SU1730706A1 - Антенна система - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к антеннам СВЧ- и УВЧ-диапазонов и может быть использовано в качестве приемо-передающей антенны системы св зи Алтай-Зм. Целью изобретени   вл етс  улучшение равномерности диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, что достигаетс  выполнением вертикальной опоры из металлических уголков и размещением поэтажно вибраторов с соответствующим разносом в этаже и между этажами, а также введением плоских пр моугольных рамок, перераспредел ющих поле в горизонтальной плоскости.5 ил.

Description

Изобретение относитс  к антенной технике и может быть использовано в качестве приемо-передающей антенны УВЧ и СВЧ диапазонов, а конкретно дл  системы св зи Алтай-ЗМ.

Известна система подвижной радиотелефонной св зи Алтай-Зм,  вл юща с  многоствольной системой св зи, Антенна  система центральной станции одного ствола состоит из двух четырехэтажных антенн с пространственным разносом (1,5-2,0)А, состо щих из типовых шунтовых волновых вибраторов, установленных на типовой стойке сечение 210 х 210 мм. Обычно на верхней площадке башни или на кровле высотного здани  устанавливаютс  4 или 5 типовых стоек с пространственным разносом (5-10) А, кажда  из которых содержит квадратную опору высотой 11,7 м с вертикально установленными на ее боковых гран х по четыре типовых волновых вибратора в каждом этаже четырехэтажной антенны.

К недостаткам такой типовой антенной системы, содержащей типовые волновые

вибраторы в этаже, можно отнести ее громоздкость ввиду большого числа вибраторов (32), большой вес, когда устанавливаютс  по 4 вибратора в этаже, и больша  неравномерность Д.Н. в горизонтальной плоскости, когда,установлены два вибратора в этаже, а также больша  стоимость антенной системы одного ствола. Кроме того, типовые вибраторы имеют низкое согласование на частоте приема (КБВ 0.45).

Наиболее близкой к данной  вл етс  ненаправленна  антенна, содержаща  первый и второй элементы, закрепленные на противоположных сторонах вертикальной опоры и выполненные в виде плоского рефлектора и вибратора, установленного на одной из его сторон, причем вибраторы обращены в противоположные стороны, при этом каждый плоский рефлектор закреплен вертикальной кромкой на вертикальной опоре под углом 0-60° к плоскости, проход щей через точки креплени  плоских рефлекторов к вертикальной опоре.

(Л

С

vj со

О

VI о о

Така  антенна  система устанавливаетс  на опорах большого диаметра, так как вибраторы устанавливаютс  на экранах, а установка экранов требует сечени  опоры не менее 0,5 Я, так как рассто ние между вибраторами должно быть кратное целому числу волн. Дл  такой антенны характерна больша  разность амплитудных уровней парциальных Д.Н. вибраторов дл  азимутальных углов, при которых уровни ампли- туд, излучаемых каждым вибратором в этих направлени х, наход тс  в противофазе, т.е. необходимо создание парциальной Д.Н, специальной формы.

Недостатком такой системы  вл етс  ее узкополосность, так как дл  каждого диаметра опоры при разбросе вибраторов на рассто нии к Я, где к - целое число, требуетс  различна  ширина экранов и каждый раз новое расположение вибраторов отно- сительно кромки экранов. С увеличением диаметра опоры увеличиваетс  разнос вибраторов на большее рассто ние кЯ, что приводит к увеличению габаритных размеров конструкции экранов и сужаетс  полоса ра- бочих частот, увеличиваетс  парусность и, соответственно, нагрузка на опору, что приводит к снижению емкости радиоборудова- ни , устанавливаемого на опоре.

Целью изобретени   вл етс  получение круговой Д.Н. в горизонтальной плоскости с заданной неравномерностью ± 3 дБ многоэтажной антенны с КУС 7 дБ при минимальном количестве вибраторов в одном этаже, например двух, имеющих высокое согласование (КБВ) во всем рабочем диапазоне частот 300-350 мГц (расширение диа- пазонности).

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известной антенной системе, содержащей вертикальную опору с закрепленными на ней вибраторами, согласно изобретению вертикальна  опора высотой (10-12)Я выполнена из двух металлических уголков сечением (0,23 х 0,23)Я или (0,29 х 0,29)Я , (где Я-длина волны), плотно прилегающих друг к другу внешними поверхност ми одних из своих полок со смещением (0,12 - 0,17)Я. Вибраторы закреплены фланцами на внутренних поверхност х не прилегающих по- лок с разносом в этаже (0,45 - 0,6) Я и рассто нием между этажами (0,8 - 1,0) Я. Кроме того, введены плоские пр моугольные рамки, закрепленные на ребрах полок на одном уровне с вибраторами, их плоско- сти составл ют угол 15 - 20°, отсчитываемый от плоскостей полок в сторону их внешних поверхностей, их размеры по вертикали составл ют в + 10%, где в - размер

вибратора, а по горизонтали (0,37 - 0,41)Я. Причем горизонтальные части соседних по вертикали плоских пр моугольных рамок соединены перемычками, установленными с возможностью перемещени  по горизонтали .

С целью расширени  рабочего диапазона частот и улучшени  согласовани  вибраторы выполнены длиной (0,32 - 0,35) Я из двух одинаковых плеч, которые изготовлены в виде коаксиальных внутренней трубы с диаметром (0,,023)Я и внешней трубы толщиной стенок (0,002 - 0,004)Я и внешним диаметром (0,05 -0,06)Я, закороченных на концах металлическим диском, В зазоре с минимальным размером (0,010 - 0,012)А между плечами внешние трубы плеч косо срезаны и к ним подсоединены коаксиальный фидер, проход щий внутри стойки вибратора высотой (0,25 - 0,28)Я с внешним диаметром (0,032 - 0,035)Я, причем внутренние трубы плеч закреплены на стойке вибратора , а центры вибраторов размещены на рассто нии (0,18 - 0,22)А от внутренней поверхности прилегающих полок, металлических уголков.

На фиг. 1 изображена антенна  система , состо ща  из опоры, образованной двум  90° уголками 250 х 250 мм, и двух полуволновых шунтовых вибраторов в одном этаже; на фиг, 2 - конструкци  и размеры полуволнового шунтового вибратора; на фиг. 3 - графики измеренного КБВ типового шунтового вибратора дл  ЦС системы Ал- тай-ЗМ, установленного на экране 1 х 1 м, и предлагаемого шунтового полуволнового вибратора на экране 1 х 1 м; на фиг. 4 - экспериментальные Д.Н. в горизонтальной плоскости парциальных излучателей антенной системы из двух полуволновых шунтовых вибраторов в одном этаже, когда второй вибратор нагружен на согласованную нагрузку; на фиг. 5 - экспериментальные Д.Н. в горизонтальной плоскости антенной системы из двух синфазно запитан ных полуволновых шунтовых вибраторов в одном этаже.

Антенна  система содержит в каждом этаже 4-этажной синфазной антенной системы по два вертикально установленных шунтовых полуволновых вибратора 1, закрепленных фланцами 2 на внутренних полках уголков 3 сечением (0,23 х 0,23) Я или (0,29 х 0,29)Я , где Я-длина волны, образующих вертикальную опору 4 высотой (10 - 12) Я, Вибраторы закреплены фланцами на внутренних поверхност х не прилегающих полок с разносом в этаже (0,45 - 0,6)Я и рассто нием между этажами (0,8 - 1,0)Я. На ребрах уголков, вдоль плоскости уголка, на

которой закреплены фланцы 2 вибратора 1, установлены полуволновые плоские пр моугольные металлические рамки 5, их размеры по вертикали составл ют в + 10%, где IB - размер вибратора, а по горизонтали (0,37 - 0,41)Я, и помещены в пучность тока вибратора. Плоскости рамок составл ют угол 15 - 20°, отсчитываемый от плоскостей полок в сторону их внешних поверхностей, причем горизонтальные части соседних по вертикали плоских пр моугольных рамок соединены перемычками, установленными с возможностью перемещени  по горизонтали .

Вибраторы выполнены в виде полуволновых вибраторов длиной (0,32 - 0,35)Я из двух одинаковых плеч. Плечи изготовлены в виде коаксиальной внутренней трубы с диаметром (0,0208 - 0,023)Я и внешней трубы с толщиной стенок (0,002 - 0,004) и внешним диаметром (0,05 - 0,06)Я, закороченных на концах металлическим диском. В зазоре с минимальным размером (0,01 -0,012) А между плечами внешние трубы плеч косо срезаны и к ним подсоединен коаксиальный фидер, который проходит внутри стойки вибратора высотой (0,25 - 0,28)Я с внешним диаметром (0,03 - 0,035)Я, причем внутренние трубы плеч закреплены на стойке вибратора , а центры вибраторов размещены на рассто нии (0,18 - 0,22)Яот внутренней поверхности прилегающих полок, металлических уголков. Внешний диаметр экрана фидера и внутренний диаметр трубы стойки вибратора образуют металлический изол тор , оканчивающийс  установочной фишкой СР-75-155 П.Ф., к которой подключен коаксиальный магистральный фидер.

Антенна  система работает следующим образом.

Вибраторы 1 одного этажа антенной системы расположены внутри уголков 3 малых размеров, создают два объединенных парциальных излучател  в этаже, Ф.Ц, которых разнесены на рассто ние (0,45 - 0,6)Я, при котором формируютс  заданные направленные свойства одного этажа, т.е. образуетс  поле, равномерно распределенное- вокруг вертикальной опоры 4. За счет несимметрии парциальной Д.Н. относительно центральной оси антенной системы, проход щей через скрепленные между собой полки уголков, и при синфазном питании парциальных излучателей, получаетс  равномерное распределение пол  вокруг опоры с зонами интерференции, имеющих небольшие провалы Д.Н в азимутальных направлени х, в которых установлены под углом настроенные рамки  вл ющиес  пассивными переизлучател ми, возбуждаемые активными вибраторами за счет пространственной св зи и переизлучающие электромагнитную энергию в этих изимутальных

направлени х, где происходит интерференци  с амплитудой и фазой, необходимой дл  синфазного сложени  в этих направлени х с основным полем парциальных излучателей , и за счет этого улучшающие равномер0 ность диаграммы направленности.

Данна  антенна  система обеспечивает получение круговой Д.Н. в горизонтальной плоскости с заданной равномерностью ± 3 дБ многоэтажной антенны с КУС 7 дБ

5 при минимальном количестве вибраторов с высоким согласованием в одном этаже. Конструкци  антенной системы обеспечивает уменьшение веса (металлоемкости), а также упрощаетс  и удешевл етс  конструкци 

0 опоры и вибраторов с возможностью доступа к АФУ при монтаже и обслуживании антенной системы одного ствола.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1 Антенна  система, содержаща  вер5 тикальную опору с закрепленными на ней вибраторами, отличающа с  тем, что. с целью улучшени  равномерности диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, вертикальна  опора высотой

   0 (10 -12)А выполнена из двух металлических уголков сечением (0,23 х 0,23)Я или (0,29 х х О 29)Я, где Я - длина волны, плотно прилегающих друг к другу внешними поверхност ми одних из своих полок со смещением

   5 (0,12-0,17)Я, вибраторы закреплены своими фланцами на внутренних поверхност х не прилегающих полок с разносом в этаже (0,45 - 0,5)Я и рассто нием между этажами 0.8 - 1,0)Я, введены плоские пр моугольные

   0 рамки, закрепленные на ребрах полок на одном уровне с вибраторами, их плоскости составл ют угол 15 - 20°, отсчитываемый от плоскости полок в сторону их внешних поверхностей , их размер по вертикали состав5 л ет 1В + 10%, где в - размер вибратора, а по горизонтали - (0,37 - 0,41)Я, причем горизонтальные части соседних по вертикали плоских пр моугольных рамок соединены перемычками, установленными с возможно0

   стью перемещени  по горизонтали.

   2 Система по п. 1,отличающа с  тем, что, с целью расширени  рабочего диапазона частот и улучшени  согласовани . . вибраторы имеют длину, равную (0,32 - 5 0,35) Я, и состо т из двух одинаковых плеч, которые выполнены в виде коаксиальных внутренней трубы диаметром (0,0208,0,023)Я и внешней трубы с толщиной стенок (0,002 - 0,004)А и внешним диаметром (0.05 - 0,06) Я

   закороченных на концах металлическим диском , в зазоре с минимальным размером (0,01 - 0,012)Я между плечами, внешние трубы плеч косо срезаны и к ним подсоединен

   коаксиальный фидер, проход щий внутри 5 внутренней поверхности прилегающих по- стойки вибратора высотой (0,25 - 0.28)А с лок, металлических уголков.

   внешним диаметром (0,03 - 0,035)Я, причем внутренние трубы плеч закреплены на столике вибратора, а центры вибраторов размещены на рассто нии (0,18 - 0,22) А от

   5

   -5

   4

   5

   Фиг.1

   I

   №.2

   §

   --рам C5

   JO

   1

   v Ъ

   5 $

   оо

   г,6

   60

   Л/ove/ /itfieDavo

   го