Вібраторна антена з реактивними включеннями

Винахід відноситься до антенної техніки і може використовува тися у якості широкосмугового симетричного діполя або широкосмугової штирьової антени УКХ чи КХ радіостанцій та інших рухомих радіозасобів, які використовують широкосмугові сигнали та режими псевдовипадкового перестроювання частоти. Широко відомі технічні рішення, які дозволяють реалізувати широкосмугові антени з коловою діаграмою r спрямованості (ДН) у горизонтальній площині (у площині вектора Н ). Такими антенами є різного роду об'ємні конструкції, наприклад, у вигляді конічних вібраторів, які мають складну форму твірної конуса для стабілізації напрямку максимума ДН у вертикальній площині уздовж горизонту або плоскі конструкції у вигляді трикутних або петльових вібраторів [1, 2]. Проте для рухомих радіозасобів УКХ та КХ діапазонів використовування таких конструкцій не уявляється можливим. Найбільш прийнятним варіантом для рухомих засобів є використовування штирьових вібраторних антен. У теперішній час у якості широкосмугових штирьових вібраторних антен широко використовуються конструкції вібраторів з ємнісними включеннями [3, 4]. Найбільш близьким технічним рішенням по сутності до заявляємого винаходу є Патент SU 1808153 A3 кл. H01Q1/36 від 07.04.1993р. [5], який обраний у якості прототипу. Тут для розширення смуги частот у вібраторній антені, яка містить плечі, кожне з яких виконане з відрізків провідника, з'єднаних між собою послідовно через ємнісні навантаження, запропоновано довжину кожного провідника брати приблизно рівною (0,1-0,2)lmax, де lmax - максимальна робоча довжина хвилі. Експериментальні дослідження конструкцій штирьових антен, які грунтуються на цьому принципі, показали, що таким чином можна отримати коефіцієнт перекривання по частоті Кf»77МГц/35МГц=2,2 при коефіцієнті стоячої хвилі (КСХ) не більш 3,3 та коефіцієнті підсилювання на рівні коефіцієнта підсилювання чвертьхвильового вібратора [4]. Тут на основі аналізу цих результатів робиться висновок про принципову можливість розширення смугови х властивостей вібраторних антен від 30 до 100МГц, тобто робиться висновок про принципову можливість досягнення Кf=100/30=3,33. При використанні вищеописаного підходу досягнути Кf>3,33 не уявляється можливим із-за розвалу ДН у вертикальній площині на верхніх частотах робочого діапазону, хоча при цьому КСХ може бути придатним для практичного використання. У теперішній час виникла необхідність у штирьових антенах з Кf>3,33. Такі антени потрібні, наприклад, для так званих програмуємих радіостанцій SDR. Деякі успішні демонстрації подібних радіостанцій привели до створення групи SDR-форум, яка об'єднала у Європі більш ніж 50 компаній. Метою організації стало прискорення розробки, розвернення та використання SDR-радіостанцій. Робочі комітети у складі цієї групи фірм займаються науково-технічними проблемами, які відносяться до базових станцій та антен. І, як підкреслюється, наприклад, у [6] одною з гострих проблем, яку потрібно розв'язати для реалізації SDRрадіостанцій, є відсутність широкосмугової антени для них. Тому розширення робочого діапазону штирьових антен для рухомих об'єктів є актуальною науковотехнічною задачею, розв'язання якої є метою винаходу. Поставлена мета досягається тим, що у вібраторну антену, яка містить плечі, кожне з яких виконане з відрізків провідника, з'єднаних між собою послідовно через ємнісні навантаження, у відрізки провідників між сусідніми ємнісними навантаженнями введені паралельні коливальні контури, резонансні частоти яких відповідають наступним умовам: (1) fn»nf1, n=1,2,...N, де f1 - резонансна частота першого коливального контуру; fn - резонансна частота η-го коливального контур у; n - номер коливального контуру, який відліковується від вузла збудження вібратора; N - кількість коливальних контурів, при цьому f1 » (3 - 3,5)fmin; ü ï fN » (1,1- 13)fmax ; ï , ý fmax / fmin » 5,5 - 6; ï 50Ом < rn < 100Ом;ï þ (2) де fmin , f max - відповідно мінімальна та максимальна робочі частоти, r n - характеристичний опір n-го коливального контуру, а відстань між сусідніми коливальними контурами не перевищує 0,25l min , де l min - мінімальна робоча довжина хвилі. На Фіг.1 наведена структура штирьової антени, яка пояснює сутність винаходу. Тут l1, l2, І3, l4, l5 - довжина відрізків провідників, з'єднаних між собою послідовно через ємнісні навантаження С1, С3, C5, С7 , Η - сумарна довжина антени. Між сусідніми ємнісними навантаженнями С 1 та С3 введено коливальний контур L1, C2, між сусідніми ємнісними навантаженнями С 3 та C5 введено коливальний контур L2, C4; між сусідніми ємнісними навантаженнями C5 та С7 введено коливальний контур L3, Сб і т.д. При цьому 1 » (3 - 3,5)fmin; 2p L1C2 1 f2 = » 2f1; 2p L2C4 1 f3 = » 3f1 » (11 - 1,3)fmax ; , 2p L3C6 f1 = 50Ом < r1 = L1 < 100Ом; C1 50Ом < r2 = L2 < 100Ом; 50О0 < r 3 = C4 L3 C6 ü ï ï ï ï ï ï ï ý ï ï ï ï ï < 100Ом;ï ï þ (3) Відстань між сусідніми коливальними контурами l1k-1дБ у смузі частот 30-177МГц (Кf=5,9) та КС Х