Антена метрових-дециметрових хвиль

Антена метрових-дещіметрових хвиль Заявка стосується радіотехніки,окремо - техніки зв'язкових приймально-передавальних антен. Розвиток радіозв'язку, телебачення і радіомовлення викликає збільш ення попиту в антенах з максимальним підсиленням, конструкція яких визначається місцевими умовами. Таким чином здаються вельми перспективними антени, використовуючі існуючі конструкції - мачти, труби, опори, чинні для інших цілей. Живлення цих конструкцій може дати причину для багатьох інженерних рішень, вигідніших технічно тазкономічно, ніж установка в найвищому пункті стандартної антени. Прикладом можуть бути антени для стільникового зв'язку діапазонів 150, 400, 900 МГц. Вони мають кругову скерованість в горизонтальній площині, вертикальну полярізацію і можуть мати стільки сінфазних поверхів скільки дозволяють місцеві умови. Між тим в будівельних конструкціях завжди є металеві вертикальні елементи - мачти, драбини довжиною кілька метрів, висота яких еквівалентна багатоповерховій антені з великим підсиленням. Вважаються класичними вертикальні багатоповерхові антени Франкліна - Марконі /1/, складені з півхвильових вібраторів, з'єднаних через реактивні елементи - котушки, електрична довжина яких дорівнює півхвилі, завдяки чому всі вібратори виявляються сінфазними. Вертикальна діаграма такої антени визначається множенням діаграми діполя /вісімка/ на діаграму решітки. Як показано в /2/стор.287, мал.9-12; 9-14, цей чинник слабкий при розташуванні вертикальних вібраторів /диполів/ один за одним, як в антені Франкліна Марконі /котушка має малі розміри/ і зростає до максімума підсилення на відстані між кінцями диполів півхвилі /однахвиля між їх серединами/. Зате швидко падає від збільшення відстані. Оскільки витрати на будівництво антени залежать не тільки від її висоти, але й від числа вібраторів та місць живлення, то намагаються отримати найбільший виграш при мінімальній кількості елементів і місць живлення. Тому відстань між діполями в більшості випадків обирають рівною довжині хвилі /3/- стор.347. Однак більш а відстань між діполями ускладнює їх живлення: це потребує двохпровідної лінії визначеної довжини та опору. Як компроміс між означеними проблемами існує так зва-на "частково зкранована гармоні ва антена" /4/ - стор.347, мал.9-155. Вся и довжина складається з півхвнльових коаксіальих резонаторів, внутрішні та зовнішні провідники яких почергово сполучені між собою. Загальний недолік вертикальних багатоелементних антен полягає в тому, що в них відсутній нерозривний вертикальний провідник, який міг би бути несучою конструкцією. Такі в тому числі антени сучасних комерційних систем зв'язку /5/. Також являє проблему пристрій сполучення вертикальної антени з фідером, оскільки її опір може бути високим та змінюватись від числа поверхів. Для збереження несучої конструкції використовується " автотрансформатора живлення "- так зване гама-узгодження /б/. Але тут недоліком є электричні контакти, небажані в мережі максимального струму. Прототипом поданої заявки обрана "частково экранована гармонікова антена" /4/ з гамаузгодженням /б/. Недоліком прототипа вважається конструкційна складність, викликана разокремленням антени по довжині, а також злектричні контакти, необхідні для живлення її елементів. Задача, яку вирішує подана заявка, - спрощення конструкції вертикальної багатоповерхової антени и підвищення її надійності, а також простота виготовлення. Поставлена задача вирішується виготовленням антени у вигляді мачти, активна частина якої обмежена сіметричними чвертьхвильовими відрізками провідника, підключеними до мачти одним кінцем, та доданням півхвильових відрізків провідника паралельно мачті через півхвилі, а також прикладанням чвертьхвйльового вібратора до одного з кінців активної частини. В запропонованій схемі чвертьхвнльові відрізки, підключені до мачти, відмикають її кінці, обмежуючи її активну частину, яка мусить дорівнювати цілому числу півхвиль. Півхвильові відрізки утворюють з провідником мачти ділянки двохпровідної сіметричної лінії, які не випромінюють, оскільки струм в провіднику мачти наводить у півхввльовому резонансному відрізку такий самий за величиною, але протилежний за напрямком струм. Розташовані через півхвилі, півхвильові відрізки таким чином зкранують протифазні півхвилі вздовж лінії поширення -"гармонікової антени" /б/. Чвертьхвильовий вібратор - так званий "граунд плейн", до якого підключений фідер, утворює узгоджувальний пристрій - неконтактний. Схема антени показана на мал. 1. Цифрами позначені: 1- мачта; 2,3 - чвертьхвнльові відрізки^ - чвертьхвильова ділянка мачти; 5,6,7,8 - півхвильові відрізки провідника; 9,10,11, 12,13 - синфазні півхвильові вібратори /колінеарні діполі /, 14 - чвертьхвильова антена. Зідрізкн 2,3,5,6,7,8 закріплені на мачті 1 яким-бо відомим способом, причому відрізки ,3 сполучені з мачтою 1 своїми кінцями і розташовані під кутом, а відрізки 5,6,7,8 ізольовані від мачти і розташовані паралельно їй. Чвертьхвнльова антена 14 також прикріплена до мачти 1 і ізольована від неї. Відрізки 2,3 являють собою півхвнльові резонатори, підключені до мачти 1 в пункті наименьшего опору - пучності струму. Таким чином вони шунтують ділянки мачти, розташовані за межами активної частини, наче відмикають їх. Активна частина мачти 9-13 являє собою довгий провідник - гармонікову антену, на довжині якої відкладається ціла кількість півхвиль. Через півхвилі до мачти 1 прикладені відрізки 5,6,7,8, екрануючі відповідні ділянки провідника мачти. Таким чином на відкритих ділянках мачти 1 в інтервалах між відрізками 5,6,7,8 діють сінфазні півхвилі струму, перетворюючи мачту на ділянці 9-13 в п'ятиповерхову синфазну антенну. Вібратор 14 сполучений з багатоповерховою антеною повністю, оскільки обидва контура настроєні на робочу частоту. Отримана таким чином сінфазна багатоповерхова антена з неконтактним живленням має оптимальні характеристики для рішення поставленої задачі; відстань між поверхами півхвилі дає максимальне підсилення; відсутність злектричних контактів /окрім вузла сполучення з мачтою чвертьхвильових відрізків 2,3/робить антену простою і надійною; живлення антени через резонансний вібратор спрощує настройку і розширює діапазон узгодження /настройка проводиться наближенням та віддаленням двох антен і зміною кута чвертьхвильових відрізків/. Використання середньої частини мачти не обов'язково. Антена може розташовуватись на одному кінці мачти, чи мачта може мати резонансну довжину. Тоді чвертьхвильові відрізки 2,3 не потрібні. Діаметр півхвильових відрізків відіграє роль і в ідеалі має дорівнювати діаметру мачти. Якщо цю вимогу виконати неможливо, півхвильові відрізки треба зробити подвійними, потрійними, що охоплюють мачту навкруги. Прикладом реалізації заявленого устрою може служити макет п'ятиповерхової антени на 29-й телевізійний канал. Довгий провідник виконаний з коаксіального кабелю РК 50-9-23, з нього ж зроблені чверть- і півхвильові відрізки антени. Узгоджувальний чвертьхвильовий вібратор виконаний з більш тонкого кабелю RG-6. Весь устрій зібрано нафібергласових трубках /ізолятор/. Антена повністю виставлена у вікно, тобто знаходиться у вільному i, є підключеною кабелем РК 50-9-23 довжиною ЗО метрів до сполучених докупи іода та вихода вимірювача АЧХ Х1-19А. При цьому назкрані прилада спостерігаються часті стоячі хвилі в кабелі /на його довжині відкладається 100 хвиль/. Регулюванням відстані між антеною і кінцем узгоджувального вібратора, а також нахилом чвертьхвнльовнх відрізків, досягнуто мінімума стоячої хвилі на резонансній частоті антени /тобто мінімізована різниця між піками та сусідніми впадинами назкрані прилад а/. Потому, пропорційною зміною довжини всіх ділянок антени П резонансна частота суміщена з робочею 538 МГц. При цьому коефіцієнт скорочення склав приблизно 10%, ак.с.х. був близьким до одиниці у смузі 15-20 МГц. Джерела інформації: /1/- Х.Мейнке, Ф.Гудлах. Радиотехнический справочник//Госзнергоиздат, Москва-Ленннград, 1960. стор.347, мал.9-154. Ill - Там же, стор.287, мал.9-12,9-14. /З/ - Там же, стор.347. /4/ - Там же, стор.347, мал.9-155. /5/ - Антени фірми Cushcrafl Corporation, Manchester, N.H., USA. /каталог фірми/ /б/ - З.Беньковский, Э.Липинский, Любительские антенны KB и УКВ, "Радно и связь", Москва, 1983, стор.122. Антена метрових дещіметрових хвиль ' г и і 1 1м і к. f. Л Q 42 J і: I Af? I l л _ 1 :> Автори: .Р. Мединець/ /Є-А-Родигін/