РАДИОТЕЛЕВИЗИОННАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к всенаправленным широкополосным вибраторным антеннам для приема радио- и телевизионного сигнала, которая может быть использована и в качестве автомобильной антенны при ее установке на кабинах автомашин, прицепах и других мобильных транспортных средствах.
Известна активная антенна по патенту на промышленный образец RU №57712, предназначенная для использования в качестве автомобильной антенны и включающая приемные полотна и корпус.
Обычные дипольные антенны, используемые для приема радио- и телевизионного сигнала (УКВ и УВЧ диапазоны частот), должны быть ориентированы для оптимального приема в определенном положении по отношению к передатчику. Такие антенны при установке их на транспортных средствах имеют существенный недостаток, заключающийся в изменении принимаемого радио- и телевизионного сигнала в зависимости от перемещения транспортного средства.
Наиболее близкой является всенаправленная широкополосная автомобильная антенна по патенту US №4785303, взятая в качестве прототипа, принимающая сигнал независимо от относительного положения антенны и передатчика, по крайней мере в горизонтальной плоскости. Такая антенна включает четыре автономные идентичные дипольные элементы, каждый из которых сформирован в виде ромбовидного четырехугольника и лежит в плоскости, параллельной общей центральной оси. Четырехугольник имеет две одинаковые стороны и две разные стороны, присоединенных одним концом к верхней пластине усилителя, а другим концом к нижней пластине усилителя. Дипольные элементы отделены друг от друга двухсторонними держателями одинакового размера по всему периметру. Усилитель закреплен в корпусе антенной коробки бочкообразной формы, который поддерживает дипольные элементы под прямым углом по отношению друг к другу.
Недостатком такой антенны является ее габаритность из-за достаточно большого объема, занимаемого приемными элементами антенны, что увеличивает и габариты транспортной упаковки и соответственно транспортные расходы при ее доставке в сети розничной торговли.
Полезной моделью решается задача уменьшения объема, занимаемого приемными элементами антенны, при повышении жесткости конструкции, устойчивости к ветровым нагрузкам, сохранении ее широкополосности и всенаправленности.
Указанная задача решается тем, что антенна, содержащая равноудаленные от общей центральной вертикальной оси автономные идентичные дипольные элементы, сформированные в виде четырехугольника и лежащие в плоскостях, параллельных общей центральной оси антенны, все дипольные элементы установлены под углом друг к другу, каждый дипольный элемент имеет разрыв своего контура, концы которого переходят в отрезок двухпроводной питающей линии, концы которой закреплены в корпусе антенной коробки, установленной в центре по отношению к дипольным элементам, и электрически соединены с соответствующими концами двухпроводной питающей линии других дипольных элементов, включает три дипольных элемента в виде вытянутых в горизонтальном направлении прямоугольных четырехугольника, расположенных под острым углом друг к другу, а разрыв контура каждого дипольного элемента выполнен в нижнем основании прямоугольного четырехугольника и симметрично равноудален от его боковых сторон.
Часть контура каждого дипольного элемента, примыкающая к его боковым сторонам, отогнута по направлению внутрь (к центру) антенны, угол отгиба находится в пределах от >0° до 60°, что позволяет сократить габаритный объем антенны до минимальных размеров без ухудшения ее параметров.
Двухпроводные питающие линии каждого дипольного элемента выполнены расходящимися по направлению к концам разрыва контура дипольного элемента, что позволяет улучшить условия согласования антенны со стандартным сопротивлением нагрузки, поскольку они, в данном случае, выполняют функцию согласующего трансформатора.
Оптимальное отношение длин сторон контура прямоугольного четырехугольника дипольного элемента находится в соотношении порядка 2: 1 для сохранения широполосности приема сигнала антенной.
При этом концы двухпроводной питающей линии каждого дипольного элемента закреплены в корпусе антенной коробки на минимально возможном расстоянии по высоте между ними.
На фиг.1 изображена антенна в сборке, на фиг 2 - вид антенны с открытой крышкой корпуса антенной коробки, на фиг.3 - вид антенны с загнутой частью контура дипольного элемента.
Антенна содержит три равноудаленные от общей центральной вертикальной оси 1 автономные идентичные дипольные элементы 2, каждый их которых выполнен из цельносогнутого куска металлического проводника (трубки) конечной толщины (~ 5 мм) в виде вытянутого в горизонтальном направлении с соотношением длин сторон 2:1 (длина основания 210 мм, длина боковой стороны 90 мм) прямоугольного четырехугольника со скругленными углами. Дипольные элементы 2 лежат в плоскостях, параллельных общей вертикальной центральной оси 1 антенны и расположены по отношению друг к другу под острым углом, α=60°. Контур каждого дипольного элемента 2 имеет разрыв 3, выполненный в нижнем основании прямоугольного четырехугольника и симметрично равноудаленный от его боковых сторон. Разрыв контура переходит в двухпроводную питающую линию 4, концы которой закреплены на разных по высоте уровнях в корпусе антенной коробки 5, установленной в центре по отношению к дипольным элементам 2, и электрически соединены одним концом к верхней металлической пластине 6, а другим концом к нижней металлической пластине (на рисунке не показана), расположенной под верхней пластиной на расстоянии ~ 10 мм. Пластины имеют треугольную форму в плане (что технологично, так как распайка трех пар концов двухпроводных питающих линий 4 выполняется по вытянутым вершинам треугольника, и технически эффективно из-за малой емкости между пластинами) и размещены внутри (в центре) круглой антенной коробки 5 (фиг.2). Выходная линия передачи антенны выполнена на отрезке коаксиальной линии 7 со стандартным волновым сопротивлением. Центральный конец коаксиальной линии электрически соединен с верхней пластиной 6, а внешний конец коаксиальной линии с нижней пластиной. Коаксиальная линия 7 заканчивается СВЧ разъемом 8, который является входом антенны. Таким образом, соответствующие концы питающих линий дипольных элементов гальванически соединены вместе и соединены с соответствующими концами выходной линии антенны.
В случае необходимости (при работе антенны в условиях неуверенного приема) в антенну может быть включен усилитель сигнала, выполненный, например, на печатной плате и расположенный между пластинами 6.
Для оптимизации габаритных размеров антенны часть контура каждого дипольного элемента 2, примыкающая к его боковым сторонам, отогнута по направлению внутрь антенны (фиг.3), угол отгиба составляет β=60°.
Отрезки двухпроводной питающей линии 4, замыкающие контур дипольного элемента, выполнены расходящимися под углом γ=34° по направлению к концам разрыва контура, что улучшает согласование антенны с нагрузкой.
Антенная коробка 4 поддерживает дипольные элементы 2 под острым углом друг к другу, а за счет относительно небольшой длины (8-10 см) боковых сторон прямоугольных четырехугольников дипольных элементов 2, и возможности закреплять концы питающей линии 4 каждого дипольного элемента 2 в корпусе антенной коробки 5 на минимальном (10-12 мм) расстоянии по высоте между ними, вся конструкция антенны становится более компактной, механически жесткой и устойчивой к деформациям, возникающим при перемещении транспортного средства. Дипольные элементы в такой конструкции антенны для жесткости не поддерживаются, как в прототипе, двухсторонними держателями одинакового размера по всему периметру.
При работе антенны падающая электромагнитная волна возбуждает дипольные элементы 2, сигнал с которых через согласующие отрезки двухпроводной линии 4 и выходную линию (коаксиальный кабель) 7 поступает на входные цепи теле или радио приемника.
Конструктивное выполнение дипольных элементов в виде горизонтально вытянутого прямоугольного четырехугольника с соотношением сторон порядка 2:1, выбор их в количестве трех штук и их взаимное расположение под острым углом около 60° сохраняет антенне ее всенаправленность и широкополосность, а чувствительность в низкочастотном диапазоне такой антенны увеличивается за счет увеличенного размера дипольных элементов 2 по горизонтали.
Для удобства пользования антенна снабжена небольшой, легкой, но устойчивой подставкой с основанием, подставка крепится к корпусу антенной коробки.
Все детали компактной и небольшой по весу антенны согласно настоящему решению имеют простую форму и сделаны из однородного и однотипного токопроводящего и диэлектрического материала. Объем конструкции такой антенны и ее упаковки уменьшаются по сравнению с прототипом соответственно на 15-30% и 40-50%, что коммерчески выгодно при их изготовлении в массовом производстве и реализации в торговой сети.