УКОРОЧЕННАЯ МНОГОВИБРАТОРНАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА

изоляторов используемых в оттяжках и разбивающих это напряжение) в точке крепления верхнего яруса оттяжек у земли, а также включением параллельно с этим изолятором конструктива дополнительного реактивного импеданса, конструкция которого должна сохранять работоспособность при больших мощностях, а, следовательно, при высоких значениях тока и напряжения. При этом настройка антенны возможна лишь в узком диапазоне частот, так как волновое сопротивление электрически тонкой оттяжки очень велико. Кроме того, при последовательном питании оттяжек с высоким волновым сопротивлением, нагруженных на реактивное сопротивление, не удается одновременно выполнить необходимое условие по настройке, как по амплитуде, так и по фазе тока в оттяжке.
Технический результат полезной модели состоит в формировании диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости с минимальным излучением под высокими, более 40 градусов, углами излучения.
Технический результат достигается за счет того, что в укороченной многовибраторной вертикальной антенне, состоящей из опорной мачты высотой от 0,17 до 0,31 длины волны, нескольких ярусов оттяжек и излучающих проводов, при этом опорная мачта заземлена, а излучающие провода подключаются в нижней части опорной мачты к собирательному кольцу, к которому подключена питающая линия, согласно полезной модели, содержится два яруса оттяжек в каждом направлении под углом 120 градусов в горизонтальной плоскости, излучающие провода в каждом направлении соединены с обоими ярусами оттяжек и образуют в вертикальной плоскости не менее трех треугольных вибраторов общий угол которых от 40 до 50 градусов, причем нижние концы оттяжек короткозамкнуты между собой и закреплены на расстоянии от 0,17 до 0,31 длины волны от опорной мачты, а верхние концы оттяжек соединены с опорной мачтой.
Заземление нижних концов оттяжек образуют излучающую часть вибратора с током сдвинутым по фазе относительно току запитки и пространственно отстоящих от точки питания на расстоянии L=0,17÷0,31λ, где Х - длина волны.
вм
н
Пропорционально возбужденным токам I и I излучается электромагнитное поле, которое в дальней зоне >>L описывается двумя векторами:
Учитывая, что при малых H и λ диаграммы направленности практически не зависят, можно записать:
1
2
где ψ(Δ) набег фазы получаемый при распространении волны E(Δ) с учетом сдвига фазы сигнала E(Δ) на 180°.
Получаемая величина набега фазы за счет отнесения конца вибратора на L=(0,17÷0,31)λ и заземление его приводит к образованию дополнительного слагаемого , которое при таких соотношениях уменьшает излучение под высокими углами.
При изменении угла Δ суммарный фазовый сдвиг векторов поля обусловленных этими токами нелинейно меняется под малыми углами незначительно, а при Δ>20° существенно.
Соотношение токов (масштабируемый коэффициент) определяется волновыми сопротивлениями пропорциональных логарифму площадям заявленного треугольного вибратора и заземленных участков оттяжек.
Таким образом, укороченная многовибраторная вертикальная антенна состоящая из опоры мачты высотой Н=0,17÷0,31 λ длины волны, содержит два яруса оттяжек в каждом направлении под углом 120° в горизонтальной плоскости, излучающие провода в каждом направлении соединены. С обоими ярусами оттяжек и образуют в вертикальной плоскости не менее трех треугольных вибраторов, общий угол которых 40°-80°, а нижние концы оттяжек заземлены и отстоят от точки питания на расстоянии от 0,17 до 0,31 длины волны.
В результате проходящий ток по заземленным нижним концам оттяжек имеет противоположное направление основному току в вибраторе у опоры, так как он геометрически отстоит от точки питания на расстояние от 0,17 до 0,31 длины волны (или 61,2÷111,6 градусов) и, кроме того, имеет дополнительный сдвиг равный 180°.
Для обеспечения симметрии и круговой диаграммы антенна выполнена из трех треугольных вибраторов.
м
пр
рв
рот
На рисунке 1 представлен вид сбоку укороченной многовибраторной вертикальной антенны. Антенна состоит из заземленной мачтовой опоры 1 высотой 0,17÷0,31 λ диаметром ⌀ и не менее трех расположенных в вертикальной плоскости плоских треугольных вибраторов 2, образованных расходящимися в точки питания (у основания мачты) под углом 40°÷50° не менее трех излучающих проводов 3 диаметром ⌀, в верхней части подключенных (гальванически соединенных) к неизолированным верхним ярусам оттяжек 4 с шагом d, нижние концы 5 которых заземлены и образуют вибратор с расходящимися на расстояние d проводами.
пр
Технический результат достигается за счет противофазных токов I в нижнем участке (X) верхних ярусов 5 оттяжек являющихся частью излучающего вибратора, расположенных на расстоянии L - 0,17÷0,31 λ, в горизонтальной плоскости от питающей линии.
На рисунке 2 приведен вид антенны сверху, при этом верхние яруса 4 оттяжек заземленной мачтовой опоры 1 присоединены к питающей линии 7 с помощью собирательного кольца 8.
о
в
Соотношение токов в мачтовой опоре I и вибраторе I определяются соотношением волновых сопротивлений
,
,
где:
в
W - волновое сопротивление вибратора,
o
W - волновое сопротивление мачтовой опоры,
H - высота антенны.
Соответственно коэффициент соотношения токов
x
Напряжение U на вибраторе в месте подключения (X) заземленного участка оттяжек
где
γ - постоянное распространение 2 π/λ.
3
отз
Входное сопротивление Z заземленных концов участков оттяжек, имеющих волновое сопротивление W соответственно
отз
рот
W=60(ln x/0,37d)
Входное сопротивление заземленных концов
вх
отз
Z=jWtn2πх/λ
пр
В этом случае ток I в нижних концах заземленных оттяжек 5 соответственно
На рисунке 3 приведены рассчитанные соотношения токов, как функции (X): 1 - ток вдоль опорной мачты, 2 - ток вдоль вибратора, 3 - ток вдоль шунта, образованного заземленными верхними ярусами оттяжек.
пр
На рисунке 4 приведены изменение фазы этих токов, за счет дополнительных вибраторов 5 с противоположным направлением тока и отстоящих от опорной мачты на расстоянии L=0,17÷0,31 длины волны. На рисунке обозначены: 1 - участок с синфазным током Iс, 2 - участок с противофазным током I.
На рисунке 5 приведены интегральные результаты формирования антифединговой диаграммы направленности в вертикальной плоскости: 1-Н/λ=0,25 тонкий вибратор, 2 - Н/λ=0,53 тонкий вибратор, 3 - Н/λ=0,25 антифединговая шлейф - антенна с противотоком на концах верхних ярусов оттяжек, рассчитанные по программе MMANA.