Логоперіодична антена

1. Логоперіодична антена, що містить живильну лінію і підключені до неї ряд симетричних вібраторів, яка відрізняється тим, що вібратори виконані V-подібної форми з можливістю роботи кожного з них як у метровому, так І в дециметровому діапазоні частот, і з кутом при вершині між їхніми плечима від 100° до 130°, який залежить від співвідношення електричної довжини вібратора до довжини хвилі, при цьому електрична довжина вібраторів метрового діапазону складає 0.5А., а дециметрового діапазону - 1,5 А., де А, - довжина хвилі. 2. Логоперіодична антена, за п 1, яка відрізняється тим, що вона оснащена додатковими симетричними вібраторами, які виконані V-подібної форми з можливістю роботи кожного з них як у метровому, так і в дециметровому діапазоні частот, і з іншим кутом при вершині між їхніми плечима, що знаходиться в діапазоні 100°...130°, який залежить від співвідношення електричної довжини вібратора до довжини хвилі, при цьому електрична довжина додаткових вібраторів у метровому діапазоні складає 0,5?., а в дециметровому діапазоні 2...2,5>., де А. - довжина хвилі. Корисна модель, що заявляється, відноситься до галузі антенної техніки, зокрема до логоперіодичних антен, і може бути використана для прийому і передачі електромагнітних хвиль як у метровому, так і дециметровому діапазонах, переважно телевізійних сигналів. Відома логоперіодична вібраторна антена, призначена для далекого прийому програм метрового і дециметрового діапазону з 1 по 12 телевізійні канали (ТВк) (див., наприклад, патент RU № 2048696 С1, МПК 6 H01Q 11/10, заявл. 22 01 92, опубл. 20.11.95. Бюл. № 32) Вона містить живильну лінію, виконану у виді першої і другої труб однакового діаметра, установлених паралельно один одному зі зсувом в одній площині відносно один одного, симетричні прямолінійні вібратори, плечі яких розміщені ортогонально трубам і підключені до них протифазно, коаксіальну лінію з пристроєм, що узгоджує, яка підключена до труб, несучу стрілу, зв'язану з опорною щоглою, при цьому з боку довгих симетричних вібраторів ортогонально несучій стрілі встановлений плоский екран. Відповідно до винаходу несуча стрта виконана у виді третьої труби, встановленої під першою і другою трубами паралельно "їм на вершині опорної щогли, причому всі три труби конструктивно зв'язані між собою Ізоляторами, симетричні вібратори виконані у виді прямолінійних стержнів, які підключені до першої і другої труб, коаксіальна лінія розміщена в першій трубі, а пристрій, що узгоджує, розміщений в першій трубі у вершині антени з боку коротких симетричних вібраторів, включений між коаксіальною лінією і другою трубою і виконаний у виді східчастого коаксіального переходу з внутрішнього діаметра труби на внутрішній діаметр коаксіальної* ЛІН». Недоліками відомої' антени є складність конструкції, значні габаритні розміри і вага. Така антена має обмежені функціональні можливості, тобто можливість використання вібраторів електричною довжиною 0,5 довжини хвилі у всьому діапазоні частот, причому кожен вібратор має можливість працювати тільки в одному діапазоні частот Найбільш близькою по технічній сутності до пропонованої логоперюдичної антени по першому варіанту є відома логоперіодична вібраторна антена «ЛОГО-Р-10», яку виготовляє російське конверсійне підприємство «РЭМО», що робить самі ЯКІСНІ і конкурентоздатні антени, що існують на ринку України (див. Антенна телевизионная индивидуальная наружная «ЛОГО-Р» Паспорт 2.474.005 ПС, Россия, КП «РЭМО»). Ця антена CM CM О) 1922 призначена для прийому телевізійних програм (6 бОТВк) у смузі частот 174 230МГц і 470 790МГц, а також сигналів УКВ 4М радіостанцій у російському і європейському діапазонах віщання Антена містить живильну ЛІНІЮ і підключені до неї 20 симетричних прямолінійних вібраторів, має коефіцієнт підсилення (Кус) = 7дБі на 6 - 12Твк, а на 21 бОТВк Кус = 12дБі, а коефіцієнт стоячої хвилі (КСХ) по напрузі дорівнює двом на 6-12 і 21-60 ТВ каналах, її габарити 1835 х 880 х 50мм і вага 3,0кг Загальними ознаками відомої і логоперюдичноі антени, що заявляється є наявність живильної Ліни і підключених до неї ряд симетричних вібраторів До недоліків відомої логоперюдичної антени варто віднести обмежені функціональні можливості, тобто можливість роботи кожного з вібраторів тільки в одному визначеному частотному діапазоні Саме наявність вібраторів дециметрового й окремо - метрового діапазону збільшує їхню КІЛЬКІСТЬ І приводить до значного збільшення и габаритних розмірів і ваги Крім того, ця антена має низьку механічну МІЦНІСТЬ унаслідок використання прямолінійнихвібраторів В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення логоперюдичної антени, у якій нове V- подібне виконання вібраторів, кута при вершині між їхніми плічми та можливості роботи кожного з них як у метровому, так і в дециметровому діапазоні частот, дозволило б розширити функціональні можливості антени та значно зменшити габаритні розміри антени при високому коефіцієнті підсилення, і, отже, забезпечити зменшення матеріаломісткості , ваги і вартості антени та підвищення її надійності Поставлена задача досягається тим, що в логоперюдичній антені, що містить живильну ЛІНІЮ і підключені до неї ряд симетричних вібраторів, ВІДПОВІДНО до корисної моделі, вібратори виконані Vподібної форми з можливістю роботи кожного з них як у метровому, так і в дециметровому діапазоні частот і з кутом при вершині між їхніми плічми від 100 до 130, який залежить від співвідношення електричної довжини вібратора до довжини хвилі, при цьому електрична довжина вібраторів метрового діапазону складає 0,5Х, а дециметрового діапазону -1,5Х, де X - довжина хвилі Крім того, логоперіодична антена оснащена додатковими симетричними вібраторами, які виконані V- подібної форми з можливістю роботи кожного з них як у метровому, так і в дециметровому діапазоні частот, і з іншим кутом при вершині між їхніми плечима, що знаходиться в діапазоні 100° 130°, який залежить від співвідношення електричної довжини вібратора до довжини хвилі, при цьому електрична довжина додаткових вібраторів у метровому діапазоні складає 0 5?., а в дециметровому діапазоні - 2 2,5?., де X - довжина хвилі У результаті використання корисної моделі, що заявляється, забезпечується одержання технічного результату, який полягає в розширенні функціональних можливостей антени за рахунок роботи кожного з вібраторів як у метровому, так і в дециметровому діапазонах, та значному зменшенню габаритних розмірів антени при високому коефіцієнті підсилення Крім того, підвищується механгчна МІЦНІСТЬ пропонованої антени. Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок Виконання вібраторів V-подібноі форми з можливістю роботи кожного з них як у метровому, так і в дециметровому діапазоні частот, і з кутом при вершині між їхніми плічми від 100° до 130°, який залежить від співвідношення електричної довжини вібратора до довжини хвилі, при цьому електрична довжина вібраторів метрового діапазону складає 0,5Я., а дециметрового діапазону - 1,5Х, де X - довжина хвилі, у порівнянні з прямолінійними вібраторами по прототипу, дозволяє розширити функціональні можливості пропонованої логоперюдичної антени та значно зменшити габаритні розміри антени при високому коефіцієнті підсилення, її вагу і вартість Додаткове посилення в дециметровому діапазоні, що має місце у корисній моделі, що заявляється, по відношенню до прототипу, досягається за рахунок того, що V-подібний вібратор загальною електричною довжиною 1,5Х з кутом при вершині, наприклад, 120° має виграш у ЗдБ у порівнянні з прямолінійним вібратором електричною довжиною 0,5Х За рахунок введення до конструкції пропонованої логоперюдичної антени додаткових V-подібних симетричних вібраторів більш низькочастотного метрового діапазону з можливістю роботи кожного з них як у метровому, так і в дециметровому діапазоні частот, і з іншим кутом при вершині між їхніми плічми, що знаходиться в діапазоні 100°. 130° (наприклад, кут р дорівнює близько 100°), який залежить від співвідношення електричної довжини вібратора до довжини хвилі, при цьому електрична довжина додаткових вібраторів у метровому діапазоні складає 0,5Х, а в дециметровому діапазоні - 2 2,5Х, де X - довжина хвилі, з'являється можливість ще більш розширити й функціональні можливості - частотний діапазон прийому сигналів, а саме забезпечити прийом передачу додаткових частотних діапазонів з 3 по 5 ТВ каналів при високому коефіцієнті підсилення. Крім того, за рахунок виконання усіх вібраторів Vподібної форми підвищується механічна міцність пропонованої антени За наявними в заявників відомостями, сукупність суттєвих ознак, що характеризують сутність корисної моделі, що заявляється, не відома з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про її ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "новизна" Пропонована логопері одична антена може бути багаторазово використана в галузі антенної техніки з одержанням очікуваного технічного результату, що свідчить про її ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "промислова придатність" Сутність корисної моделі, що заявляється, пояснюється кресленнями, де на фіг 1 представлено схематичне зображення загального виду пропонованої логоперюдичної антени, на фіг 2 - схематичне зображення загального виду пропонованої логоперюдичної антени за залежним додатковим п 2 формули корисної моделі, на фіг 3 - представлений графік узгодження антени частотного діапазону 470 800Мгц (21 - бОТвк) для двох конструкцій запропонованої антени за п 1 2 формули корисної моделі, на фіг 4 - графік узгодження для двох 1922 конструкцій запропонованої антени за п 1,2 формули корисної моделі на частотному діапазоні 170 230МГц (6 - 12ТВк), на фіг 5 - представлена типова діаграма спрямованості для вільного простору в площині Е (у площині вібраторів) на дециметровому діапазоні 470 800МГц (21 - бОТВк) для двох конструкцій запропонованої антени за п 1,2 формули корисної моделі, на фіг 6 - типова діаграма спрямованості для вільного простору в площині Н (перпендикулярної площині вібраторів) також на дециметровому діапазоні 470 800Мгц (21 - бОТвк) для двох конструкцій запропонованої антени за п 1,2 формули корисної моделі, на фіг 7 - представлений графік узгодження антени в діапазоні 76 ЮОМгц (3 - 5Твк) запропонованої антени за п 2 формули корисної моделі, на фіг 8 представлена типова діаграма спрямованості для вільного простору в площині Е (у площині вібраторів) у частотному діапазоні 76 100МГц (3 - 5ТВк) запропонованої антени за п 2 формули корисної моделі, на фіг.9 - представлена типова діаграма спрямованості для вільного простору в площині Е (у площині вібраторів) у частотному діапазоні 170 230МГц (6 - 12ТВк) для двох конструкцій запропонованої антени за п1,2 формули корисної моделі, а на фіг 10 - типова діаграма спрямованості для вільного простору в площині Н (перпендикулярної площині вібраторів) для двох конструкцій запропонованої антени за п 1,2 формули корисної моделі також у частотному діапазоні 170 .230МГц (6 - 12ТВк) Представлені на фіг 3 - 10 графіки узгодження і типові діаграми спрямованості для вільного простору пропонованої антени були розраховані за допомогою відомої програми EZNEC 2 0 Тому для пояснення на кожному представленому графіку і діаграмі приведені також розрахункові дані, які їм ВІДПОВІДНІ Пропонована логоперіодична антена (див фіг 1), як приклад конкретного виконання, містить підключені до живильної лінії 1 ВІСІМ вібраторів 2 V-подібноі форми з можливістю роботи кожного з вібраторів як у метровому, так і в дециметровому діапазонах Електрична довжина вібраторів метрового діапазону складає 0,5Х., а дециметрового діапазону -1.5Х., де X - довжина хвилі У даному прикладі електрична довжина найменшого Vподібного вібратора складає 265мм, а найбільшого - 471мм, що є оптимальним для їхнього використання як у метровому (157 234МГц), так і дециметровому (470 800МГц ) діапазонах Кут а при вершині між плічми V-подібних вібраторів знаходиться в межах від 100° до 130", а в даному прикладі він складає 120° Вібратори 2 виготовляють з добре провідного металу Вібратори виконані з тонкостінної труби круглого перетину діаметром 10мм ЛІНІЯ живлення виконана з двох рівнобіжних тонкостінних профілів перетином 18 х 14мм Відстань між профілями обрано таким чином, щоб хвильовий опір лінії живлення складав 90Ом Такий хвильовий опір лінії живлення забезпечує оптимальне узгодження антени з 75Ом-ним коаксіальним кабелем, підключеним до антени, як у метровому, так і в дециметровому діапазонах без додаткових пристроїв, що узгоджують, (див графіки 3, 4, 7) Кількість вібраторів, їхня електрична довжина, відстань між ними і кут при вершині визначають шляхом моделювання, наприклад, за допомогою програми EZNEC 2 0 Габаритні розміри антени 816 х 618 х 50мм Частотний діапазон при високому коефіцієнті підсилення та гарному узгодженню описаної вище логоперюдичної антени може бути значно розширений, а само, забезпечення прийому - передачі додаткових частотних діапазонів з 3 по 5 ТВ каналів, можливо пропонованою конструкцією за залежним п 2 формули корисної моделі (див фіг 2) Пропонована логоперіодична антена містить також живильну ЛІНІЮ 1 і підключені до неї ряд симетричних V-подібних вібраторів 2 Антена постачена додатковими симетричними вібраторами 3 більш низькочастотного метрового діапазону, які виконані V- подібної форми з можливістю роботи кожного з них як у метровому, так і в дециметровому діапазоні частот, і з іншим кутом р при вершині між їхніми плечима, що знаходиться в діапазоні 100° 130", який залежить від співвідношення електричної довжини вібратора до довжини хвилі, при цьому електрична довжина додаткових вібраторів у метровому діапазоні складає 0,5Х, а в дециметровому діапазоні - 2 .2,51, де X- довжина хвилі У даному прикладі кут р обраний 100°, щоб не погіршити параметри антени в дециметровому діапазоні Електричні довжини додаткових двох вібраторів 3 складають ВІДПОВІДНО 660 і 910мм їхнє місце підключення до лінії живлення 1 вибиралося з уваги узгодження в додатковому частотному діапазоні, при цьому загальна довжина лінії живлення склала 988мм Габарити конструкції пропонованої антени за додатковим залежним пунктом формули 1396х 1118х50мм При роботі логоперюдичної вібраторної антени сигнал від передавальної телевізійної станції збуджує для кожного каналу "активну зону" ВІДПОВІДНИХ вібраторів 2 чи 3 і по розподільній лінії живлення 1 надходить далі в коаксіальний кабель на вхід телевізійного приймача При цьому, пропонована логоперіодична антена забезпечує прийом з 6 по 12 та з 21 по 60 ТВ каналів, а за залежним пунктом формули - ще додатково з 3 по 5 ТВ каналів Таким чином, у залежності від конструктивного виконання пропонованої логоперюдичної антени, вона дозволяє здійснювати надійний прийом телевізійних програм (близько 70 каналів) у широкому діапазоні частот з високою якістю У логоперюдичній антені, що заявляється, в частотному діапазоні 170 230Мщ (6 - 12Твк), коефіцієнт підсилення складає не менш 7 дбі, (див фіг 9, 10) Для дециметрового діапазону частот 470 800Мгц (21 - бОТвк), пропонована антена має добре підсилення порядку 11 дбі (див фіг 5) Таким чином, підсилення пропонованої антени знаходиться в тих же межах, що й у прототипу 3 графіка узгодження пропонованої антени для частотного діапазону 470 800Мгц (21 - бОТвк) (див фігЗ) видно, що коефіцієнт стоячих хвиль у 75Ом-ном фідері значно менше двох, а для частотного діапазону 170 230Мгц (6 - 12Твк) не перевищує 1 8 (див фіг 4) Як видно, пропонована антена забезпечує гарне узгодження у всьому діапазоні частот, у тому числі і на метрових діапазонах Слід зазначити що при рівноцінних електричних параметрах логоперіодична антена, що 1922 заявляється, має розширені функціональні можливості, що дозволяють мати в три рази меншу довжину і меншу ширину в порівнянні з прототипом. ВІДПОВІДНИЙ виграш у вазі буде залежати від застосовуваних матеріалів. В іншій конструкції логоперіодичної антени, що заявляється за залежним п.2 формули корисної моделі, в діапазоні частот 76-..100Мгц (3 - 5Твк) коефіцієнт підсилення складає 3 - 3,7 дбі (див. фіг.8). З графіка, приведеного на фіг.7 видно, що КСХ у живильному 75Ом-ному кабелі не перевищує 2,5 у діапазоні частот 76...100Мгц. У діапазоні частот 17О...23ОМгц (6 - 12ТВк) пропонована логоперіодична антена має коефіцієнт підсилення не менш 7 дбі (див. фіг.9, 10). Графік узгодження в діапазоні частот 17О...23ОМгц (фіг.4, 3) показує, що КСХ у живильному 75Ом-ному кабелі не перевищує 1,8 І підтверджує забезпечення гарного узгодження антени у всьому діапазоні частот. У діапазоні частот 470...800Мгц (21 - бОТВк) пропонована логоперіодична антена має підсилення 10 - 11,5 дбі (див. фіг.5, 6). Узгодження ж погоперіодичної антени, що заявляється, у всьому дециметровому діапазоні досягається так само добре, що видно з графіка (фіг.З). Як видно, логоперіодична антена, що заявляється за п.2 формули корисної моделі забезпечує розширення прийому-передачі частотного діапазону при високої якості і стабільності параметрів прийнятих сигналів, а також має знач Фіг.1 8 ний виграш у габаритних розмірах і вазі в порівнянні з логоперіодичною антеною з прямолінійними вібраторами. Таким чином, заявлена корисна модель логоперіодичної антени при використанні дозволяє розширити її функціональні можливості шляхом використання кожного з вібраторів як у метровому, так і в дециметровому діапазонах, і за рахунок цього значно зменшити габаритні розміри антени при забезпеченні гарного узгодження і високого коефіцієнта підсилення, і, отже, зменшити матеріаломісткості, вагу і вартість антени, а також підвищити її надійність. Функціональні можливості пропонованої логоперіодичної антени, у залежності від варіантів її виконання, дозволяють здійснювати надійний прийом телевізійних програм (близько 70 каналів) у широкому діапазоні частот з високою якістю. По заявленій корисній моделі за пп.1 та 2 формули виготовлені дослідні зразки, що пройшли випробування, які підтвердили їхню працездатність і одержання очікуваного технічного результату і позитивного ефекту. Запропонована антена може знайти застосування для прийому телевізійних передач широкого діапазону робочих частот та УКВ 4М радіостанцій як для Індивідуального, так і колективного користування при наявності відповідного підсилювача, а також інших радіосигналів. ФІГ.2 10 1922 / . гшс г в V\ ?mf І.76 »К CiuiPF I I Зі ЛЁ( в Ю ЛГяи> [кіігг R!i« IS 3 J 11 1/ •№, Лщіг Фн 5 в в Лсд Фн 1922 11 12 Є НЕ ч v J _ СЛЄГ 7 О frai IBB Юк СИГЇПІ • 1в Z7 4SS • 1 ' та «ІВмх Dutsr King > 7 И dSi №n СЛІП = ? І ? ІШІ UlftSOT i l l teliwUi n o t ЇІГВЯІ 0П ЯЩІГ •ЩИ"? 9 -яг - li№ fWs і rsor ( и КЯ{ в вв ЛНм.1 (йі"ЇГ Й1П(Г ? \-> Л»\ fai us in Ч 7 19 dBi Фіг Комп ютерна верстка С Волобуєв \ Фи НІ Підписано до друку 05 08 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ 04050, Україна