RU33832U1

RU33832U1 - Широкополосная антенна (варианты)

Info

Publication number: RU33832U1
Application number: RU2003121188U
Authority: RU
Inventors: Е.Я. Мещеряков; Н.П. Исаев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи"
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2003-11-10

Description

ШИРОКОПОЛОСНАЯ АНТЕННА (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая широкополосная антенна относится к технике радиосвязи и может быть использована для установки на подвижных и носимых радиосредствах связи.

Известны антенны с реактивными вставками, приведенные например, в книге В.В.Овсянникова «Вибраторные антенны с реактивными нагрузками, ПМ .№ 25815, Н 01 Q 9/00, ПМ № 21118, Н 01 Q 9/00. Широкополосность этих антенн недостаточна, коэффициент перекрытия (отношение верхней частоты к нижней) не превышает 3,7.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является антенна, приведенная в книге Г.Т.Маркова «Антенны, Госэнергоиздат, М. - Л. 1960, стр.331, рис. 10-4 (а), принятая за прототип.

На фиг. 1 представлена схема антенны - прототипа, где обозначено:

1- верхнее плечо антенны;

2- нижнее плечо антенны;

Антенна - прототип представляет собой симметричный вибратор, образованный продолжением внутреннего проводника коаксиальной линии или кабеля и четвертьволновым стаканом. В этом случае внешняя поверхность четвертьволнового стакана возбуждается, и он совместно с выступающим внутренним проводником в четверть длины волны образует полуволновый вибратор.

Верхнее плечо антенны 1 является продолжением центрального проводника коаксиального фидера, проходящего внутри опоры 3. Нижнее плечо 2 представляет собой цилиндр и соединяется с внешней оплеткой фидерной линии. Длина цилиндра составляет 0,25 средней длины излучаемых волн и образует запирающий стакан, препятствующий проникновению токов антенны на опору.

..... „. Illll Illll Illll II

-211

г-о о 5 2

H 01 Q 9/00

Недостатком антенны - прототипа является малый коэффициент перекрытия по частоте, порядка 1,5-2.

Для устранения указанного недостатка в антенну, содержащую один симметричный вибратор с верхним и нижним плечами, согласно полезной модели, введены (п-1), (где ) симметричных вибраторов, предназначенных для работы каждого в своем диапазоне частот, разделенных между собой (п-1) развязывающими устройствами, каждый вибратор снабжен соответствующим широкополосным согласующим устройством, подключенными к частотно - разделительному устройству фидерными линиями, при этом частотно - разделительное устройство снабжено разъемом для присоединения к радиосредству.

Схема предлагаемой ышрокополосной антенны приведена на фиг.2, где обозначено:

1, 2, - нижнее и верхнее плечи симметричного вибратора первого диапазона частот;

3,7,... 11 - широкополосные согласующие устройства первого, второго и п-ого диапазонов частот;

4,8,... 12 - развязывающие устройства первого, второго и п-ого диапазонов частот;

5,6 - верхнее и нижнее плечи симметричного вибратора второго диапазона частот;

9, 10 - верхнее и нижнее плечи симметричного вибратора п-ого диапазона частот;

13 - частотно - разделительное устройство; 14-основание;

15- разъем присоединения антенны к радиосредству;

16- фидерные линии.

Предлагаемая антенна содержит п симметричных вибраторов, каждый из которых излучает сигналы определенного диапазона частот: первый fo...fb второй - fi...f2, n-ный - fn.i...fn. Токим образом перекрывается весь диапазон частот от fo до fn,

К каждому симметричному вибратору подводится отдельная фидерная линия 16, Все фидерные линии 16 подключаются к частотно разделительному устройству 13, соединенному с разъемом 15, который служит для присоединения антенны к радиосредству.

Конструктивно развязывающие устройства в зависимости от частоты выполняются в виде катушек индуктивности, намотанных коаксиальными фидерами на диэлектрическом цилиндре, или в виде коаксиальных кабелей с нанизанными на них ферритовыми кольцами, или коаксиальных кабелей, намотанных на ферритовом сердечнике.

Вибраторы представляют собой токопроводящие полые трубки, внутри которых проложены фидерные линии 16, подводящие мощность от радиосредства через разъем 15 и частотно -разделительное устройство 13 к широкополосным согласующим устройствам 3,7,... 11.

Работает предлагаемая антенна следующим образом. Для того, чтобы ток более высокой частоты не проникал по фидерным линиям 16 в соседний вибратор, работающий на более низких частотах, между ними ставится развязывающие устройства 4, 8, ...12. Их количество соответствует числу симметричных вибраторов - п. Каждое развязывающее устройство 4, 8,... 12 имеет большое сопротивление на соответствующих частотах. Так для вибратора с плечами 5, 6 развязывающее устройство 8 не должно пропустить на вибратор 1, 2 токи частот fi...f2. Развязывающее устройство 4 препятствует прохождению токов частот fo.. fi на корпус радиосредства, на которое устанавливается широкополосная антенна.

Широкополосные согласующие устройства 3, 7, ...11 предназначены для согласования входных сопротивлений антенны с волновым сопротивлением фидерных линий 16. Количество согласующих устройств равно числу вибраторов.

О.д-f.fff

Частотно - разделительное устройство 13 в зависимости от частоты

направляет сигналы к соответствующему вибратору.

Общий коэффициент перекрытия равен произведению коэффициентов

перекрытия для каждого вибратора и может достигать несколько десятков

единиц и более.

Наиболее близкой по технической сущности ко второму варианту предлагаемой является антенна, приведенная в книге Г.Т.Маркова «Антенны, Госэнергоиздат, М. - ЛЛ960, стр.331, рис. 10-4 (б), принятая за прототип.

На фиг.З представлена схема антенны - прототипа, где обозначено:

1- верхний проводник коаксиальной линии (вибратор);

2- горизонтальные отрезки проводов длиной Я14;

3- наружный проводник коаксиальной линии.

Антенна - прототип содержит верхний проводник коаксиальной линии 1, четыре горизонтальные провода 2 длиной Я|4, (где Я - средняя длина волны) каждый, присоединенные к наружному проводнику коаксиальной линии 3. Эти отрезки проводов перехватывают токи смещения, ответвляющиеся от вибратора 1 и, таким образом, экранируют наружную поверхность проводника коаксиальной линии 3. В горизонтальных проводах 2 токи текут навстречу друг другу, поэтому они излучают слабо. Излучение в основном определяется вибратором 1.

Недостатком антенны - прототипа является малый коэффициент перекрытия по частоте порядка 1,5-2.

Для устранения указанного недостатка в антенну, содержащую несимметричный вибратор с верхним плечом, согласно полезной модели, введены в верхнее плечо (п-1), (где ) симметричных вибраторов, предназначенных для работы каждого в своем диапазоне частот, каждый (п1) вибратор снабжен соответствующим широкополосным согласующим устройством, подключенным к частотно - разделительному устройству фидерными линиями, (п-1) развязывающих устройств, при этом частотно .4

разделительное устройство соединено с разъемом для подключения к радиосредству, корпус которого использз от в качестве нижнего плеча несимметричного вибратора, 1фоме того, один конец верхнего плеча несимметричного вибратора соединен с выходами широкополосного согласующего устройства и развязывающего устройства первого диапазона частот, входы пшрокополосного согласующего устройства и развязывающего устройства соединены с соответствующими выходами частотно - разделительного устройства, причем фидерные линии подсоединены к соответствующим выходам частотно - разделительного устройства, другие концы которых соединены с соответствующими широкополосными согласующими устройствами.

Схема предлагаемой антенны (второй вариант) представлена на фиг.4, где обозначено:

2 - верхнее плечо несимметричного вибратора первого диапазона частот;

3,7, ...11 - щирокополосные согласующие устройства первого, второго и п-ого диапазонов частот;

4,8, .,.12 - развязывающие устройства первого, второго и п-ого диапазонов частот;

16- корпус радиосредства;

17- фидерные линии.

Al C oi44

5, 6,..., 9, 10. Каждый вибратор излучает сигналы определенного диапазона частот. Первый fo...fi, второй - f2...f3, п-ый - fn-i...fn. Таким образом перекрывается весь диапазон частот от fo до fn.

Предлагаемая антенна (второй вариант) содержит верхнее плечо несимметричного вибратора 2, один конец которого соединен с выходом широкополосного согласующего устройства первого диапазона частот 3 и выходом развязывающего устройства первого диапазона частот 4. Вход широкополосного согласующего устройства 3 и вход развязывающего устройства 4 соединены с соответствующими выходами частотно разделительного устройства 13, вход которого снабжен разъемом 15 присоединения антенны к радиосредству 16. Причем фидерные линии 17 подсоединены к соответствующим выходам частотно - разделительного устройства 13, другие концы которых соединены с соответствующими широкополосными согласующими устройствами 7,... 11.

К каждому симметричному вибратору подводится отдельная фидерная линия. Все фидерные линии 17 подключаются к частотно-разделительному устройству 13. Несимметричный вибратор 2 присоединяется непосредственно к частотно-разделительному устройству 13.

При этом корпус радиосредства 16 является нижним плечом несимметричного вибратора 2.

Работает предлагаемая антенна следующим образом.

Для того, чтобы ток более высокой частоты не проникал по фидерным линиям 17 в соседний вибратор, работающий на более низких частотах, между ними ставится развязывающее устройство 8, ... , 12. Их количество соответствует числу симметричньах вибраторов (п-1). Развязывающее устройство 4 необходимо для того, чтобы фидерные линии не шунтировали входное сопротивление несимметричного вибратора 2.

Конструктивно развязывающие устройства в зависимости от частоты выполняются например, в виде катушек индуктивности, намотанных коаксиальными фидерами на диэлектрическом цилиндре, или в виде

.

коаксиальных кабелей с нанизанными на них ферритовыми кольцами, или коаксиальных кабелей, намотанных на ферритовом сердечнике.

Широкополосные согласующие устройства 3, 7, ...11 предназначены для согласования входных сопротивлений антенны с волновым сопротивлением фидерных линий. Количество согласующих устройств равно числу вибраторов п.

Вибраторы представляют собой токопроводящие полые трубки, внутри которых проложены фидерные линии, подводящие мощность от радиосредства через разъем 15 и частотно - разделительное устройство 13 к широкополосным согласующ им устройствам 3, 7,... 11.

Частотно - разделительное устройство 13 в зависимости от частоты направляет сигналы к соответствующему вибратору.

Общий коэффициент пере1фытия равен произведению коэффициентов перекрытия для каждого вибратора и может достигать несколько десятков единиц и более.

О Г /С///Л.

Патентообладатель - ФГУП «Воронежский НИИ связи

Главный инженер .Калинин

Claims

1. Широкополосная антенна, содержащая симметричный вибратор с верхним и нижним плечами, отличающаяся тем, что введены [(n-1), где n≥2] симметричных вибраторов, предназначенных для работы каждого в своем диапазоне частот, разделенных между собой (n-1) развязывающими устройствами, каждый вибратор снабжен соответствующим широкополосным согласующим устройством, подключенным к частотно-разделительному устройству фидерными линиями, при этом частотно-разделительное устройство соединено с разъемом для подключения к радиосредству.

2. Широкополосная антенна, содержащая несимметричный вибратор с верхним плечом, отличающаяся тем, что введены [(n-1), где n ≥ 2] симметричных вибраторов, предназначенных для работы каждого в своем диапазоне частот, разделенных между собой (n-1) развязывающими устройствами, каждый (n-1) вибратор снабжен соответствующим широкополосным согласующим устройством, подключенным к частотно-разделительному устройству фидерными линиями, при этом частотно-разделительное устройство соединено с разъемом для подключения к радиосредству, корпус которого используют в качестве нижнего плеча несимметричного вибратора, при этом один конец верхнего плеча несимметричного вибратора соединен с выходами широкополосного согласующего устройства и развязывающего устройства первого диапазона частот, входы широкополосного согласующего устройства и развязывающего устройства соединены с соответствующими выходами частотно-разделительного устройства.