Антенное устройство

Предлагаемое устройство относится к области антенной техники и может быть использовано, например, в телевидении, системах корпоративной, радиотелефонной связи общего пользования, системах связи специального назначения.
0
0
Необходимость повышения ёмкости систем связи требует создания секторных антенн базовых станций (4х90, 6х60 и т.д.).
Для повышения энергетики радиолинии антенны БС должны обладать достаточно высоким коэффициентом направленного действия (КНД).
Известны антенные устройства с секторными диаграммами направленности (ДН) в азимутальной плоскости (например, уголковая антенна – Г.З.Айзенберг. Антенны ультракоротких волн. М.:Связьиздат, 1957, с.523-543. Эта антенна содержит уголковый рефлектор, изготовленный из двух плоских металлических пластин, образующих некоторый угол и источник возбуждения – электрический вибратор или систему вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы этого угла.
Антенна AX-2408R производства НПП «АНТЭК» с коэффициентом усиления 12.5 дБ, шириной диаграммы направленности в H-плоскости 35º и в E-плоскости 35º представляет собой синфазную решетку электрических вибраторов, расположенных над плоским металлическим экраном.
Данные антенны содержат в качестве источников возбуждения электрические вибраторы  разрезного типа, что требует принятия мер по симметрированию и согласованию его с питающей линией.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является антенное устройство с повышенной направленностью в E-плоскости по патенту РФ №2216831, H01Q 19/13, принятое за прототип.
На фиг.1 представлен чертёж антенны-прототипа, где обозначено:
1 – источник возбуждения – электрический вибратор;
2 – рефлектор (резонатор).
Антенное устройство-прототип содержит рефлектор 2, представляющий собой цилиндрическую металлическую поверхность высотой (2 ÷4)λ (λ - длина волны) с поперечным размером порядка 0,7 λ с вырезанной вдоль образующей частью шириной (0,3 ÷0,7)λ, внутри которой расположен источник возбуждения – электрический вибратор 1.
0
0
Эта антенна обладает узкой (~20) ДН в E-плоскости и секторной (порядка 80) ДН в H –плоскости.
При функционировании полоса рабочих частот антенны-прототипа определяется полосой источника возбуждения (электрического вибратора) 2  и резонансными свойствами резонатора 1. При использовании широкополосных вибраторов полосу антенны, в основном, определяет резонатор 2 и, в зависимости от его геометрии, может достигать величин 10% и более.
Недостатком устройства-прототипа при использовании в качестве источника возбуждения электрического разрезного вибратора (как тонкого, так и широкополосного, например, биконического), является необходимость принятия мер по его согласованию с питающей линией.
Задача – обеспечение согласования и симметрирования антенного устройства, а также расширение рабочей полосы за счет применения широкополосного источника возбуждения.
Для решения поставленной задачи в антенном устройстве, содержащем металлический рефлектор и источник возбуждения, расположенный внутри рефлектора, выполненный в виде полой цилиндрической поверхности высотой (2-4)λ, где λ - длина волны, с вырезанной вдоль образующей частью цилиндрической поверхности шириной (0,3-0,7)λ, согласно полезной модели, в качестве источника возбуждения использована «зигзагообразная антенна» с периметром рамки ~ 1 λ, автоматически обеспечивающая согласование и симметрирование антенного устройства с питающей линией, а также расширить полосу рабочих частот антенного устройства.
Предлагаемое антенное устройство представлено на фиг. 2, где обозначено:
1 – источник возбуждения – «зигзагообразная антенна»;
2 – резонатор (рефлектор).
Предлагаемое антенное устройство содержит рефлектор 2, представляющий собой полую металлическую цилиндрическую поверхность, имеющую в сечении круглую или иную форму, гладкую или аппроксимированную многоугольником с вырезанной вдоль образующих частью цилиндрической поверхности.
Источник возбуждения 1 помещен внутрь рефлектора 2 и выполнен в виде «зигзагообразной антенны» с периметром каждой рамки 1λ. Причем источник возбуждения расположен ортогонально вертикальной и горизонтальной плоскостям симметрии, т.е. параллельно апертуре. Согласование источника возбуждения 1 выполняется автоматически, поскольку входное сопротивление его внутри рефлектора 2 составляет величину порядка 50 ом. Симметрирование обеспечивается стандартным для «зигзагообразной антенны» путём прокладки питающего кабеля вдоль одного плеча рамки.
Функционирование предлагаемого антенного устройства аналогично функционированию антенны-прототипа. Коэффициент усиления предлагаемого  (КУ) антенного устройства составляет величину порядка 12 дБ.
Форма диаграммы направленности антенного устройства при высоте рефлектора 4 λ, ширине бокового выреза 0,5 λ, в H-плоскости показана на фиг. 3, в E-плоскости – на фиг. 4. Коэффициент усиления антенного устройства при этих геометрических параметрах КУ = 12,8 дБ.
Отличительной особенностью предлагаемого антенного устройства от антенны-прототипа является возможность работы в полосе частот до 10% и более без расширения апертуры.
Техническим результатом предлагаемого антенного устройства является автоматическое обеспечение согласования и симметрирования антенного устройства за счет применения рамочного источника возбуждения – «зигзагообразной антенны» – а также расширение рабочей полосы за счет применения широкополосного источника возбуждения.