широкополосная антенна для стационарных и подвижных средств связи
Классы МПК: | H01Q9/28 с коническими, цилиндрическими, клеточными, полосковыми, состоящими из металлической сетки, и им подобными элементами с увеличенной излучающей поверхностью; элементы, имеющие две конические поверхности с коллинеарными осями и смежными вершинами, питаемые двухпроводными линиями передачи |
Автор(ы): | Мещеряков Евгений Яковлевич (RU), Плишкин Анатолий Владимирович (RU), Чалых Владимир Степанович (RU), Чаплыгин Александр Александрович (RU), Шебашов Сергей Вячеславович (RU), Шульженко Сергей Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-07-13 публикация патента:
20.05.2009 |
Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в стационарной, носимой и возимой радиоаппаратуре. Широкополосная антенна содержит верхний конический излучатель (2), с вершиной конуса которого соединен центральный проводник коаксиального кабеля (1), внешний проводник (1.2) которого соединен с противовесной частью (3). Причем введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) (5) и нижний конический излучатель (4). Соотношение длин образующих конусов конических излучателей (2) и (4) составляет 2:1, а углы обоих конических излучателей относительно вертикальной оси конусов - 45 градусов, при этом ШСУ (5) включено в разрыв коаксиального кабеля (1). Нижний конический излучатель (2) подключен с противоположных концов образующей его конуса к внешнему проводнику (1.2) коаксиального кабеля (1) и к противовесной части (3) соответственно. Технический результат - расширение диапазона рабочих частот при сохранении излучаемой мощности вдоль поверхности земли. 2 ил.
Формула изобретения
Широкополосная антенна для стационарных и подвижных средств связи, содержащая верхний конический излучатель и коаксиальный кабель, центральный проводник которого соединен с вершиной конуса верхнего конического излучателя, а внешний проводник коаксиального кабеля - с противовесной частью, отличающаяся тем, что введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) и нижний конический излучатель, причем соотношение длин образующих конусов конических излучателей составляет 2:1, а углы обоих конических излучателей относительно вертикальной оси конусов равны 45°, при этом ШСУ включено в разрыв коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля и противовесная часть подключены к нижнему коническому излучателю с противоположных концов образующей его конуса.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемая широкополосная антенна относится к области антенной техники и может быть использована в стационарной, носимой и возимой радиоаппаратуре.
Известны всенаправленные диапазонные антенны дискоконусные (A.G. Kandoian, патент США № 2368663), двухконусная широкополосная антенна (Роттхаммель К., Кришке А., Антенны, том 1, М. 2005 г.).
Эти антенны хорошо согласуются по входным сопротивлениям с генераторами в широком диапазоне частот.
Однако они имеют ограничение по коэффициенту усиления мощности вдоль поверхности земли, поэтому их применение ограничивается четырех-шестикратным диапазоном частот.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является коническая антенна, описанная в книге «Коротковолновые антенны» Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М., Клигер Г.А., Курашов А.Г., М., «Радио и связь», 1985 г., стр.212, принятая за прототип.
На фиг.1 представлен чертеж антенны прототипа, где обозначено: 1 - коаксиальный кабель; 1.1 - центральный проводник коаксиального кабеля; 1.2 - внешний проводник коаксиального кабеля; 2 - конический излучатель; 3 - проводящая плоскость.
Конический излучатель запитывается коаксиальным кабелем 1, центральный проводник 1.1 которого соединен с вершиной конуса 2, а внешний проводник 1.2 - с проводящей плоскостью 3.
Антенна работает в диапазоне частот с шестикратным перекрытием (fв/f н=6).
Недостатком устройства-прототипа является снижение коэффициента усиления излучаемой мощности вдоль поверхности земли при расширении диапазона частот.
Для устранения указанных недостатков в широкополосную антенну для стационарных и подвижных средств связи, содержащую верхний конический излучатель и коаксиальный кабель, центральный проводник которого соединен с вершиной конуса верхнего конического излучателя, а внешний проводник коаксиального кабеля - с противовесной частью, согласно изобретению введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) и нижний конический излучатель, причем соотношение длин образующих конусов конических излучателей составляет 2:1, а углы обоих конусных излучателей относительно вертикальной оси конусов - 45 градусов, при этом ШСУ включено в разрыв коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля и противовесная часть подключены к нижнему конусному излучателю с противоположных концов образующей его конуса.
На фиг.2 представлен чертеж предлагаемой антенны, где обозначено: 1 - коаксиальный кабель; 1.1 - центральный проводник коаксиального кабеля; 1.2 - внешний проводник коаксиального кабеля; 2 - верхний конический излучатель с длиной образующей L; 3 - проводящая поверхность (противовесная часть); 4 - нижний конический излучатель с длиной образующей 0,5L; 5 - широкополосное согласующее устройство (ШСУ); 6 - изолятор.
Противовесная часть - это или сплошная проводящая поверхность, или система проводников. На чертеже (фиг.2) в качестве противовесной части изображена проводящая поверхность.
Углы вершин обоих конусов конических излучателей 2 и 4 составляют относительно вертикальной оси каждого конуса 45 градусов. Соотношение длин образующих верхнего 2 и нижнего 4 конусов составляет 2:1.
Конус нижнего конического излучателя 4 является усеченным на величину, равную радиусу коаксиального кабеля, т.к. его образующая подключена к внешнему проводнику кабеля 1.2.
При таких соотношениях углов и длин образующих обоих конусов конических излучателей 2 и 4 сохраняется лепесток в диаграмме направленности в вертикальной плоскости вдоль проводящей поверхности 3, коэффициент усиления которого по мощности колеблется от 3,5 до 11,3 дБ в диапазоне частот с перекрытием по частоте fв/fн=75 и более, где fв - верхняя частота диапазона, f н - нижняя частота.
Для согласования входного сопротивления антенны с генератором предназначено широкополосное согласующее устройство (ШСУ) 5, которое может быть выполнено, например, как описано в Э.А. Гиллемин «Синтез пассивных цепей», «Связь», М., 1970, стр.82. Изолятор расположен между верхним 2 и нижним 4 коническими излучателями.
Работает предлагаемая антенна следующим образом.
Предлагаемая антенна запитывается коаксиальным кабелем 1 через ШСУ 5, центральный проводник 1.1 которого соединяется с вершиной верхнего конического излучателя 2, а внешний проводник 1.2 - с нижним коническим излучателем 4. Распределение токов на верхнем 2 и нижнем 4 коническими излучателями создает электромагнитное поле, главный лепесток диаграммы направленности которого располагается вдоль поверхности земли в широком диапазоне частот, так, соотношение fв/fн (верхняя частота/нижняя частота рабочего диапазона) составляет более 75.
Таким образом, предлагаемая антенна существенно расширяет диапазон частот до 75 и более раз, сохраняя при этом излучаемую мощность вдоль поверхности земли.
Класс H01Q9/28 с коническими, цилиндрическими, клеточными, полосковыми, состоящими из металлической сетки, и им подобными элементами с увеличенной излучающей поверхностью; элементы, имеющие две конические поверхности с коллинеарными осями и смежными вершинами, питаемые двухпроводными линиями передачи
гибридная щелевая антенна - патент 2507648 (20.02.2014) | |
дипольный излучатель - патент 2472261 (10.01.2013) | |
дипольная антенна - патент 2459326 (20.08.2012) | |
ультракоротковолновый вибратор для летательных аппаратов - патент 2400878 (27.09.2010) | |
антенна - патент 2395142 (20.07.2010) | |
дискоконусная антенна для установки на телескопической мачте - патент 2386198 (10.04.2010) | |
мобильная шунтовая радиопеленгационная антенна - патент 2368043 (20.09.2009) | |
диапазонная шунтовая радиопеленгационная антенна - патент 2357336 (27.05.2009) | |
биконическая антенна с укорочением - патент 2336614 (20.10.2008) | |
шунтовая радиопеленгационная антенна - патент 2287878 (20.11.2006) |