широкополосная зигзагообразная антенна

Формула изобретения

Широкополосная зигзагообразная антенна, содержащая неполный зигзагообразный вибратор, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок, расположенных в одной вертикальной плоскости одна над другой, соединенных друг с другом с образованием точек питания и имеющих по две одинаковых боковых стороны и основанию, отличающаяся тем, что каждая незамкнутая треугольная рамка неполного зигзагообразного вибратора дополнительно снабжена двумя одинаковыми замкнутыми треугольными рамками с боковыми сторонами, равными боковым сторонам незамкнутых треугольных рамок, и образующими попарно в плоскости, перпендикулярной плоскости неполного зигзагообразного вибратора, плоскостную фигуру ромб, и имеющими общее основание, совпадающее с основанием незамкнутых треугольных рамок неполного зигзагообразного вибратора, противолежащие общим основаниям углы в замкнутых треугольных рамках соединены друг с другом и с серединой общего основания проводником.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антенной технике, в частности к широкополосным зигзагообразным антеннам (преимущественно метрового и дециметрового диапазона длин волн), и может использоваться в радиотехнических системах различного назначения, например в радиопеленгации, в качестве самостоятельной электрической антенны с неизменной формой диаграммы двусторонней направленности в горизонтальной плоскости в полосе рабочих частот.

Известен симметричный электрический вибратор (Марков Г.Т. Антенны. - М.: Госэнергоиздат, 1960, стр.30-41), представляющий собой прямолинейный цилиндрический проводник, запитываемый в центре, который обладает при длине полувибраторов, равной /4, ярко выраженной двусторонней восьмерочной диаграммой направленности.

Однако при изменении рабочей частоты форма диаграммы направленности также изменяется и при длине полувибратора, равной , в направлении, перпендикулярном оси вибратора, появляется глубокий провал до 0.

Известны рамочные магнитные антенны (Долуханов М.П. Антенны излучают! - М.: «Связь», 1973, стр.47-54), обладающие стабильной формой двусторонней диаграммы направленности, сохраняющие свои параметры при периметре, равном около 0,1· , но не обеспечивающие должного коэффициента усиления.

Известна широкополосная петлевая антенна (Пат. РФ №2212081, опубл. 07.09.2002), содержащая две проводящие петли, расположенные в одной плоскости и ориентированные своими концами навстречу друг другу, две идентичные проводящие дугообразные перемычки, расположенные в плоскости петель и направленные выпуклостью внутрь петель, согласующий трансформатор, имеющий два противофазных входа, соединенных с первыми концами петель, и цепочку из последовательно соединенных резистора и катушки индуктивности, включенных между вторыми концами первой и второй петель, при этом концы первой и второй перемычек соединены с проводниками первой и второй петель на расстояниях соответственно 0.08...0.12 и 0.32...0.48 периметра отдельной петли, которая при всей сложности и уменьшает частотную зависимость импеданса антенны, а также не обеспечивает неизменности формы диаграммы направленности в рабочем диапазоне длин волн.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является двойная треугольная антенна (Онищенко И.П. Приемные телевизионные антенны. - М.: ДОСААФ, 1989, стр.84-85), содержащая зигзагообразное полотно из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок, расположенных в одной вертикальной плоскости одна над другой, повернутых друг к другу незамкнутыми углами, которые соединены между собой с образованием точек питания.

Недостатками прототипа являются сравнительно узкая рабочая полоса частот и изменение формы двусторонней диаграммы направленности в горизонтальной плоскости в зависимости от изменения частоты в рабочем диапазоне волн.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, состоит в создании широкополосной электрической моноантенны с неизменной формой двусторонней диаграммы направленности в горизонтальной плоскости в полосе рабочих частот для приемо-передачи электромагнитных волн линейной поляризации.

Это достигается тем, что в широкополосной зигзагообразной антенне, содержащей неполный зигзагообразный вибратор, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок, расположенных в одной вертикальной плоскости одна над другой, соединенных друг с другом с образованием точек питания и имеющих по две одинаковых боковых стороны и основанию, каждая незамкнутая треугольная рамка неполного зигзагообразного вибратора дополнительно снабжена двумя одинаковыми замкнутыми треугольными рамками с боковыми сторонами, равными боковым сторонам незамкнутых треугольных рамок, и образующими попарно в плоскости, перпендикулярной плоскости неполного зигзагообразного вибратора, плоскостную фигуру ромб, и имеющими общее основание, совпадающее с основанием незамкнутых треугольных рамок неполного зигзагообразного вибратора, противолежащие общим основаниям углы в замкнутых треугольных рамках соединены друг с другом и с серединой общего основания проводником.

Отличительными признаками предлагаемой антенны от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является наличие в ней двух емкостных нагрузок, выполненных в виде плоскостных фигур ромбов, каждый из ромбов составлен из двух одинаковых замкнутых треугольных равнобедренных рамок с общим основанием, совпадающим с основанием незамкнутых треугольных рамок неполного зигзагообразного вибратора. Боковые стороны замкнутых треугольных рамок равны боковым сторонам незамкнутых треугольных рамок неполного зигзагообразного вибратора. Ромбы расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости неполного зигзагообразного вибратора. Углы, противолежащие общему основанию в замкнутых треугольных рамках, соединены между собой и с серединой общего основания проводником.

Благодаря наличию этих признаков обеспечены неизменная форма двусторонней диаграммы направленности антенны в широком диапазоне частот, эффект укорочения, а также эффект расширения полосы пропускания в более низкочастотную часть.

Предлагаемая широкополосная зигзагообразная антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-7.

На фиг.1 представлен общий вид антенны, на фиг.2 - диаграмма направленности антенны-прототипа, на фиг.3 - график зависимости сопротивления антенны-прототипа от частоты, на фиг.4 - график зависимости коэффициента усиления антенны-прототипа от частоты, на фиг.5 - диаграмма направленности предлагаемой антенны, на фиг.6 - график зависимости коэффициента усиления предлагаемой антенны от частоты, на фиг.7 - график зависимости сопротивления предлагаемой антенны от частоты.

Широкополосная зигзагообразная антенна (фиг.1) содержит неполный зигзагообразный вибратор (не обозначен), состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок 1, 2. Рамки 1, 2 расположены в одной вертикальной плоскости одна над другой и соединены друг с другом с образованием точек питания 17 (фиг.1). Треугольная рамка 1 дополнительно снабжена двумя одинаковыми равнобедренными замкнутыми треугольными рамками 3, 4 (фиг.1), которые имеют общее основание 7. Это же основание 7 является и основанием незамкнутой треугольной рамки 1. Боковые стороны 11 треугольной рамки 1 равны боковым сторонам 12 рамки 3 и боковым сторонам 13 рамки 4. Рамки 3, 4 расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости неполного зигзагообразного вибратора, т.е. горизонтально, и образуют в этой плоскости плоскостную фигуру ромб. Противолежащие общему основанию 7 углы в треугольных рамках 3, 4 соединены между собой и одновременно с центром общего основания 7 проводником 9. Треугольная рамка 2 также дополнительно снабжена такими же одинаковыми равнобедренными замкнутыми треугольными рамками 5, 6, которые имеют общее основание 8 (фиг.1). Это же основание 8 является и основанием незамкнутой треугольной рамки 2. Боковые стороны 14 треугольной рамки 2 равны боковым сторонам 15 треугольной рамки 5 и боковым сторонам 16 рамки 6. Рамки 5, 6 расположены также в плоскости, перпендикулярной плоскости неполного зигзагообразного вибратора, т.е. горизонтально, и образуют в этой плоскости плоскостную фигуру ромб. Противолежащие общему основанию 8 углы в треугольных рамках 5, 6 также соединены между собой и одновременно с центром общего основания 8 проводником 10.

Широкополосная зигзагообразная антенна работает следующим образом.

Неполный зигзагообразный вибратор, состоящий из двух одинаковых незамкнутых треугольных рамок 1, 2, работает в широком диапазоне частот. Дополнительное снабжение каждой из треугольных рамок 1 и 2 двумя одинаковыми замкнутыми треугольными рамками соответственно 3, 4 и 5, 6, которые попарно образуют в горизонтальной плоскости плоскостные фигуры ромбы, приводит к более оптимальному распределению токов во всем диапазоне рабочих частот в треугольных рамках 1, 2 неполного зигзагообразного вибратора и обеспечивает двустороннюю без провалов в высокочастотной части направленность антенны классического типа в виде восьмерки во всем рабочем диапазоне длин волн, а также ее стабильную форму во всем рабочем диапазоне частот при линейной поляризации. Кроме того, построенные попарно из дополнительных одинаковых замкнутых треугольных рамок 3, 4 и 5, 6 ромбы выполняют роль емкостных нагрузок и обеспечивают не только эффект укорочения, но и расширяют диапазон частот работы с неизменной (однообразной) диаграммой направленности всей антенны.

Преимущества предлагаемой антенны по сравнению с антенной-прототипом наглядно представлены на чертежах (фиг.2-7). Из них следует, что предлагаемая антенна работает в широком диапазоне частот с неизменной диаграммой направленности (фиг.5), что очень важно для радиопеленгации. Кроме этого, для предлагаемой антенны характерно постоянство коэффициента усиления во всем рабочем диапазоне частот (фиг.6). Изменения активной и реактивной составляющих входного сопротивления предлагаемой антенны практически остаются постоянными во всем диапазоне длин радиоволн, за исключением узкого участка, который может быть сдвинут путем пропорционального изменения геометрических размеров антенны (фиг.7).