СОВМЕЩЕННОЕ АНТЕННО-МАЧТОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности, к антенной технике, и может быть использована при разработке и проектировании антенных устройств для мобильных средств связи.
Известно антенно-мачтовое устройство, описанное в Ротхамель К., Кришке А. Антенны. Том 2: Пер. с нем. - М.:, 2005. - 416 с.: ил. На странице 132-133, где расположены две направленные антенны на одной мачте, которые представляют собой угловой плоский вибратор и рамочную антенну перед отражателем.
Однако это антенно-мачтовое устройство имеет существенные недостатки: ее невозможно установить на подвижные устройства в УКВ диапазоне, в связи с большими массогабаритными характеристиками и большой парусностью, кроме того, антенны не обладают всенаправленностью в горизонтальной плоскости.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является антенно-мачтовое устройство по пат. RU 2075802, 6 Н01Q 9/18, опубл. 20.03.1997 г. принятое за прототип.
Антенно-мачтовое устройство-прототип содержит несколько вертикальных вибраторов, расположенных друг над другом в несколько этажей и подключенных к нескольким коаксиальным фидерам, мачта выполнена из диэлектрика, а фидеры вибраторов выполнены в виде вертикальной цилиндрической спирали, шаг которой меньше его диаметра.
Однако то, что вертикальные вибраторы расположены друг над другом в несколько этажей, приводит к тому, что питающие фидеры этих антенн находятся в поле излучения, и они влияют в той или иной степени на диаграммы направленности (ДН) тех антенн, в поле которых они находятся. Устранить этот недостаток можно, например, установкой ферритовых колец на питающий фидер в тех его местах, где он попадает в поле излучения антенн. Но
такое конструктивное решение не дает значительного эффекта на равномерность ДН и увеличивает массогабаритные размеры.
Недостатком антенны-прототипа является неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.
Для устранения указанного недостатка в совмещенном антенно-мачтовом устройстве, содержащем диэлектрическую мачту с закрепленными коллинеарно двумя излучателями с соответствующими питающими фидерами, свернутыми в цилиндрическую спираль, согласно полезной модели, в качестве одного излучателя использована дискоконусная антенна, в качестве другого - антенна с верхним питанием, причем питающий фидер дискоконусной антенны свернут в цилиндрическую спираль на мачте в трех местах, образуя катушки индуктивности, обладающие большим реактивным сопротивлением на частотах в диапазоне УКВ и СВЧ, при этом одна из них электрически соединяет вершину конуса и диск антенны с верхним питанием.
Схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1, где обозначено:
I - дискоконусная антенна (первый излучатель); 1 - диск дискоконусной антенны; 2 - конус дискоконусной антенны; 3 - питающий фидер дискоконусной антенны; 3.1, 3.2, 3.3 - катушки индуктивности;
4 - диэлектрическая мачта;
II - антенна с верхним питанием (второй излучатель); 5 - диск антенны с верхним питанием; 7 - питающий фидер антенны с верхним питанием; 6 - конус антенны с верхним питанием.
Предлагаемое совмещенное антенно-мачтовое устройство содержит первый излучатель в виде дискоконусной антенны I, диэлектрическую мачту 4, второй излучатель в виде антенны с верхним питанием II, которая представляет собой круглый диск 5, выполненный как из металлических стержней, так и из сплошного металла, конус 6, представляющий собой сплошной полый конус, обращенный вершиной к центру круглого диска 5. Диэлектрическая мачта 4 осуществляет коллинеарное крепление двух антенн
I и II. На вершине диэлектрической мачты 4 установлена дискоконусная антенна I, состоящая из круглого диска 1, который может быть выполнен как из металлических стержней, так и из сплошного металла и полого конуса 2, обращенного вершиной к центру диска 1, выполненного из металлических стержней, образующих конусовидную структуру или из сплошного металла полого внутри. Мачта 4 служит также изолятором между диском 1 и конусом 2 и соответственно диском 5 и конусом 6.
Диэлектрическая мачта 4 представляет собой несущую траверсу, на которой крепятся обе антенны, причем антенны расположены коллинеарно в несколько этажей.
Антенны I и II имеют отдельные питающие фидеры 3 и 7. Питающий фидер 3 дискоконусной антенны I наматывается в спираль на диэлектрической мачте 4 в трех местах, как показано на фиг.1, тем самым спираль образует катушки индуктивности 3.1, 3.2, 3.3, которые обладают большим реактивным сопротивлением на частотах в диапазоне УКВ и СВЧ.
Предлагаемое антенно-мачтовое устройство, состоящее из двух антенн I и II с вертикальной поляризацией, расположенных коллинеарно друг над другом и имеющие отдельные питающие фидеры 3 и 7, имеют развязку по электромагнитному полю в среднем около 18 дБ, что иллюстрируется графиком на фиг.2, несмотря на то, что диапазоны обеих антенн в полосе рабочих частот около 100 МГц перекрываются.
Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.
По фидеру 7 к антенне с верхним питанием II подводится высокочастотный сигнал, антенна возбуждается и излучает электромагнитное поле, которое наводит токи на фидер 3, который, в свою очередь переизлучает электромагнитную энергию.
При скручивании питающего фидера 3 в спираль образуются катушки индуктивности 3.1, 3.2, 3.3, как показано на фиг.1, их реактивное сопротивление во много раз возрастает по отношению к наведенному току, что практически исключает влияние питающего фидера 3, проложенного таким способом, на ДН.
Возбуждение дискоконусной антенны I, расположенной на вершине мачты 4 осуществляется питающим фидером 3, который, проходя через конус 6 антенны с верхним питанием II, образует катушку индуктивности 3.3, намотанную на диэлектрической мачте 4 между конусом 6 и диском 5 этой антенны II, так же проходя через диск 5, образует еще одну катушку индуктивности 3.2, тем самым питающий фидер 3 оказывает ничтожно малое влияние на ДН антенны с верхним питанием II. Далее питающий фидер 3, проходя внутри диэлектрической мачты 4, образует катушку индуктивности 3.1, намотанную на диэлектрической мачте 4 непосредственно перед основанием конуса 2 дискоконусной антенны I, где, пройдя через конус 2, оплетка питающего фидера 3 подсоединяется к вершине конуса 2, а центральная жила подключается к центру диска 1 этой антенны I.
Катушка индуктивности 3.3, образованная питающим фидером 3 между конусом 6 и диском 5 антенны с верхним питанием II, выполняет роль грозозащиты, для чего оплетка питающего фидера 3 в начале спирали присоединяется к вершине конуса 6, а в конце спирали присоединяется к диску 5, как это показано на фиг.1, тем самым образует короткое замыкание по постоянному току между конусом 6 антенны и его диском 5.