АНТЕННО-ФИДЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАБОТЫ ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ВОЛНАМИ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

Предлагаемая полезная модель относится к технике радиосвязи и может быть использована для установки на переносных и подвижных узлах связи.
Известны антенны в виде симметричных горизонтальных вибраторов с наклонными лучами для работы пространственными волнами, описанные в книге Г.А.Лаврова, А.С.Князева "Приземные и подземные антенны", М., "Советское радио", 1965 г., стр.324, рис.YI.3.4), а также в книге В.З.Захарова, П.Ф.Левчука, Ю.К.Муравьева, П.В.Слюсарева, В.П.Серкова, М.В.Спиридонова "Характеристики антенн для радиосвязи". Л., 1967 г, стр.23-30.
Недостатком таких антенн является необходимость изменения высоты подвеса и длины наклонных лучей при смене частот, что связано с условиями прохождения пространственных волн в зависимости от состояния ионосферы, которое, в свою очередь, зависит от времени суток, времени года, активности солнца и других факторов. Изменение высоты антенны и длины лучей занимает значительное время, и, следовательно, на этот период будет отсутствовать радиосвязь.
В качестве прототипа выбрана антенна, работающая в широком диапазоне частот и подключаемая к радиостанции Р-168-5 KB, разработанной Воронежским НИИ связи и выпускаемой отечественной промышленностью. Описание антенны-прототипа приведено в инструкции по эксплуатации "Радиостанция Р-168-5 KB ИТНЯ.464511.016 ИЭ." ВНИИС, Воронеж, 1994 г. на стр.9, 21, 22, 80.
На фиг.1 представлена схема антенны - прототипа, где обозначено:
1 - опора (мачта);
2 - симметричный горизонтальный вибратор;
1
2
2 - 2 - первая и вторая части симметричного горизонтального вибратора 2;
1
12
3 - 3 - первый,..., двенадцатый изоляторы;
1
6
4 - 4 - первый,..., шестой тросы (фалы);
1
6
5 - 5 - первый,..., шестой фиксирующие колья;
6 - радиосредство;
1
2
7, 7 -двухпроводная симметричная фидерная линия;
1
2
8, 8 - первый и второй излучатели (лучи);
1
2
9, 9 - третий и четвертый излучатели (лучи);
1
2
10, 10 - пятый и шестой излучатели (лучи).
1
2
1
2
1
2
1
2
1
6
1
6
1
2
1
2
1
2
7
12
1
6
1
6
Антенна - прототип содержит установленную перпендикулярно поверхности земли опору (мачту) 1, симметрично которой над поверхностью земли расположены первая 2 и вторая 2 части симметричного горизонтального вибратора 2, содержащие сменные пары излучателей: первый 8 и второй 8 (или третий 9 и четвертый 9, или пятый 10 и шестой 10), натянутые под острым углом наклона к линии горизонта с помощью соответствующих первого 4 - шестого 4 тросов (фалов), которые нижними концами прикреплены к земле с помощью соответствующих первого 5 - шестого 5 фиксирующих кольев. При этом, верхние концы первого 8 и второго 8 (или третьего 9 и четвертого 9, или пятого 10 и шестого 10) излучателей прикреплены к опоре 1 на необходимой высоте - 11, 9 и 4 м соответственно с помощью соответствующих седьмого 3 - двенадцатого 3 изоляторов, а нижние концы - закреплены на соответствующих первом 4 -шестом 4 тросах с помощью соответствующих первого 3 - шестого 3 изоляторов.
1
2
Верхние концы указанных выше пар излучателей через двухпроводную симметричную фидерную линию 7, 7. соединяются с соответствующими первым и вторым выходами радиосредства 6, которые также являются и его входами.
Антенна-прототип работает следующим образом.
1
2
1
2
В режиме передачи сигналы с первого и второго выходов радиосредства 6 по двухпроводной симметричной фидерной линии 7, 7 поступают на соответствующие первую 2 и вторую 2 части симметричного горизонтального вибратора 2, в которые установлены только те парные излучатели, которые предназначены для работы в данном диапазоне частот, при этом другие излучатели удаляются, так как их присутствие искажает диаграмму направленности антенны. Причем, длина излучателей и высота подвеса излучателей к опоре 1 зависят от диапазона рабочих частот радиосредства 6.
Чем выше диапазон рабочих частот, тем больше высота повеса и длина излучателей симметричного горизонтального вибратора.
1
2
На высоте 11м опоры 1 устанавливаются первый 8 и второй 8 излучатели, состоящие из отрезков провода длиной 25 м каждый.
1
2
На высоте 9 м опоры 1 устанавливаются третий 9 и четвертый 9 излучатели, состоящие из отрезков провода длиной 13м каждый.
1
2
На высоте 4м опоры 1 устанавливаются пятый 10 и шестой 10 излучатели, состоящие из отрезков провода длиной 6 м каждый.
1
2
В режиме приема сигналы с симметричного горизонтального вибратора 2 через двухпроводную симметричную фидерную линию 7, 7 поступают на первый и второй входы радиосредства 6 соответственно.
Недостатком антенны - прототипа является то, что для работы в широком диапазоне частот необходимо производить ручную переустановку излучателей симметричного горизонтального вибратора в зависимости от рабочей частоты, что приводит к большой затрате времени на опускание и подъем мачты и переключение излучателей антенны.
Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее установленную перпендикулярно поверхности земли опору, симметрично которой над поверхностью земли под острым углом наклона к линии горизонта расположены первая и вторая части симметричного горизонтального вибратора, введены широкополосный низкочастотный
согласующий блок и диэлектрическая планка, закрепленные на опоре;
распределительный блок, первый и второй широкополосные низкочастотные развязывающие блоки, первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки, а также двухпроводная низкочастотная симметричная фидерная линия и первый и второй коаксиальные кабели. При этом, первый и второй низкочастотные выходы распределительного блока, которые также являются и его входами, через двухпроводную низкочастотную симметричную фидерную линию соединены с соответствующими первым и вторым входами широкополосного низкочастотного согласующего блока, которые также являются и его выходами. Первый и второй выходы широкополосного низкочастотного согласующего блока, которые также являются и его входами, соединены с оплетками соответствующих первого и второго коаксиальных кабелей, одни концы которых через широкополосные низкочастотные развязывающие блоки внутренними жилами соединены с соответствующими третьим и четвертым высокочастотными выходами распределительного блока, которые также являются и его входами, а другие концы первого и второго коаксиальных кабелей закреплены на диэлектрической планке, после чего сгибы первого и второго коаксиальных кабелей образуют соответствующие первую и вторую части симметричного горизонтального вибратора, которые содержат последовательно расположенные соответствующие первый и второй, третий и четвертый излучатели, между которыми расположены соответствующие первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки. Причем, третий и четвертый высокочастотные выходы распределительного блока, которые также являются и его входами, через двухпроводную высокочастотную симметричную фидерную линию, образованную внутренними жилами соответствующих первого и второго коаксиальных кабелей, соединены с входами соответствующих первого и второго широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их выходами. Первые выходы широкополосных
высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с нижними концами соответствующих первого и второго излучателей, образованных оплетками первого и второго коаксиальных кабелей соответственно, а вторые выходы широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с верхними концами соответствующих третьего и четвертого излучателей, образованных продолжением внутренних жил первого и второго коаксиальных кабелей соответственно.
На фиг.2 представлена схема предлагаемого устройства, где обозначено:
1 - опора (мачта);
2 - симметричный горизонтальный вибратор;
1
2
2 - 2 - первая и вторая части симметричного горизонтального вибратора 2;
1
2
3, 3 - первый и второй изоляторы;
1
2
4, 4 - первый и второй тросы (фалы);
1
2
5, 5 - первый и второй фиксирующие колья;
6 - радиосредство;
1
2
7 7 -двухпроводная симметричная фидерная линия;
1
2
8, 8 - первый и второй коаксиальные кабели;
1
2
1
2
9 9 - внутренние жилы первого 8 и второго 8 коаксиальных кабелей;
10 - распределительный блок;
11 - широкополосный низкочастотный согласующий блок;
1
2
12, 12 - первый и второй широкополосные низкочастотные развязывающие блоки;
1
2
13, 13 - первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки;
1
2
14, 14 - первый и второй излучатели;
1
2
15, 15 - третий и четвертый излучатели;
16 - диэлектрическая планка;
1
2
17, 17 - двухпроводная низкочастотная симметричная фидерная линия.
Предлагаемая полезная модель содержит следующие функциональные связи и соединения. Перпендикулярно поверхности земли установлена опора (мачта) 1, на верху которой закреплена диэлектрическая планка 16, под которой на опоре 1 закреплен широкополосный низкочастотный согласующий блок 11.
1
2
Первый и второй выходы радиосредства 6, которые также являются и его входами, через двухпроводную симметричную фидерную линию 7, 7 соединены с соответствующими первым и вторым входами распределительного блока 10, которые также являются и его выходами.
1
2
Первый и второй низкочастотные выходы распределительного блока 10, которые также являются, и его входами, через двухпроводную низкочастотную симметричную фидерную линию 17, 17 соединены соответственно с первым и вторым входами широкополосного низкочастотного согласующего блока 11, которые также являются и его выходами.
1
1
2
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Третий и четвертый высокочастотные выходы распределительного блока 10, которые также являются и его входами, соединены с соответствующими внутренними жилами 9 первого 8 и 9 второго 8 коаксиальных кабелей, которые протянуты через первый 12 и второй 12 низкочастотные развязывающие блоки и закреплены на диэлектрической планке 16, после чего сгибы первого 12 и второго 12 коаксиальных кабелей образуют соответствующие первую 2 и вторую 2 части симметричного горизонтального вибратора 2, зафиксированые над поверхностью земли под острым углом наклона к линии горизонта симметрично опоре 1 с помощью соответствующих первого 4 и второго 4 тросов, которые нижними концами прикреплены к земле с помощью соответствующих первого 5 и второго 5 фиксирующих кольев.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Первая 2 и вторая 2 части симметричного горизонтального вибратора 2 содержат последовательно расположенные соответствующие первый 14 и второй 14 излучатели, образованные внешними оплетками соответствующих первого 8 и второго 8 коаксиальных кабелей, и соответствующие третий 15 и четвертый 15 излучатели, образованные продолжением внутренних жил соответствующих первого 8 и второго 8 коаксиальных кабелей, между которыми расположены соответствующие первый 13 и второй 13 широкополосные высокочастотные согласующие блоки.
1
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
При этом, третий и четвертый высокочастотные выходы распределительного блока 10, которые также являются и его входами, через двухпроводную высокочастотную симметричную фидерную линию, образованную соответствующими внутренними жилами 9 первого 8 и 9 второго 82 коаксиальных кабелей, соединены с входами соответствующих первого 13 и второго 13 широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их выходами. Первые выходы первого 13 и второго 13 широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с нижними концами соответствующих первого 14 и второго 14 излучателей, а вторые выходы первого 13 и второго 13 широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с верхними концами третьего 15 и четвертого 15 излучателей, нижние концы которых с помощью соответствующих первого 3 и второго 3 изоляторов закреплены на соответствующих первом 4 и втором 4 тросах.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
1
2
В режиме передачи широкополосный сигнал с первого и второго выходов радиосредства 6 через двухпроводную симметричную фидерную линию 7, 7 поступает на соответствующие первый и второй входы распределительного блока 10, где происходит распределение по частоте. Сигналы более низких частот коммутируются на первый и второй выходы, а
сигналы более высоких частот - на третий и четвертый выходы распределительного блока 10.
1
2
1
2
1
2
1
2
С первого и второго низкочастотных выходов распределительного блока 10 низкочастотные сигналы через двухпроводную низкочастотную симметричную фидерную линию 17, 17 поступают на соответствующие первый и второй входы широкополосного низкочастотного согласующего блока 11, с первого и второго выходов которого низкочастотные сигналы поступают на соответствующие первый 14 и второй 14 излучатели, образованные участками оплеток соответствующих первого 8 и второго 8 коаксиальных кабелей, ограниченных с одной стороны диэлектрической планкой 16, а с другой стороны - соответствующими первым 13, и вторым 13 широкополосными высокочастотными согласующими блоками.
1
2
1
2
1
2
Широкополосный низкочастотный согласующий блок 11 предназначен для согласования входного волнового сопротивления низкочастотной симметричной фидерной линии 17, 17 с входными низкочастотными сопротивлениями первого 14 и второго 14 излучателей, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия низкочастотной симметричной фидерной линии 17, 17.
1
1
2
3
1
3
1
1
3
1
3
1
2
С третьего и четвертого высокочастотных выходов распределительного блока 10 высокочастотные сигналы через двухпроводную высокочастотную симметричную фидерную линию, образованную соответствующими жилами 9 первого 8 и 8 второго 8 коаксиальных кабелей, поступают на входы первого 13 и второго 13 широкополосных высокочастотных согласующих блоков, предназначенных для согласования волновых сопротивлений первого 8 и второго 8з коаксиальных кабелей с входными высокочастотными сопротивлениями соответствующих первого 14 и второго 14, третьего 15 и четвертого 15 излучателей, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия высокочастотной симметричной фидерной линии. С первых выходов первого 13 и второго 13 широкополосных высокочастотных согласующих блоков сигналы поступают на
1
2
1
2
9 соответствующие первый 14 и второй 14 излучатели, а со вторых выходов -на соответствующие третий 15 и четвертый 15 излучатели.
1
2
1
1
1
2
1
2
1
2
Чтобы токи низкой частоты с выходов широкополосного низкочастотного согласующего блока 11 не проникали через оплетки соответствующих первого 8 и второго 8 коаксиальных кабелей к внутренним жилам 9 первого 8 и 9 второго 8 коаксиальных кабелей, установлены соответствующие первый 12 и второй 12 широкополосные низкочастотные развязывающие блоки, которые конструктивно могут быть выполнены в виде катушек индуктивностей, намотанных на диэлектрический сердечник или на магнитные кольца, а также нанизыванием магнитных колец на первый 8 и второй 8 коаксиальные кабели.
В режиме приема информация с симметричного горизонтального вибратора 2 поступает к радиосредству 6.
Таким образом, предлагаемое антенно-фидерное устройство обеспечивает непрерывную прием и передачу информации в широком диапазоне частот, работая пространственными волнами.