ультракоротковолновая антенна
Классы МПК: | H01Q9/00 "Короткие" (в электрическом смысле) антенны с размерами, не превышающими удвоенную рабочую длину волны и составленные из электропроводящих активных излучающих элементов |
Автор(ы): | Писаревская В.А., Холодкова Л.А., Чернолес В.П. |
Патентообладатель(и): | Военный университет связи |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-04-25 публикация патента:
27.12.2000 |
Изобретение относится к радиотехнике, в частности может быть использовано в качестве приемо-передающей широкодиапазонной ненаправленной антенны УКВ диапазона. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот и повышение вибростойкости. Антенна состоит из трех вертикальных прямоугольных металлических пластин (ПМП) 1, установленных над металлическим экраном (МЭ) 2. ПМП 1 совмещены и электрически соединены большими кромками, а их плоскости образуют углы 120o. Верхние концы ПМП 1 подключены к круглой металлической горизонтальной пластине (МГП) 3, а нижние - к МЭ 2. МЭ 2 и МГП 3 электрически соединены дополнительными проводниками (ДП) 4. Точки подключения ДП 4 расположены на биссектрисах углов, образованных плоскостями ПМП 1. В каждой ПМП 1 выполнен зазор, к кромкам которого подключен коаксиальный фидер 5. Определены оптимальные соотношения размеров элементов конструкции, при которых достигается двукратное увеличение рабочего диапазона частот. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
Ультракоротковолновая антенна, содержащая вертикальный проводник, установленный над металлическим экраном и подключенный к нему основанием, горизонтальную металлическую пластину, расположенную над металлическим экраном и присоединенную к верхнему концу проводника, и коаксиальный фидер, отличающаяся тем, что проводник выполнен из трех вертикальных прямоугольных металлических пластин высотой Н, составляющей не менее 0,07 от максимальной длины волны рабочего диапазона волн и шириной В = (0,66 - 0,77)Н, вертикальные кромки прямоугольных металлических пластин совмещены и электрически соединены, а их плоскости образуют одна с другой углы 120o, при этом на высоте h = (0,3 - 0,4)Н в каждой металлической вертикальной пластине выполнен зазор, кромки которого образуют угол![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161276/176.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и, в частности, предлагаемая ультракоротковолновая (УКВ) антенна может быть использована в качестве приемо-передающей ненаправленной антенны, преимущественно для установки на транспортных средствах (автомобиле, железнодорожном транспорте и т.д.). Известны УКВ антенны, используемые для установки на транспортных средствах, описанные, например, в книге: Гвоздев И.Н. и др. Характеристики антенн радиосистем связи. - Л., ВАС, стр. 211, 212. Известные антенны представляют собой различные варианты несимметричных вибраторов, обладают простой конструкцией и могут использоваться совместно с УКВ маломощными радиостанциями. Однако известные УКВ антенны обладают ограниченным диапазоном рабочих частот и относительно большими габаритами. Наиболее близкой по своей технической сущности к заявленной является известная УКВ антенна с реактивными нагрузками по пат. США N 3967276, НКИ 343-725, 29.06.76. Антенна - прототип представляет собой петлевой вибратор с емкостной нагрузкой в виде горизонтальных пластин, подключенных к вершине вибратора через сосредоточенные индуктивные нагрузки. При такой схеме достигается работа антенны в 1,7-кратном диапазоне частот с КСВ![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/8773.gif)
- небольшим диапазоном рабочих частот по согласованию, что исключает ее применение совместно с современным парком УКВ радиостанцией, работающих в режиме программного переключения рабочих частот (ППРЧ);
- сложной конструкцией из-за необходимости включения в схему индуктивных сосредоточенных элементов;
- невысокой механической прочностью конструкции из-за необходимости разделения верхней емкостной нагрузки на ряд элементов (сегментов), легко подверженных вибрациям и тряскам, возникающим при движении объекта. Целью изобретения является разработка УКВ антенны, обеспечивающей широкополосную работу при одновременном достижении требуемой механической прочности и вибростойкости. Поставленная цель достигается тем, что в известной УКВ антенне, содержащей вертикальный проводник, установленный над металлическим экраном и подключенным к нему основанием, горизонтальную металлическую пластину, расположенную над металлическим экраном и подключенную к вершине вертикального проводника, и коаксиальный фидер, вертикальный проводник выполнен из трех вертикальных прямоугольных пластин высотой H. Высота H каждой пластины составляет не менее 0,07
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161151/955.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161151/955.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/8773.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161151/955.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161065/8805.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161276/176.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161151/955.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161276/176.gif)
На фиг. 4, 5 представлены результаты измерения качества согласования (КСВ) заявленной антенны и прототипа и диаграмм направленности заявленной антенны. Высота антенны-прототипа выбрана равной высоте заявленной антенны. Полученные результаты подтвердили возможность расширения диапазона рабочих частот более чем в 2 раза или снижения в 2 раза высоты излучателя в случае работы сравниваемых антенн, начиная с одной максимальной длины волны. Показанные на фиг. 5 ДН заявленной антенны подтверждают возможность работы практически в 4-кратном диапазоне частот без заметного нарушения равномерности азимутальной ДН. Размеры антенны при учете крайних значений указанных выше соотношений будут иметь следующие величины:
- при минимальном значении: H=85; B=56; D=213; h=25,5; d=0,85
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161276/176.gif)
- при максимальном значении: H=85; B=65; D=297; h=34; d=1,78;
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![ультракоротковолновая антенна, патент № 2161351](/images/patents/310/2161276/176.gif)
Оптимальными являются размеры, указанные выше для опытного образца. От использования заявленной антенны в сравнении с прототипом можно ожидать следующих технических преимуществ:
- расширение рабочего диапазона частот по согласованию более чем в два раза;
- уменьшения высоты излучателя, в случае работы заявленной антенны и прототипа, начиная с одной минимальной частоты;
- упрощения конструкции устройства ввиду исключения из схемы сосредоточенных индуктивных элементов;
- повышения вибростойкости и жесткости конструкции. Перечисленные технические преимущества позволяют повысить устойчивость работы радиоканала в линиях подвижной радиосвязи совместно с современным парком радиосредств, работающих в режиме ППРЧ.
Класс H01Q9/00 "Короткие" (в электрическом смысле) антенны с размерами, не превышающими удвоенную рабочую длину волны и составленные из электропроводящих активных излучающих элементов