superposition of guided surface waves on lossy media
RU2336614C2 (en) Biconic contraction antenna
RU168941U1 (en) SHIP TRANSMITTING ANTENNA SYSTEM - 4
US20200321701A1 (en) Sleeved Dipole Antenna for Multi-Octave Broadside Radiation Pattern Control
RU2655751C1 (en) Stub antenna
RU2625631C1 (en) Small-size quickly retunable antenna
RU2636259C1 (en) Dual-polarized dipole antenna
RU2316855C2 (en) Small-sized antenna
RU2783475C1 (en) Multiband circular directivity antenna system based on wave vibrators with balancing and matching apparatus
RU2022428C1 (en) Biconical antenna
RU2750029C1 (en) Vibrator antenna
US20180295707A1 (en) Method of and system for reducing or substantially zeroing electrical potential
RU2556421C2 (en) Combined shipborne quasi-collinear antenna for automatic identification system
RU2107364C1 (en) Collinear antenna
RU189384U1 (en) Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load
RU2663548C1 (en) Symmetric vibrator

Legal Events

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

Effective date: 20190722