Антена широкосмугова

Реферат: Винахід стосується радіотехніки і дозволяє створювати високоефективні малогабаритні, широкосмугові антени різного призначення. Антена широкосмугова складається з противаги і навантаженого на ємність, що укорочує, активного шлейфа-вібратора, виготовленого з двох металевих пластин, між якими включені одновиткові подовжувальні котушки, розташовані перпендикулярно його поверхні, при цьому кожен виток одновиткових подовжувальних котушок укладений уздовж всієї довжини шлейф-вібратора. Витки подовжувальних котушок виконані з відбортовкою і частково закриті екраном, приєднаним до металевої пластини, з'єднаної з живлячим фідером. UA 100305 C2 (12) UA 100305 C2 UA 100305 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується радіотехніки і може бути використаний як антени радіотехнічних пристроїв різного призначення. Відоме використання подовжувальних котушок для скорочення довжини радіотехнічних антен. Основний недолік таких антен є низький коефіцієнт корисної дії і вузька смуга пропускання. Вказаний недолік викликаний тим, що включені в антену подовжувальні котушки збільшують індуктивність антени і вносять електричні втрати. (Каменецкий М.В., Заикин В.Н. Радиотелефоны. - Санкт-Петербург: Наука и техника, 2000, С. 8-10). Найбільш близьким аналогом до пристрою, що заявляється, є антена широкосмугова, яка включає приєднані до фідерної лінії противагу і навантажений на ємність, що укорочує, активний шлейф-вібратор, виготовлений з двох металевих пластин, між якими включені одновиткові подовжувальні котушки, розташовані перпендикулярно його поверхні, при цьому ємність, що укорочує, і противага можуть виконуватися гофрованими (патент України № 68831 від 06.11.2003 по кл. Н01Q 7/08). Основним недоліком найближчого аналога є малий коефіцієнт подовження, а також спотворення діаграми спрямованості антени. Викликаний вказаний недолік тим, що одновиткові подовжувальні котушки включені в розрив шлейфа-вібратора попарно і розведені в кожній парі в протилежні боки - одна у бік ємності, що укорочує, а друга - у напрямі противаги, а це не дозволяє використовувати всю довжину шлейфа-вібратора і зробити подовжувальні котушки максимально довгими, і тим самим максимально скоротити довжину антени. Крім того, напрям струмів в прилеглих до металевої пластини антени частинах подовжувальних котушок спрямований протилежно напряму основного струму випромінювання антени, що зменшує її опір випромінювання і спотворює діаграму спрямованості. Технічною задачею, на вирішення якого спрямований винахід, є зменшення довжини антени і зниження рівня її бокового випромінювання. Для вирішення поставленої задачі в антені широкосмуговій, що включає противагу і навантажений на ємність, що укорочує, активний шлейф-вібратор, виготовлений з двох металевих пластин, між якими включені одновиткові подовжувальні котушки, розташовані перпендикулярно його поверхні, і при цьому ємність, що укорочує, і противага виконані гофрованими, згідно винаходу, кожен виток одновиткових подовжувальних котушок укладений уздовж всієї довжини активного шлейфа-вібратора. Прилеглі до металевої пластини частини витків котушок можуть бути закриті металевим екраном. При цьому металевий екран може бути приєднаний до пластини шлейфа-вібратора, яка з'єднана з живлячим фідером, а витки подовжувальних котушок виконані з відбортовкою. Розміщення подовжувальних котушок уздовж всієї довжини електричного шлейфа-вібратора дозволило подвоїти довжину подовжувальних котушок і збільшити коефіцієнт укорочення антени. А пов'язане із збільшенням довжини котушок зростання їх активного опору компенсується збільшенням поперечного перетину витків котушок, отримане за рахунок їх відбортовки. Отримане внаслідок відбортовки збільшення поперечного перетину котушок знизило їх активний опір і відповідно зменшило електричні втрати, що вносяться ними в антену. Екранування частин подовжувальних котушок із зустрічними струмами зменшило рівень бічного випромінювання антени і поліпшило форму її діаграми спрямованості. Все це в сукупності дозволило максимально скоротити довжину антени, при збереженні її електричних характеристик і поліпшенні форми діаграми спрямованості. Суть винаходу пояснюється кресленнями (фіг. 1-3). Фіг. 1. Антена з одновитковими подовжувальними котушками, попарно розведеними в протилежні боки (прототип). Фіг. 2. Антена з одновитковими подовжувальними котушками, розміщеними уздовж всієї довжини шлейфа-вібратора з частково екранованими витками подовжувальних котушок. Фіг. 3. Виток з відбортовкою, розміщений уздовж всієї довжини електричного шлейфавібратора. Суцільною лінією показаний струм випромінювання, пунктирною лінією показаний зворотний струм у подовжувальних котушках. На фіг. 1 показана малогабаритна антена з одновитковими подовжувальними котушками 1, попарно розведеними в протилежні боки активного шлейфа-вібратора 2. На фіг. 2 показана малогабаритна антена з одновитковими подовжувальними котушками 1, розміщеними уздовж всієї довжини шлейфа-вібратора 2. Частина витка подовжувальної котушки закрита металевим екраном 3, приєднаним до металевої пластини, що живиться від фідера 4. В якості противаги антени використана гофрована пластина 5, гофрування якої дозволило скоротити довжину противаги. На фіг. 3 показано розміщення витка подовжувальної котушки 1 уздовж шлейфа-вібратора 2. Виток котушки містить відбортовку з одного або двох боків. 1 UA 100305 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Працює малогабаритна антена таким чином. Напруга високочастотного сигналу, що подається з фідера 4 на електричний випромінювач 1 і на противагу 2, збуджує в антені високочастотні коливання на частоті її резонансу. Частота власних коливань антени визначається її електричною довжиною, яка дорівнює сумарній довжині електричного випромінювача 1, довжині витка подовжувальної котушки 2 і довжині противаги 3. Викликані цими коливаннями струми в антені замикаються струмами зсуву і випромінюються в ефір. Випромінювання здійснюються як у вигляді електричної складової, яку забезпечують електричний випромінювач 1 і противага 2, так і магнітною складовою, яку випромінюють одновиткові котушки 3. Як видно з фіг. 2, сумарна довжина цих елементів антени значно перевершує довжину антени. Але, оскільки частота власних коливань антени визначається довжиною шляху, яка повинна дорівнювати половині довжини хвилі власних коливань антени, а цей шлях утворюється загальною довжиною елементів 1, 2 і 3 антени, геометрична довжина малогабаритної антени стає багато менше половини довжини хвилі власних коливань антени. Збільшення довжини подовжувальних котушок, при збереженні робочої довжини хвилі, дозволило скоротити розміри антени і знизити її матеріаломісткість. Відбортовка одновиткових подовжувальних котушок (фіг. 3) дозволила збільшити площу їх поперечного перетину, що зменшило омічний опір котушок і забезпечило зростання коефіцієнта корисної дії антени. А екранування ділянок подовжувальних котушок із струмами, протилежними до струму випромінювання, збільшило опір випромінювання і поліпшило вигляд діаграми спрямованості антени. Таким чином, антена малогабаритна здатна, при малих розмірах, працювати з високим коефіцієнтом корисної дії в широкій смузі частот при мінімальному рівні бічного випромінювання, що забезпечує їй високі електричні характеристики. Високі робочі характеристики антени широкосмугової при малій металоємності і незначних витратах на виготовлення в сукупності дають значний техніко-економічний ефект від використання винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Антена широкосмугова, що містить приєднані до живильного фідера противагу і навантажений на ємність, що укорочує, активний шлейф-вібратор, виготовлений з двох металевих пластин, між якими включені одновиткові подовжувальні котушки, розташовані перпендикулярно його поверхні, при цьому ємність, що укорочує, і противага виконані гофрованими, яка відрізняється тим, що кожен виток одновиткових подовжувальних котушок укладений уздовж всієї довжини шлейфа-вібратора. 2. Антена за п. 1, яка відрізняється тим, що витки подовжувальних котушок виконані з відбортовкою з одного або з двох боків. 3. Антена за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що прилеглі до металевої пластини частини витків подовжувальних котушок закриті металевим екраном. 4. Антена за п. 3, яка відрізняється тим, що екран приєднаний до металевої пластини, з'єднаної з живильним фідером. 2 UA 100305 C2 3 UA 100305 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4