Антена

1 Антена, яка містить основу, вузол живлення, коаксіально-двопровідну ЛІНІЮ ІЗ ортогональ ними низько- та високочастотними логоперюдичними структурами головних та додаткових вібраторів, яка відрізняється тим, що додаткові вібратори виконані зігнутими поблизу КІНЦІВ суміжних головних вібраторів Z-подібно у площині, ортогональній коаксіально-двопровідній лінії, під кутом 80 - 100° кожен та разом складають рефлекторну додаткову антену, а їх КІНЦІ виконані зігнутими пів дугами з діаметром 0,01 - 0,02 X у тому ж напрямку та площині, кожен додатковий вібратор закріплений на коаксіально-двопровідній лінії паралельно головному суміжному вібратору на відстані від нього 0,01 - 0,001 X 2 Антена за п 1, яка відрізняється тим, що фізична довжина кожного додаткового вібратора скорочена внаслідок впливу суміжного головного вібратора на довжину L, яка визначається за формулою L = 0,25 X arcctg 3tg 2л X де h - довжина головного плеча вібратора, суміжного з додатковим, X - довжина робочої хвилі додаткового симетричного вібратора О Винахід відноситься до широкополосних антен з логоперюдичним законом розміщення вібраторів та може бути використаним у радіотехнічних приладах метрового та дециметрового діапазонів для забезпечення випромінювання або прийняття у широкому діапазоні хвиль одночасно на двох ортогональних поляризаціях, а також для прийняття сигналів кольорового та чорно-білого зображень від телевізійних станцій У сучасній антенній техніці для забезпечення одночасної роботи радіоапаратури на різних частотах застосовуються двох- та багаточастотні антени (див , наприклад, патент США №3 541 556 кл 343-727 від 31 Х1967р, патент США №3 550145 від 22 XII 1970р кл 343-826, патент SU №1660058АІ HOIQ, ІІ/ІО, заявл 2 XII 1988р опубл ЗО VI 1991 р) Недоліками відомих приладів є їх великі розміри, особливо у діапазоні метрових хвиль З відомих приладів ближче усіх до заявленого за технічною сутністю є логоперюдична антена (патент SU №1817868 A3 HOIQ ІІ/ІО від 8 IV 1991 р ), котра містить головні та додаткові вібратори, підключені до лінії живлення Для при йняття хвиль з різною поляризацією вібратори розташовані у взаємно ортогональних площинах Недоліком цього приладу є його великі габарити, особливо у діапазоні метрових хвиль, бо розміри антени з прямолінійними вібраторами цілком залежні від довжини робочої хвилі Наприклад, при робочій частоті f = ЮОмгц довжина хвилі буде X = Зм, тоді довжина симетричного півхвильового вібратора сягає 1,3-1,5м Задачею винаходу є розширення низькочастотного робочого діапазону, а також зменшення габаритів антени Це завдання вирішується у пристрої, який заявляється і містить основу, вузел живлення, коаксиально-двопровідну ЛІНІЮ ІЗ взаємно ортогональними низько- та високочастотними структурами головних вібраторів, поблизу з деякими закріплені додаткові вібратори і відрізняється тим, що додаткові вібратори виконані зігнутими поблизу КІНЦІВ суміжних головних вібраторів Z - зразково у площині, ортогональній коаксиальнодвопровідній лінії під кутом 80 - 100° кожен і складають при цьому рефлекторну додаткову антену, ю 52711 виконанням КІНЦІВ додаткових вібраторів зігну тими у тому ж напрямку та площині півдугами діаметром 0,01 - 0.02Я, закріпленням кожного з додаткових вібраторів на коаксиально-двопровідній лінії паралельно основному суміжному вібратору на близькій відстані від нього 0,01 -0,001 А,, скороченням фізичної довжини додаткового вібратора внаслідок впливу суміжного головного вібратора на величину, яка визначається за формулою а = 0,25Я, X 2к 3tg - h 2л X Де h - довжина головного плеча вібратора, суміжного з додатковим, X - довжина робочої хвилі додаткового симетричного вібратора На фіг 1 наведено креслення антени що заявляється, де 1 - основа антени, 2, 3 - провідні трубки, 4 - кабель коаксіальний, 5 - відкритий кінець трубки 2, 6 - центральний провідник кабеля 4, 7 - відкритий кінець трубки З, 8-19 - логоперюдичні вібратори горизонтальні, 20 - 27 - логоперюдичні вібратори вертикальні, 28, 29 - додаткові вібратори активні, ЗО, 31 - додаткові вібратори пасивнірефлектори, 32- скоба зкріплююча, 33 -труба несуча, 34 - стрілка, що вказує максимальне випромінювання антени, 35 - мікрохвильовий коаксіальний роз'єм Прилад, який заявляється містить основу 1, на якій закріплені дві провідні, розташовані поруч одне від одного трубки 2 і 3 однакової довжини (Якщо є потреба, у підвалині 1 розміщують узгоджуючий, розв'язуючий пристрій або антенний підсилювач) У середину трубки 2 пропущено коаксіальний кабель 4, який виходить назовні з трубки 2 на другому и КІНЦІ 5 У точці 5 обплітка кабеля з'єднана гальванічно з кінцем 5 трубки 2, а центральний провідник 6 кабеля 4, випущений з трубки 2, з'єднано гальванічно з кінцем 7 трубки З Таким чином на кінцях 5, 7 трубок 2, 3 створено перехід з коаксіальної лінії 4 на двопровідну ЛІНІЮ 2, 3, який одночасно є вузлом живлення заявленої антени Заявлена антена утворена закріпленням на трубках 2 і 3 симетричних вібраторів 8 - 19 та ортогональних їм симетричних вібраторів 20 - 27, розміри яких та відстані проміж якими визначаються логоперюдичним законом Поруч з головними вібраторами 24 - 27 на двопровідній лінії 2, 3 закріплені додаткові пари вібраторів 28, 29 та ЗО, 31 ВІДПОВІДНО Додаткові вібратори 2 8 - 3 1 в антені, що заявляється, довші понад усіх і тому вони забезпечують роботу антени на найдлинішій довжині хвилі X, що часто буває необхідно у практиці Одночасно, завдяки Z - зразковій конфігурації додаткових вібраторів, їх габарити зменшені при збереженні фі зичної довжини (тобто периметра), яка забезпечує їх резонансну довжину Крім того, завдяки Z - зразковості, додаткові вібратори забезпечують роботу антени на хвилях ортогональної поляріалізацм поля - вертикальної та горизонтальної У заявленому варіанті антени додаткові вібратори 28, 29 виконують функцію активних, а вібратори ЗО, 31 - функцію пасивних вібраторіврефлекторів У цьому випадку периметр кожного вібратора 30(31) складає (0,26 - 0,27) X і додаткова антена 2 8 - 3 1 є рефлекторною В інших варіантах додаткові вібратори можуть закріплюватися на лінії 2, 3 у інших місцях біля головних вібраторів на відстані 0,01 - 0.001Я, з урахуванням умов даного винаходу Призначення двопровідної лінії 2, 3, збуджуємої у т о ч к а х 5, 7 коаксіальним кабелем 4, перебуває в забезпеченні збудження усіх вібраторів, закріплених уздовж лінії 2, 3, включаючи додаткові вібратори 28, 29 Збудження симетричних вібраторів відбувається на тих частотах, на яких електрична довжина кожного з них є резонансною, тобто дорівнює приблизно 0,22 - 0.25Я,, а вібратори ЗО, 31 дякуючи тому, що їх сумісна довжина дорівнює (0,52 - 0,54) X, тобто більше 0.5Я,, виконують функцію рефлекторів Для пояснення роботи заявленої конструкції (фиг 1) на фіг 2 наведено фрагмент цієї антени у режимі передачі, де 36 - розкрив провідної лінії 24, 28 та 25, 29, закороченої у точках 2 та З, fi-ол - резонансна частота змінної напруги, збуджуючої головну вібраторну антену розміром 2п у точках 2, З, ^од - резонансна частота змінної напруги, збуджуючої Z - зразкову додаткову вібраторну антену 28, 29 уточках 2, З, Ігол - амплітуда струму частоти fmn на провідниках 24, 28 та 25, 29, ІвДод - амплітуда струму частоти f f l O f l на вертикальних частинах 2п вібраторів 28, 29 Нехай проміж трубками 2 і 3 підключена змінна напруга з частотами fron та f flOfl , де fmn > f f l O f l Тоді частина антени, зображеної на фіг 2 буде збуджуватися одночасно на обох вказаних частотах при умові, що її повздовжні розміри складають приблизно 2п и 0,5Я,гол та 21 « 0,5Я,ДОД, де 21 - периметр додаткового Z - зразкового вібратора разом з зазором проміж трубками 2 і 3, а відстань поміж додатковим та головним вібраторами дорівнює (0,001 - 0,01) Яд д Така антена уявляє собою єдину -о двохчастотну систему у вигляді двох пов'язаних контурів При цьому вібратор 24,25 довжиной 2п буде збуджуватися токами 1 Г0Л , а частина вібратора 28, 29 довжиною теж 2п буде збуджуватися одночасно токами як 1 Г0Л так і І в д о д Зігнуті частини вібратора 28, 29 довжиною (l-h) кожна збуджуються тільки токами 1 Г Д О Д (див фіг 2) Це стається з наступних причин Частини антени 24, 28 (25, 29) довжиною h являють собою на частоті f f l O f l чвертьхвильові відрізки двопровідної лінії довжиною h = 0,25Я,гол закорочені у точках 2, 3 На частоті ж f f l O f l < fi-ол довжина цих же відрізків менше чверті довжини хвилі (h < 0,25Я,дод) У зв'язку з цим і ВІДПОВІДНО ДО теорії еквівалентної лінії опір розглядаємого відрі 52711 зка двопровідної лінії h у розкриві 36 - 36 (див фіг 2) складає, ВІДПОВІДНО на частоті fmn прямує до нескінченності, на частоті fflOfl він має індуктивний характер Таким чином, у зв'язку з дуже великим опором у розкриві 36 - 36 на частоті fmn зігнуті частини (1 h) додаткових вібраторів 28, 29 на частоті fron практично не збуджуються і струм частоти fmn на них Ігол и 0 Через це присутність додаткового вібратора 28, 29 поблизу з головним 24, 25 не робить суттєвого впливу на роботу головного вібратора та на його характеристики внутрішні та ЗОВНІШНІ, отже і на роботу усієї логоперюдичної структури вібраторів 20 - 27 (фіг 1) Це дозволяє на однієї лінії живлення 2, 3 установити додаткові вібратори, функціонуючі незалежно від логоперюдичних структур та створюючих рефлекторну або директорну низькочастотну додаткову антену Крім того, внаслідок близького розташування головних та додаткових вібраторів створюється індуктивний опір у розкриві 36-36 на частоті fflOfl, що дозволяє скоротити геометричну довжину додаткових вібраторів Робота заявленої антени (фіг 1) у режимі приймання радіосигналів здійснюється таким чином Прийнятий радіосигнал через кабель 4 і коаксіальний роз'єм 35 поступає на вхід, наприклад, телевізійного або іншого приймача Цей сигнал складає спектр частот прийнятий логоперюдичною структурою з вібраторів 9 - 1 9 горизонтальної поляризації у високочастотному діапазоні хвиль, спектр частот прийнятий логоперюдичною структурою з вібраторів 20 - 27 вертикальної поляризації у низькочастотному діапазоні, а також спектр частот прийнятий додатковим Z - зразковим вібратором 28, 29 ортогональної поляризації у найнизькочастотному діапазоні хвиль Орієнтація вібраторів антени відносно Землі залежить від характеру поляризації електромагнітних хвиль, які випромінюються місцевим телеві зійним центром або іншим джерелом випромінювання (горизонтальна, вертикальна чи кругова поляризація) У наведеному прикладі усі три приймаємих частотних піддіапазони мають орієнтацію максимума діаграми спрямованості антени у напрямку стрілки 34 (фиг 1) при цьому вібратори 9 - 19 забезпечують у напрямку стрілки 34 коефіцієнт спрямованої дії (КСД) не менш ніж 9 - ЮдБ, вібратори 20 - 27 - не менш ніж 6 - 7дБ, а рефлекторна частина антени із додаткових вібраторів 28 - 31 має КСД не менш ніж 3 - 3,5дБ Порівняльна оцінка характеристик антенипрототипа із заявленою антеною наведена у таблиці Таблиця Параметр \ НаАнтенайменування прототип Частотний діа- II та III телевіпазон зійний 1,5м х 1,5м х Габарити 0,8м Довжина дода1,5м ткової антени Заявлена антена II, III та IV телевізійний 1,5м х 0,8м х 0,4м 1,1м Заявлена антена пройшла випробування з позитивними результатами при відстані від джерела випромінювання радіосигналів до 70км без застосування антенного підсилювача Заявлена антена має відносно невеликі габарити та вагу, що забезпечує зручність її установки та експлуатації Антена проста по конструкції, міцна та надійна, що дозволило зменшити до мінімума и вартість та суттєво продовжити термін и експлуатації 52711 ФІГ.1 ФІГ.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24