рамочная антенна

Формула изобретения

Рамочная антенна, состоящая из рамки основного и аналогичных рамок дополнительных диапазонов, периметр которых равен средней длине волны основного и дополнительных диапазонов, отличающаяся тем, что в разрывы проводов рамок в диаметрально противоположных вершинах включены короткозамкнутые четвертьволновые шлейфы, расположенные под углом 45° к плоскости рамок и подключенные в перекрестном порядке к общей двухпроводной линии питания, причем рамки дополнительных диапазонов расположены в плоскостях, параллельных плоскости основной рамки, соединены между собой и закреплены в точках нулевого потенциала.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радио, радиорелейной связи, телевидения и беспроводного Интернет, работающих в диапазоне УКВ.

В настоящее время в качестве направленных антенн используют антенные решетки поперечного и продольного излучения, элементами которых являются рамочные излучатели с периметром соизмеримым с длиной волны. Примерами подобных излучателей являются рамки ромбовидной, квадратной или круглой формы (3. Беньковский, Э. Липинский. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. М.: Радио и связь, 1983, стр.347).

Недостатком таких излучателей является достаточно высокое входное сопротивление (порядка 300 Ом), низкий к.п.д. и ограниченная полоса рабочих частот.

Снизить входное сопротивление можно путем использования шунтов, пассивных проводящих элементов или с помощью параллельного подключения двух излучателей к общей линии питания (В.П. Кисмерешкин. Телевизионные антенны для индивидуального приема. М.: Радио и связь, 1982).

Рассмотрим в качестве прототипа рамочную антенну, состоящую из двух соединенных параллельно рамок с периметром, равным средней длине волны рабочего диапазона (И.П. Гавеля, А.Д. Истрашкин и др. Антенны, ч.II, Л-д, 1963, стр.36).

К недостаткам данной рамочной антенны следует отнести ее большой поперечный размер, особенно на низких частотах, и ограниченную полосу рабочих частот, определяемую периметром рамок. Указанный недостаток не позволяет использовать подобные антенны в качестве излучателей антенных решеток с большим коэффициентом усиления, поскольку последний достигается увеличением количества излучателей в решетке, а соответственно и увеличением размера антенны в целом.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение поперечных размеров антенны и расширение рабочего диапазона.

Поставленная задача решается с помощью предложенной конструкции антенны. Рамочная антенна состоит из двух параллельно соединенных и расположенных в одной плоскости квадратных рамок, периметр которых равен средней длине волны основного диапазона. Стороны соседних рамок, подключенные к точкам питания, заменены короткозамкнутыми четвертьволновыми шлейфами, расположенными под углом 45° к плоскости рамок таким образом, что две рамки трансформируются в одну, которая дополняется аналогичными рамками меньшего размера. Все рамки посредством короткозамкнутых шлейфов подключены в перекрестном порядке к двухпроводной линии питания.

В основу предлагаемой конструкции антенны положен излучатель, состоящий из двух соединенных параллельно рамок квадратной или круглой формы. С целью снижения поперечного размера излучателя стороны рамок, подключенные к точкам питания, заменены проводниками двухпроводного четвертьволнового шлейфа. Шлейфы вынесены за плоскость рамок и располагаются под углом 45° к ним. В результате замены сторон рамок, подключенных к точкам питания, короткозамкнутыми шлейфами периферийные стороны рамок сближены, и первичный излучатель в виде двух параллельно соединенных рамок трансформируется в одну рамку с уменьшенным поперечным размером. Для расширения рабочего диапазона антенны рамочный излучатель основного диапазона дополнен рамками аналогичной конструкции, рассчитанными на работу в дополнительных, более высокочастотных диапазонах. При этом каждая рамка с помощью короткозамкнутых шлейфов, для обеспечения необходимой фазировки, в перекрестном порядке подключена к двухпроводной линии питания.

Предложенная конструкция антенны иллюстрируется чертежом, где:

1 - рамка основного диапазона частот;

2 - рамки дополнительных диапазонов;

3 - короткозамкнутые шлейфы;

4 - двухпроводная линия питания.

Рамочная антенна состоит из квадратной или круглой рамки 1 основного диапазона и аналогичных рамок дополнительных диапазонов 2. Провода рамок в диаметрально противоположных вершинах (точках) имеют разрывы, к которым подключены короткозамкнутые четвертьволновые шлейфы 3. Шлейфы располагаются под углом 45° к плоскости рамок и для обеспечения необходимой фазировки подключаются в перекрестном порядке к двухпроводной линии питания 4. Рамки дополнительных диапазонов располагаются в плоскостях, параллельных плоскости основной рамки, и для увеличения жесткости конструкции могут соединяться между собой и закрепляться на отражающем экране в точках нулевого потенциала. Конструктивно каждая рамка и ее короткозамкнутые шлейфы представляют законченную конфигурацию, выполненную из алюминиевых или медных трубок, уголков и пластин без использования соединительных элементов (заклепок, винтов). Рамки в излучателе изготовлены путем изгиба токонесущего провода в соответствии с конструктивным профилем.

Данная антенна формирует двунаправленное излучение вертикальной поляризации в направлении, перпендикулярном плоскости рамок. Для обеспечения однонаправленного излучения она может устанавливаться над отражающим экраном и использоваться в качестве излучателя антенных решеток поперечного или продольного излучения (например, в логарифмически-периодической антенне).