АНТЕННА КОМБИНИРОВАННАЯ МНОГОДИАПАЗОННАЯ

АНТЕННА КОМБИНИРОВАННАЯ МНОГОДИАПАЗОННАЯ
Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к комбинированным антеннам для приема радиотелевизионных сигналов, и может быть использована в радиосвязи, телевидении и других смежных областях, например, при приеме высокочастотных сигналов в метровом и дециметровом диапазонах волн.
Широко известны простейшие приемные телевизионные антенны и антенны для приема УКВ в виде симметричного полуволнового вибратора, например, линейного разрезного или петлевого вибратора (см. Капчинский Л.М. Телевизионные антенны.- М.: Энергия, 1979, с. 52-54). При этом вибратор представляет собой стержень или полую трубку различных диаметров. Например, для изготовления вибраторов метровых волн используют трубки диаметром от 8 до 30 мм, а дециметровых волн от 4 до 16 мм. Петлевой вибратор является наиболее удобным в конструктивном отношении слабонаправленной антенной.
Недостатком известных вибраторов является узкая полоса принимаемых частот, в которых может быть использован вибратор, вследствие уменьшения отдаваемой мощности на частотах, отличных от резонансной в силу наличия реактивной составляющей входного сопротивления.
Для расширения рабочей полосы частот линейного полуволнового вибратора его изготавливают из трубки большего диаметра, при этом для исключения недостатков вибраторов из трубок большого диаметра, заключающихся в значительной массе вибратора, сложности его крепления и установки, вместо трубки большого диаметра применяют несколько тонких трубок, расположенных либо по образующим цилиндра большого диаметра (диполь Надененко), либо параллельно друг другу в одной плоскости, получая, так называемые, плоскостные вибраторы с большим эквивалентным диаметром (см. Капчинский Л.М. Телевизионные антенны.- М.: Энергия, 1979, с. 6263). При этом плоский вибратор для обеспечения высокого коэффициента бегущей волны подключают в кабели через специальное согласующее устройство.
Однако необходимость использования специальных согласующих устройств в месте подключения кабеля, вследствие резкого перехода от кабеля снижения к вибратору большого сечения, приводит к усложнению конструкции приемной антенны.
Кроме того, подобные вибраторы работают либо в полосе метровых волн, либо в полосе дециметровых волн.
Известны рамочные антенны, отличающиеся простотой изготовления и высокой избирательностью (см. Пясецкий В.В. Справочник телезрителя в вопросах и ответах.- Минск: Изд-во Беларусь, 1975, с. 227-230). Однако для приема слабых сигналов в дециметровом диапазоне подобные антенны обладают слишком малым коэффициентом усиления. Вследствие этого, используют синфазные антенны - антенны, состоящие из нескольких рамочных антенн.
Однако подобные конструкции характеризуются большой массой и габаритами, вследствие чего затруднено их крепление на несущую опору, а также диапазон приема сигналов подобных антенн лежит либо в диапазоне метровых волн, либо дециметровых.
Известна антенна комбинированная всеволновая (см. патент РФ на изобретение .f 2173011, МПК-7 Н 01Q 21/31, опубл. 27.08.2001 г.), состоящая из веерного вибратора и сдвоенного петлевого вибратора Пистолькорса, согласованного с общей нагрузкой. При этом сдвоенный петлевой вибратор Пистолькорса снабжен электрическими разрывами и сопрягающими электрическими устройствами, входы которых подключены к парным ветвям веерного вибратора и выходы - в электрические разрывы сдвоенного петлевого вибратора Пистолькорса соответственно. Принцип работы известной антенны состоит в следующем: ветви веерного вибратора, подключенные через входы сопрягающего электрического устройства непосредственно в электрические разрывы сдвоенного петлевого вибратора Пистолькорса и настроенные на метровую часть телевизионного диапазона принимают и пересылают свою энергию через структуры высокочастотной дециметровой части антенны непосредственно на общую нагрузку. При этом структуры дециметровой части также осуществляют нормальное функционирование.
Однако известная антенна также обладает малым коэффициентом усиления сигналов дециметрового диапазона, что вследствие малой мощности таких сигналов, приводит к их неуверенному приему и, возможно, к затуханию.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является известная многодиапазонная петлевая зигзагообразная антенна (см. патент РФ на изобретение .№ 2170478, МПК-7 Н 01Q 05/00, опубл. 10.07.2001 г.), содержащая петлевой зигзагообразный излучатель, линии связи и фазировки, фидер запитки и рефлектор, один или несколько геометрически меньших петлевых зигзагообразных излучателей более высокочастотных диапазонов, геометрические размеры которых соотносятся между собой пропорционально длинам волн диапазонов, причем электрически излучатели различных диапазонов соединены между собой последовательно через линии связи и фазировки, или параллельно через частотно-селектирующие фильтры или параллельно-последовательно и запитаны от фидера запитки, а плоскости расположения петлевых зигзагообразных излучателей отдельных диапазонов длин волн отстоят от полотна рефлектора на расстоянии 0,1...0,15 максимальной длины волны соответствующего диапазона длин волн.
Недостатком известной антенны является то, что при обеспечении определенной широкополосности антенны, ее коэффициент усиления остается достаточно низким, что может не обеспечить уверенного приема сигнала.
Задачей настоящей полезной модели являются обеспечение коэффициента усиления антенны достаточного для достижения необходимой выходной мощности принимаемого сигнала требуемой ширины диапазона и упрощение конструкции комбинированной антенны.
Поставленная задача достигается тем, что в антенну комбинированную многодиапазонную, содержащую вибратор низкой частоты, по крайней мере, один геометрически меньший вибратор высокочастотного диапазона, геометрические размеры которого соотносятся пропорционально длине волны диапазона, согласно полезной модели, дополнительно введен, по крайней мере, один линейный полуволновый вибратор, соединенный с вибратором высокочастотного диапазона, электрически изолированный от вибратора низкой частоты и размещенный относительно последнего таким образом, что электромагнитное излучение, возбужденное в линейном полуволновом вибраторе под воздействием тока высокой частоты, возникшего в вибраторе высокочастотного диапазона, полностью поглощается вибратором низкой частоты с образованием на его поверхности высокочастотной ЭДС.
Целесообразно, чтобы в вибраторе низкой частоты была выполнена полость, в которой размещен, по крайней мере, один линейный полуволновый вибратор.
Возможно выполнение вибратора низкой частоты из трубчатого материала, в полости которого должен быть размещен, по крайней мере, один линейный полуволновый вибратор.
Введение в конструкцию антенны электрически изолированных от вибратора низкой частоты линейных полуволновых вибраторов (излучателей), соединенных с соответствующими вибраторами высокочастотного диапазона приводит к следующему эффекту. Каждый линейный полуволновый вибратор в результате воздействия высокочастотной ЭДС, приложенной к линейному полуволновому вибратору от вибратора высокочастотного диапазона, создает электромагнитное излучение с частотой соответствующей частоте сигнала, полученного от вибратора высокочастотного диапазона. При размещении линейного полуволнового вибратора относительно вибратора низкой частоты согласно полезной модели электромагнитное излучение от линейного полуволнового вибратора поглотиться стенками вибратора низкой частоты с последующим выделением на его поверхности тока аналогичной высокой частоты без потери мощности. При этом в конструкции антенны не используются различные дорогостоящие фильтры сложения, что позволяет упростить ее конструкцию и снизить стоимость.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: на фиг. I показан пример выполнения антенны комбинированной многодиапазонной с одним линейным полуволновым вибратором, размещенным в полости вибратора низкой частоты, общий вид с частичным разрезом; на фиг. 2 показан пример выполнения антенны комбинированной многодиапазонной с двумя линейными полуволновыми вибраторами, размещенными в трубчатом вибраторе низкой частоты, общий вид с частичным разрезом; на фиг. 3 показан пример выполнения антенны комбинированной многодиапазонной с вибратором низкой частоты, выполненным в виде пластины, и одним линейным полуволновым вибратором, общий вид; на фиг. 4 показано сечение А-А на фиг. 3, в увеличенном масштабе.
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - активный вибратор низкой частоты; 2 - активные вибраторы высокочастотного диапазона; 3 - линейные полуволновые вибраторы - излучатели электромагнитной энергии; 4 - изоляция линейного полуволнового вибратора 3; 5 - металлические пластины для крепления линейного полуволнового вибратора 3.
Антенна комбинированная многодиапазонная содержит активный вибратор 1 низкой частоты, например, рамочный вибратор, и, по крайней мере, один геометрически меньший активный вибратор 2 высокочастотного диапазона, например, рамочный вибратор. При этом геометрические размеры вибратора 2 высокочастотного диапазона соотносятся пропорционально длине волны принимаемого сигнала (фиг. 1-3).
Антенна может содержать активный вибратор 1 низкой частоты, например, рамочный вибратор, выполненный, либо из металлического стержня (фиг.1), либо из трубчатого материала (фиг.2), например, алюминиевой трубки, либо из металлической пластины (фиг. 3) и один (фиг. 1 и 3) или несколько, например, два (фиг. 2), вибратора 2 высокой частоты, один из которых является приемниками высокочастотного сигнала ОДНОЙ частоты, а другой принимает высокочастотный сигнал иной частоты.
В конструкцию антенны введен, по крайней мере, один линейный полуволновый вибратор 3, соединенный с вибратором 2 высокочастотного диапазона, изолированный при помощи изоляции 4, выполненной, например, в виде полихлорвиниловой трубки, от вибратора 1 низкой частоты и размещенный относительно последнего таким образом, что электромагнитное излучение, возбужденное в линейном полуволновом вибраторе 3 под воздействием тока высокой частоты, возникщего в вибраторе 2 высокочастотного диапазона, полностью поглощается вибратором 1 низкой частоты с образованием на его поверхности высокочастотной ЭДС (фиг. 1-3).
В конструкцию антенны может быть введен один линейный полуволновый вибратор 3 (фиг. 1 и 3), который либо размещен в специально выполненной полости в вибраторе 1 низкой частоты (фиг. 1), либо прикреплен при помощи скоб 5 снаружи вибратора 1 низкой частоты, выполненного в виде металлической пластины (фиг. 3). В конструкцию антенны могут быть введены несколько, например, два (фиг. 2) линейных полуволновых вибратора 3, которые размещены внутри трубчатого вибратора 1 низкой частоты и изолированы друг от друга при помощи изоляции 4, выполненной, например, в виде полихлорвиниловой трубки. При этом каждый линейный полуволновый вибратор 3 соединен с соответствующим активным вибратором 2 высокочастотного диапазона.
Антенна комбинированная многодиапазонная работает следующим образом.
С передающей станции сигналы улавливаются вибратором 1 низкой частоты и одним или несколькими вибраторами 2 высокочастотного диапазона. После приема с вибратора 2 высокочастотного диапазона сигнал передается на линейный полуволновый вибратор 3, который выделяет полученную энергию путем создания электромагнитного излучения с частотным спектром, соответствующим спектру принимаемого вибратором 2 высокочастотного диапазона сигнала. В замкнутом пространстве, образованного либо полостью вибратора 1 низкой частоты, либо ограниченного плоским вибратором 1 низкой частоты и элементом крепления линейного полуволнового вибратора 3, например, металлической накладкой 5, образуется электромагнитное поле, поглощаемое внутренней поверхностью элемента антенны, ограничивающим эту полость, с возникновением на ней тока высокой частоты и выделением его на поверхности вибратора 1 низкой частоты. При этом мощности сигналов одночастотных вибраторов математически суммируются, а сигналы, принятые от разночастотных вибраторов высокочастотного диапазона, расщиряют общий частотный диапазон, не оказывая влияния на собственную работу низкочастотного вибратора. После чего сигналы низКОЙ и высокой частоты передаются на общий фидер, подключенный к низкочастотному вибратору, т.е. к самой комбинированной антенне.
Целесообразно использовать в антенне несколько вибраторов 2 высокочастотного диапазона, настроенных на прием высокочастотных сигналов различной частоты. При этом в полости вибратора 1 низкой частоты должны быть размещены различные по длине линейные полуволновые вибраторы 3 соответственных размеров, соединенных с вибраторами 2 высокочастотного диапазона. В этом случае линейные полуволновые вибраторы 3 будут излучать сигнал лищь одной частоты, соответствующей частоте сигнала связанного с ними вибратора 2 высокочастотного диапазона. Все сигналы, исходящие от вибраторов 2 высокочастотного диапазона, в конечном итоге выделятся на поверхности вибратора 1 низкой частоты, не смешиваясь с сигналами других вибраторов 2 высокочастотного диапазона и вибратора 1 низкой частоты. При этом изменением количества одночастотных и разночастотных вибраторов 2 высокочастотного диапазона, вместе с количеством соответствующих им внутриполостных линейных полуволновых вибраторов-излучателей, можно получить как требуемую ширину диапазона, так и необходимую мощность сигнала на отдельных его участках.
Таким образом, в предлагаемой антенне при приеме и передаче на общий фидер сигналов низкой и высокой частот не используются фильтры сложения. Это значительно упрощает ее конструкцию. При этом конструкция антенны позволяет не снижать мощность принятых высокочастотных сигналов, что обеспечивает их уверенный прием конечными приемниками потребителя.