Електромагнітна антена

1. Електромагнітна антена, що включає електричний вібратор і магнітну рамку, яка відрізняється тим, що як вібратор застосовано богатошлейфний електричний вібратор, до кінців якого приєднані дві металеві пластини, що утворюють ємність антени, що укорочує, а в розрив шлейфів у їхню центральну частину включені паралельно розташовані співвісні котушки магнітної антени, при цьому один із шлейфів навантажено фідерною лінією. 2. Антена по п. 1, яка відрізняється тим, що навантажений на фідерну лінію шлейф виконаний у вигляді металевої пластини, приєднаної перпендикулярно пластині, що формує ємність, що укорочує, в ЇЇ центральній частині і утворює центральний шлейф, до протилежної грані якого приєднані перші виводи N котушок, розміщених у плані центрального шлейфа, другі виводи яких приєднані до збірної лінії, у свою чергу приєднану до центрального провідника фідерної лінії, зовнішній провідник якої приєднаний до металевого екрана з діаметром, рівним половині довжини робочої хвилі антени, і розміщеному паралельно пластині конденсатора, що укорочує, до якої також приєднані бічні шлейфи, розміщені по обидва боки від центрального шлейфа паралельно йому, при цьому вільні кінці бічних шлейфів приєднані до перших виводів котушок магнітної антени, розміщених го обидва бохи від центральних котушок І співвісні їм, а їхні другі виводи приєднані до екрана. 3. Антена по п.2, яка відрізняється тим, що бічкі котушки з'єднані в блоки включених паралельно котушок, перші виводи яких з'єднані металевими перемичками, приєднаними до бічних шлейфів. 4. Антена по п.2, 3, яка відрізняється тим, що екран виконаний гофрованим з довжиною шляху проходження струму уздовж діаметра, рівному ПОЛОВИНІ ДОВЖИНИ ХВИЛІ. 5. Антена пр пп. 1-4, яка відрізняється тим, що співвісні котушки намотані на феромагнітне осердя 6. Антена по пп. 2-5, яка відрізняється тим, що до загальної збірної лінії приєднані настроєні на різні діапазони частот електромагнітні антени. 7. Антена по пп. 2-6, яка відрізняється тим, що електромагнітні антени розташовані по обидва боки екрана, в їхні збірні лінії підключені до фідера через узгоджувальний, підсумувальний і симетрувальний трансформатор. СО г*. а* to Технічне рішення, що заявляється, стосується радіотехніки і може бути використано як антени радіотехнічних пристроїв різного призначення. Відомі електричні антени (див. Ротхаммель К. Антени. - М.: Енергія, 1979. - 320 с.), в основі конструкції яких лежить електричний диполь, напівхвильовий вібратор. Внаслідок чого їхні розміри кратні половині робочої довжини хвилі. Зменшення розмірів антени щодо напівхеипьового вібратора веде до значного зниження її коефіцієнта дії (ККД) І зменшенню смуги пропущення. Відомі також магнітні антени (див. Хомич В.И. Феритові антени-М.: Енергія, 1969. - 96 а), що реагують на магнітну складову електромагнітного випромінювання. Основні їхні недоліки, малий ККД і вузька смуга пропущення. Найбільш близькою по технічній сутності І результату, що досягається, до пропонованого технічного рішення є антена кардіоідного приймання-протот*п (див. Надененко С.И, Антени. - М.: Связьиздат, 1950. - с. 254), що включає магнітну рамку та електричну антену. її основні недоліки, низький ККД і як наслідок, низький коефіцієнт підсилення, обумовлені малими опорами випромінювання як у рамки, так і в короткого електричного штиря І вузька смуга пропущення. Задача передбачуваного винаходу є підвищення ККД, збільшення коефіцієнта підсилення І розширення смуги пропущення малої щодо робочої довжини хвилі антени. Досягається поставлена задача наступним. Як і прототип, заявлена електромагнітна антена 39763 місгить коротку елеістричну антену і магнітну рамку. Однак, на відміну від прототипу, електрична антена виконана у вигляді шлейфового вібратора, скороченого ємчістю металевої пластини, приєднаної до його верхньої частини, а машітна антена виконана у вигляді блоків з N паралельно з'єднаних рамкових антен, що містять по М виікіа, у які можуть бути уведені феромагнітні осердя, при цьому шлейфи електрично* антени включені послідовно з блоками з паралельно з'єднаних котушок магнітної антени. Приєднання металевої пластини до верхньої частини антени ибільшус і! еішівалентну ємність і розширює смугу пропущений. Виконання електричної частини ач гена у вигляді шлейфового вібратора збільшує опір випромінювання антени і підвищує її ККД, що особливо важливо при короткій щодо довжини хвилі антені. При цьому, чим більше число шлейфів у вібратора, тим більше його опір випромінювання,а отже ККД і смуга пропущення антени. Скорочення щодо половини довжини хвилі розміру вібратора вимагає компенсації відсутньої електричної довжини подовжуваючога котушкою, що веде до зменшення ККД і смуги пропущення антени. Щоб цього не відбулося, у якості подовжуваючої котушки використана багатовиткова рамка магнітної антени. Яка, на відміну від звичайної котушки, не тільки компенсує відсутню електричну довжину вібраторі зле і збільшує опір випромінюваний антени, там самим сприяючи пїцзищеннга її ККД і розширенню смуги пропущення. Крім того, додавання діаграм спрямованості електричного і магнітного дипопів збільшує коефіцієнт підсилення антени на 3 децибеяпа (3dB). Для того, щоб внесення необхідної Індуктивності антени, що компенсує, не супроводжувалося зменшенням смуги пропущений внаслідок росту реактивного хвильового опору, запроваджується паралельне включення декількох магнітних антен. Це дозволяє, при необхідній індуктивності подовжуоаючс) котушки, одержати необхідне для забезпечення високого ККД і широкої смуги пропущення збільшення опору випромінювання. Приєднання до верхньої частини короткої антени ємнісного навантаження також сприяє росту її опору випромінювання і розширенню смуги пропущення. Послідовне з'єднання електричної і магнітної частин антени з опором нааантаження дозволяє одержати максимальне відношення активної частини опору антени до її реактивної частини і, як наслідок, широку смугу прспущення А використання мчогошпейфового вібратора і параг.ельного*з'едкзння котушок магнітно? антени зменшує опір омічних (теплових) утрат, стосовно опору випромінювання, що сприяє росту ККД. Росту ККД сприяє і уведення високодобротних феромагнітних осердь у виткії магнітної антени І розміщення електромагнітної антени над металевим екраном. Тому електромагнітну антену розміщають по одну сторону металевого екрана в несиметричному виконанні або э обох його сторін - у симетричному виконанні антени. Уведення перерахованих вище ознак винаходу дозволяє збільшити ККД і коефіцієнт підсилення, з також розширити смугу пропущення малої щодо довжини хвилі антени, що с задачею ви находу. Таким чином, зазначені ознаки є істотними, а пропоноаане технічне рішення відповідає критерію "істотні відмінності" А оскільки, раніше в антенах зазначена сукупність ознак не зустрічрлася, запропонована електромагнітна антена відповідає критерію "новизна", Уведення відмітних ознак дозволяє одержани ККД електромагнітної антени вище 90%, при відносних розмірах, не більш 0,1 X, де X - довжина хвилі, у несиметричному виконанні і 0.2-А., у симетричному виконанні антени. При цьому, коефіцієнт підсилення антен відповідно складе 6 dB І 9 dB. Подальшо гбільшення коефіцієнта підсилення антени можливо при використанні рефлектора І при побудозі фазированної антенної ґратки з декількох електромагнітних антен. Опис малюнків. Фіг. 1. Електрична схема електромагнітної актени. Фіг. 2. Несиметрична електромагнітна антена чад металевим екраном. Фіг. 2а. Гофрована частина екрана. Фіг. 26. Котушки магнітної антени з уведеним феромагнітним осердям. Фіг. 3. Симетричний варіантусехвильовоїте-' левізійної електромагнітної антени. Показана на фіг. 1 електромагнітна антена включає дві паралельно розташовані металеві пластини 1, що утворять конденсатор, що укорочує, з ємністю С, між обкладками якого приєднані металеві шлейфи 2, із вглюченими в їхню центральну частину витками 3 магнітної антени, що виконують також функції подовжуйаючих котушок з індуктивністю L. Генератор 4 і навантаження 5 представлені джерелом електрорушійної СИЛИ (е.р.с.) eft) і опором R, відповідно. Працює антена в такий спосіб. Під впливом зовнішнього джерела сигналу 4 з е.р.с. e(t) і внутрішнім опором R, при використанні антени в якості передавальної, чи під впливом електромагнітної енергії, що надходить ка неї з ефіру, при її використанні в якості приймальної {у цьому випадку е(ї) представляє наведену в антені е.р.с, a R опір навантаження), у шлейфах 2 і в котушках З протікають синфазні електричні струми що виділяють на опорі випромЫюзання Rr потужність випромінювання (чи прийняту потужність), а на опорі втрат RL - потужність теплових утрат. Оскільки шлейфи і котушки зв'язані між собою електромагнітним зв'язком, загальний опір випромінювання антени при п шлейфах і котушок зростає в п г разів, по відношенню до одної електромагнітної антени. У той час як опір утрат зросте тільки в п разів. Це веде до росту ККД антени. А паралельне з'єднання котушок і збільшення числа шлейфів знижує індуктивність антени І збільшує її ємність, що супроводжується розширенням її смуги пропущення. На фіг. 2 показана несиметрична електромагнітна антена, змонтована над металевим екраном. Антена включає металевий диск 1, з діаметром, рівним половині робочої довжини хвилі, паралельно якому розміщена перша металева пластина 2, що утворює ЄМНІСТЬ антени, що укорочує, у середній її частині перпендикулярно приєднана друга металева пластина 3, що утворює центральний шлейф електричної частини 39763 антени До протилежної грані центрального шлейфа приєднані перші виводи N центральних котушок 4 магнітної' частини антени, другі виводи яких приєднані до збірної лінії 5, у свою чергу приєднаної' до центрального провідника фідера 6, зовнішній провідник якого приєднаний до металевого диску По обидві сторони від центральних котушок соосно з ними розташовані 2 N бічних котушок 7, де N - будь-яке ціле число, перші виводи яких з'єднані перемичками 8 і утворять блоки паралельно з'єднаних котушок, що за допомогою бічних шлейфів 9 приєднані до формуючої ємність, що укорочує, пластини. При необхідності, у соосно розташовані котушки можуть бути уведені феромагнітні осердя 10. Оскільки діаметр дискз повинний мати електричну довжину У2, для зменшення розмірю він може бути зроблений іофровзним, з довжиною утворюючої, що визначає шлях струму, рівної 7J2. На фіг. 2 а показана госЬровача частина диска 1, а на фіг 26 оаріант магнітної частини антени з феромагнітнім осердям з проникністю д Уведений осердя дозволяє сконцентрувати магнітні потоки уздовж віс?9 котушок і тим самим послабити вплив один до одного сусідніх блоків котушок Працює актана в такий спосіб. Поступагоча з фщеру 6 електромагнітна енергія збуджує в шлейфах З І 9 і 8 котушках 4 і 7 синфазні струми, що протікаючи по опорах випромінювання і втрат антенк виділяють на них відповідно потужності випромінювання і атраг. Перша з них сшіромінюсться в ефір, а друга витрачається на нагрівання елементів антени їхнє співвідношення визначає ККД антени При роботі антени як приймальна, електромагнітна енергія що надходить з ефіру збуджує в електричній і магнітній частинах антени синфазні струми, що через фідер 6 надходять на опір навантаження і виділяють на ньому електричну потужність. Взаємодія єпектрмчної і магнітної частин антени формує ЇЇ дізграму спрямованості у вигляді кардіоїди, а відбита від екрана 1 електромагнітна енергія збільшує коефіцієнт підсилення антени на 3dS. На фіг. З показана симетрична щодо екрана електромагнітна телевізійна антеча діапазонів дециметровим хвиль 1, метрових хвиль 6 ..12 каналів 2 і метрових хзиль 1...5 каналів 3. Усі три анте ни навантажені на загальну збірну лінію 4 і розміщені по одну сторону екрана 5, утворюючи несиметричну всехвильову телевізійну антену. Точно така ж конструкція розг/ірека і по іншу сторону металевого екрана При цьому, збірні лінії обох конструкцій через симетруючий, узгоджуючий, підсумовуючий І трансформуючий пристрій 6 приєднав! до центрального провідника живильного фщера 7, утворюючи симетричну електромагнітну Г-нтєму Зовнішній провідник фідера приєднаний ло мет@левого екрана. Когушки антен метрового діапазону намотані на феритових осердях 8 І 9 э магнітними проникненнями (J' * Мг, відподпідмо Працює знтема о такий спосіб. Рк і в антені, показам'й на фіг. 2, електромагнітна енергія, що надходить з ефіру, збуджує в антенах 1, 2 і З ьпектричні струми, для кожної у своему діапазоні частот Обумовлені ними електричні сигнали надходять у збірні лінії 4 і далі, через підсумовуючий і симетруючий трансформатор 6, у фідер 7 і з його допомогою подаються на вхщ телевізійного приймача. Додавання в підсумовуючому пристрої 6 сигналів від розташованих з обох сторін екрана антен 1, 2 і 3, збільшує загальне посилення симетричної електромагнітної антени на 3 dB і доводить його до 9 dB (до +9 dB стосовно нзпівхоипьового вібратора, диполю) Подальше підвищення коефіцієнта підсилення можливо при використанні рефлектора, директора й об'єднанні електромагнітних антен у синфаані антенні їратки Як і в антечі, показаній на фіг 2, розміри екрана можуть бути зменшені при його гофрируванні Об'єднання в одній конструкції електричної і магнітної антен дозволяє без збільшення габаритій підвищити посилення і ККД антени і сформувати діаграму спрямованості у вигляд? кардіоїди з пвно вираженим напрямком мінімального випромінювання. Це дозволяє відокремитися від перешкод при прийомі, збо виключити напрямок небажаного випромінювання сигналу ь передавальній антені. Крім того, велика власна ємність електричної частини БНТЄНИ І велика кількість ьиткіз у магнітній Ті частині дозволяє утримувати резктиеиу енергію електричних коливань поблизу антени, скоротивши розміри ближньої реактивної зони, ідо ДОЗЙОЛЯЄ ЗНИЗИТИ взаємний вплив антен і створювати компактні антенні гратки з високою ефективністю ФІГ. 1 39763 A Фіг. 26 39763 іг.З Тираж 50 екэ Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03