Patent RU-92574-U1 (RU)
Title: Рамочно-лучевая антенна
IPC: H01Q19/00
Filed: 2009-11-13
Granted: 2010-03-20
Abstract: Изобретение направлено на улучшение технических и эксплуатационных характеристик антенн. Указанный технический результат достигается тем, что рамочная часть антенны изготовлена из коаксиально расположенных проводников, при этом внешний проводник формирует магнитную составляющую электромагнитной волны излучения, электрическая составляющая формируется лучевой частью антенны, контур образованный внутренним проводником рамки и конденсатором С-1 обеспечивает синфазность этих составляющих. Раздельное формирование синфазных, электрической и магнитной составляющих электромагнитной волны излучения соответствующими элементами антенны, обеспечивает формирование фронта электромагнитной волны излучения непосредственно у элементов антенны, что в свою очередь обеспечивает малый угол возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности, при высоте подвеса значительно менее  1 / 2  длинны волны и малую восприимчивость антенны к наличию проводящих предметов и других антенн в близи антенны. Ток и напряжение в известных антеннах сдвинуты по фазе на 90 градусов, следовательно, электрическое Е и магнитное Н поля в ближней зоне квадратурны. Для формирования потока излучения непосредственно у элементов антенны, описываемого вектором Пойнтинга П=Е×Н нужны синфазные компоненты. В упомянутых антеннах они появляются довольно далеко от антенны, где поля, распространяющиеся с конечной скоростью, приобретают дополнительный фазовый сдвиг. Если предлагаемую двухэлементную антенну представить в виде двух антенн А1 и А2, каждая со своим источником питания (источники когерентны) и которые совмещены в пространстве, решающие значение приобретают соотношение фаз колебаний источников этих антенн. Суммарная плотность потока энергии (вектор Пойнтинга П) в каждой точке пространства может быть найден по принципу суперпозиции полей: П=(Е1+Е2)×(Н1+Н2)=Е1×H1+Е2×Н2+Е1×Н2+Е2×H1 Последние два слагаемых в правой части уравнения описывают взаимодействие электрического поля одной антенны с магнитным полем другой антенны. Эти поля и используются в предлагаемой рамочно-лучевой антенне для эффективного формирования вектора Пойнтинга. Таким образом, магнитное поле рамки складывается с электрическим полем лучей и в свою очередь магнитное поле лучей складывается с электрическим полем рамки, формируя фронт электромагнитной волны излучения непосредственно у элементов антенны. Однако для этого Е1 должно быть синфазно с Н2 и Е2 должно быть синфазно с H1 следовательно антенны должны возбуждаться в квадратуре. В предлагаемой рамочно-лучевой антенне необходимый фазовый сдвиг обеспечивает контур образованный внутренним проводником рамки и конденсатором С-1. На Фиг.1 представлена электрическая схема полезной модели, состоящая из рамочной части, в свою очередь состоящей из коаксиально расположенных проводников и конденсаторов настройки С1 и С2 и лучевой части выполненной из антенного канатика и имеющего длину порядка 1/8 длинны волны. Рамочно-лучевая антенна по распределению тока и напряжении соответствует неразрывному полуволновому излучателю. Работу антенны можно описать следующим образом: 1. Рамка, находясь в зоне максимального тока, формирует магнитную составляющую электромагнитной волны излучения. 2. Лучи, находясь в зоне максимального напряжения, формируют электрическую составляющую электромагнитной волны излучения. 3. Контур образованный внутренним проводником рамки и конденсатором С-1 сдвигает фазу тока в рамке и обеспечивает синфазность этих составляющих, в результате формирование фронта электромагнитной волны излучения происходит непосредственно у элементов антенны, что в свою очередь обеспечивает малый угол возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности. Кроме того, значительно расширяется рабочий диапазон, что обеспечивает работу антенны при изменении частоты излучения передатчика без подстройки. Конденсатор С-2 включен на участке с небольшим напряжением и поэтому требования к его электрической прочности, можно значительно снизить. Лучи кроме общего увеличения эффективности антенны позволяет значительно уменьшить емкость настроечного конденсатора С-2 и применить здесь стандартный конденсатор, кроме того, лучи удобно использовать в роли оттяжек при установке антенны. Изменение длинны и угла наклона лучей антенны позволяет изменять угол возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности. При длине лучей равной 1/8 длинны волны и высоте подвеса значительно менее  1 / 2  длинны волны, обеспечивается угол возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности не превышающий угол возвышения антенны «полуволновой вибратор» установленной на высоте равной  1 / 2  длинны волны.