ШИРОКОПОЛОСНАЯ ШТЫРЕВАЯ АНТЕННА (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая широкополосная антенна относится к технике радиосвязи и может быть использована для установки на переносных и подвижных узлах связи.
Известны антенны (Н.П. Гавеля, А.Д. Истрашкин, Ю.К. Муравьев, В.П. Серков «Антенны», ч. 1, ВКАС, Л., 1963, стр. 142, ПМ № 25815, Н 01 Q 9/00), которые используются для носимых и передвижных радиостанций. В связи с жесткими требованиями к механической прочности таких антенн их конструкции ограничиваются использованием простейших штырей и малогабаритных вставок. Штыревая часть служит основным излучателем, а в качестве противовеса используется корпус радиостанции или подвижный объект.
Недостатком таких антенн является необходимость установки штыревой части на самом высоком месте человека или подвижного объекта, что по ряду эксплуатационных причин не всегда возможно. Это приводит к искажению диаграмм направленности антенн, вследствие чего в определенных направлениях снижается дальность связи.
Существуют широкополосные антенны, которые можно устанавливать на мачтах выше окружающих предметов, например, дискоконусные антенны (Г.Т. Марков «Антенны», Госэнергоиздат, М. - Л. 1960, стр.345, рис. 10-17а). Но их эксплуатация в носимых и возимых радиосредствах при движении невозможна в связи большими габаритами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому первому варианту антенны является антенна, устанавливаемая на мачте, приведенная в книге Г.Т. Маркова «Антенны», Госэнергоиздат, М. - Л. 1960, стр. 331, рис. 10-14а принятая за прототип.
На фиг.1 представлена схема антенны - прототипа, где обозначено:
1 - линейный излучатель симметричной антенны;
2 - внутренний проводник коаксиальной линии;
3 - внешний проводник коаксиальной линии;
4 - четвертьволновой стакан (развязывающее устройство);
5 - опора.
Антенна - прототип содержит линейный излучатель 1, который вместе с внешней поверхностью четвертьволнового стакана 4 образует симметричный вибратор. Кроме того, четвертьволновой стакан 4 является развязывающим устройством, препятствующим проникновению токов антенны на опору 5.
Недостатками антенны - прототипа являются узкая полоса пропускания (коэффициент перекрытия по частоте около полутора единиц) и недостаточная развязка токов антенны от мачты.
Для устранения указанных недостатков в антенну, содержащую верхнее и нижнее плечи излучателя симметричного вибратора, развязывающее устройство, коаксиальный кабель, проходящий через нижнее плечо, и опору, согласно полезной модели, введено широкополосное согласующее устройство, вход которого подключен между верхним и нижним плечами, к выходу широкополосного согласующего устройства подсоединен коаксиальный кабель, пропущенный внутри опоры, развязывающее устройство выполнено широкополосным, и состоит из токопроводящей опоры и N (N≥1) индуктивностей, образованных нанизыванием высокочастотных магнитных колец, например, ферритовых, на опору.
На фиг.2 представлен первый вариант предлагаемой антенны, где обозначено:
1, 3 - плечи симметричного вибратора;
2 - широкополосное согласующее устройство;
4.1-4.N - индуктивности;
5 - коаксиальный кабель;
6 - опора;
7 - амортизирующее устройство;
8 - радиосредство;
Предлагаемая широкополосная штыревая антенна содержит верхнее 1 и нижнее 3 плечи симметричного вибратора. Оба плеча 1 и 3 присоединены к входу широкополосного согласующего устройства 2, представляющего собой пассивный четырехполюсник. К выходу широкополосного согласующего устройства 2 присоединен коаксиальный кабель 5, который проходит через нижнее плечо 3, представляющее собой металлическую (или пластмассовую с внешним покрытием из токопроводящего материала) трубку, внутри которой проходит коаксиальный кабель 5. Развязывающее устройство выполнено широкополосным, и состоит из токопроводящей опоры 6 и N (N≥1) индуктивностей 4(1)-4(N), образованных нанизыванием высокочастотных магнитных колец, например, ферритовых, на опору 6.
Далее коаксиальный кабель 5 проходит внутри опоры 6, амортизирующего устройства 7 и соединяется с радиосредством 8.
Опора 6 представляет собой металлическую или диэлектрическую трубку. Ее длина позволяет увеличивать высоту установки антенны.
Работает предлагаемая антенна следующим образом.
В режиме приема сигнал из симметричного вибратора, образованного верхним 1 и нижним 3 плечами, поступает на вход широкополосного согласующего устройства 2, основное назначение которого передавать мощность с наименьшими потерями. К выходу широкополосного согласующего устройства 2 присоединен коаксиальный кабель 5, который передает сигнал к радиосредству 8. Для того, чтобы токи верхнего 1 и нижнего 3 плеч симметричного вибратора не проникали на поверхность опоры 6 (это приводит к искажению диаграммы направленности в вертикальной плоскости), развязывающее устройство выполнено широкополосным, и состоит из токопроводящей опоры 6 и N (N≥1) индуктивностей 4(1)-4(N), образованных нанизыванием высокочастотных магнитных колец, например, ферритовых, на опору 6.
Таким образом, внешняя поверхность токопроводящей опоры 6 с индуктивностями 4(1)-4(N) является широкополосным развязывающим устройством.
Аналогично антенна работает в режиме передачи, когда сигнал из радиосредства 8 поступает в антенну.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому второму варианту антенны является антенна, устанавливаемая на мачте, приведенная в книге Г.Т. Маркова «Антенны», Госэнергоиздат, М. - Л. I960, стр. 331, рис. 10-14а принятая за прототип.
На фиг.1 представлена схема антенны - прототипа, где обозначено:
1 - линейный излучатель симметричной антенны;
2 - внутренний проводник коаксиальной линии;
3 - внешний проводник коаксиальной линии;
4 - четвертьволновой стакан (развязывающее устройство);
5 - опора.
Антенна - прототип содержит линейный излучатель 1, который вместе с внешней поверхностью четвертьволнового стакана 4 образует симметричный вибратор. Кроме того, четвертьволновой стакан 4 является развязывающим устройством, препятствующим проникновению токов антенны на опору 5.
Недостатками антенны - прототипа являются узкая полоса пропускания (коэффициент перекрытия по частоте около полутора единиц) и недостаточная развязка токов антенны от мачты.
Для устранения указанных недостатков в антенну, содержащую верхнее и нижнее плечи симметричного вибратора, развязывающее устройство, коаксиальный кабель, проходящий через нижнее плечо, и опору, согласно полезной модели, введено широкополосное согласующее устройство, вход которого подсоединен между верхним и нижним плечами, к выходу широкополосного согласующего устройства подсоединен коаксиальный кабель, пропущенный внутри опоры, развязывающее
устройство выполнено широкополосным, образованным чередованием N (N≥1) индуктивностей, каскадно соединенных между собой коаксиальным кабелем, причем индуктивности выполнены намоткой коаксиального кабеля на диэлектрические каркасы или нанизыванием высокочастотных магнитных колец, например, ферритовых, на участки коаксиального кабеля, расположенные между отрезками трубок опоры, внутри диэлектрических вставок, составляющих совместно с отрезками трубок опору.
На фиг.3 представлена схема второго варианта предлагаемой антенны, где обозначено:
1, 3 - плечи симметричного вибратора;
2 - широкополосное согласующее устройство;
4.1-4.N - индуктивности;
5 - коаксиальный кабель;
6(1)-6(N) - отрезки трубок опоры;
7 - амортизирующее устройство;
8 - радиосредство;
9(1)-9(N) - диэлектрические вставки.
Предлагаемая широкополосная штыревая антенна содержит верхнее 1 и нижнее 3 плечи симметричного вибратора. Оба плеча 1 и 3 присоединены к входу широкополосного согласующего устройства 2, представляющего собой пассивный четырехполюсник. К выходу широкополосного согласующего устройства 2 присоединен коаксиальный кабель 5, который проходит через нижнее плечо 3. Отрезки трубок опоры 6(1)-6(N) соединены диэлектрическими вставками 9(1)-9(N) и являются опорой антенны. Внутри отрезков трубок опоры 6(1)-6(N) проходит коаксиальный кабель 5.
При выходе из нижнего плеча 3, коаксиальный кабель 5 переходит в развязывающее устройство, выполненное широкополосным и состоящее из N (N≥1) индуктивностей 4(1)-4(N), соединенных каскадно коаксиальным кабелем 5 по всей длине отрезков трубок опоры 6(1)-6(N). При этом индуктивности 4(1)-4(N) выполнены в виде коаксиального кабеля 5,
намотанного на диэлектрические каркасы, и размещены внутри диэлектрических вставок 9(1)-9(N) опоры.
Индуктивности 4(1)-4(N) могут также выполняться в виде высокочастотных магнитных колец, например, ферритовых, нанизанных на коаксиальный кабель 5, и размещенных в диэлектрических вставках 9(1) -9(N) (фиг.4, где обозначения те же, что и на фиг.3).
После N-ой индуктивности коаксиальный кабель 5 через амортизирующее устройство 7 подсоединяется к радиосредству 8.
Работает антенна следующим образом.
В режиме приема сигнал из симметричного вибратора, образованного верхним 1 и нижним 3 плечами, поступает на вход широкополосного согласующего устройства 2, представляющего собой пассивный четырехполюсник, основное назначение которого передавать мощность с наименьшими потерями. К выходу широкополосного согласующего устройства 2 присоединен коаксиальный кабель 5, который передает сигнал к радиосредству 8. Для того, чтобы токи верхнего 1 и нижнего 3 плеч симметричного вибратора не проникали на поверхность опоры 6 (это приводит к искажению диаграммы направленности в вертикальной плоскости) развязывающее устройство выполнено широкополосным.
Наличие широкополосного развязывающего устройства в представленном выше виде позволяет отсечь токи антенны от опоры, состоящей из N токопроводящих трубок 6(1)-6(N), соединенных между собой N диэлектрическими вставками 9(1)-9(N).
Аналогично антенна работает в режиме передачи, когда сигнал из радиосредства 8 поступает в антенну.
Таким образом, предлагаемые варианты широкополосной штыревой антенны позволяют расширить полосу пропускания и улучшить развязку токов антенны от опоры