РАМОЧНО-ЛУЧЕВАЯ АНТЕННА

Техническое решение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике и может быть использовано в технике связи.
Известна антенна «полуволновой вибратор» К.Ротхамель «Антенны» издательство «Бояныч» г.Санкт-Петербург 1998 г. стр.32-45, которая содержит горизонтально расположенный протяженный электрический проводник (например, проволока, стержень, труба) равный примерно половине длины волны, установленный на двух мачтах (опорах).
1
2
Недостатком аналога является необходимость двух опор для монтажа антенны, необходимость обеспечить высоту подвеса антенны, не менее /длинны волны, для обеспечения малого угла возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности, искажение диаграммы направленности при наличии проводящих предметов и других антенн в близи антенны.
Также известна антенна «четвертьволновой вертикальный излучатель» К.Ротхамель «Антенны» издательство «Бояныч» г.Санкт-Петербург 1998 г. стр.311-322, которая содержит вертикально расположенный электрический проводник (например, проволока, стержень, труба) равный примерно четверти длины волны, оборудованный разветвленной системой заземления или противовесов.
К недостаткам второго аналога относятся зависимость ширины рабочего диапазона антенны от отношения эффективного диаметра излучателя к его длине, искажение диаграммы направленности при наличии проводящих предметов и других антенн в близи антенны, необходимость оборудования разветвленной системой заземления или противовесов.
В качестве прототипа выбрана антенна, описанная К.Hagenbuchner. Magnetische Anfennen - ein Erfahrung-bericht. - QSP, 1988, N 7, S. 28-3, состоящая из рамки выполненной в форме окружности из материала обладающим малыми омическими потерями, оборудованная конденсатором настройки.
1
2
К недостаткам прототипа относятся способность антенны работать только на частоте настройки, необходимость подстройки антенны даже при незначительном изменении частоты излучения передатчика, необходимость применения конденсатора настройки с высокой электрической прочностью, необходимость обеспечить высоту подвеса антенны, не мене / длинны волны для обеспечения малого угла возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности.
1
2
Задачей технического решения является разработка антенны требующей для установки одну опору, обладающей малым углом возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности при высоте подвеса значительно менее / длинны волны, имеющую широкий рабочий диапазон и обеспечивающую работу антенны без подстройки при изменении частоты излучения передатчика, невосприимчивой к наличию проводящих предметов и других антенн в непосредственной близости от нее. Не требующей применения конденсатора настройки с высокой электрической прочностью и оборудования разветвленной системой заземления или противовесов.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в рамочно-лучевой антенне, содержащей рамку, выполненную в форме окружности из материала обладающим малыми омическими потерями и оборудованную конденсатором настройки, предусмотрены следующие отличия: рамка содержит коаксиально расположенный в ней проводник, рамка и внутренний проводник подключены к конденсаторам настройки С-1 и С-2 и образуют два сильно связанных между собой контура. Наружный контур соединен с горизонтально расположенными лучами, образуя, вместе с ними антенную систему.
Кроме того, предложенная рамочно-лучевая антенна отличается тем, что рамочная часть антенны расположена в месте протекания максимальных токов, чем обеспечивается формирование и излучение магнитной составляющей электромагнитной волны излучения. Лучевая часть антенны расположена в точке максимальных напряжений и в свою очередь формирует и излучает электрическую составляющую электромагнитной волны излучения. Контур образованный внутренним коаксиальным проводником и конденсатором настройки С-1 не участвует в излучении и служит для обеспечения синфазности магнитного и электрического полей антенны.
Вертикально расположенная рамка излучает вертикально поляризованную магнитную составляющую, а лучи горизонтально поляризованную электрическую составляющую, что обеспечивает формирование фронта излучаемой электромагнитной волны, при этом формирование фронта излучаемой электромагнитной волны происходит непосредственно у элементов антенны, характеристики антенны практически не зависят от высоты подвеса антенны, угол излучения в вертикальной плоскости (угол возвышения) регулируется наклоном лучей по отношению к горизонту, антенна не подвержена влиянию окружающих предметов, проводников и других антенн, находящихся в непосредственной близости от нее.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно наличие лучей выполненных из проводников значительно снижает напряжение на конденсаторах настройки и не требует применения конденсатора настройки с высокой электрической прочностью. Напряжения, приложенные к лучам, находятся в противофазе, что в свою очередь освобождает от необходимости оборудования разветвленной системы заземления или противовесов. Наличие контура образованного конденсатором С-1 и внутренним проводником рамочной части существенно расширяет рабочий диапазон антенны и не требуется подстройка антенны даже при значительном изменении частоты излучения передатчика. Формирование электрической и магнитной составляющей фронта излучаемой электромагнитной волны отдельными элементами антенны обеспечивает независимость угла возвышения в вертикальной плоскости от высоты установки антенны и исключает искажение диаграммы направленности при наличии проводящих предметов и других антенн в близи антенны.
1
2
Техническое решение позволяет использовать стандартные конденсаторы настройки, для обеспечения малого угла возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности использовать высоту установки, антенны значительно менее / длинны волны. Кроме того, максимальный угол излучения в вертикальной плоскости диаграммы направленности регулируется наклоном лучей к основанию антенны. Антенна имеет широкий рабочий диапазон и обеспечивает работу без подстройки при изменении частоты излучения передатчика.
Техническая сущность предложенного технического решения поясняются чертежом, на котором:
Фиг.1 Принципиальная электрическая схема рамочно-лучевой антенны
Фиг.2 Технологическая схема рамочно-лучевой антенны
Предложенная рамочно-лучевой антенна состоит из рамочной части антенны изготовленной из коаксиально расположенных проводников и оборудованной конденсаторами настройки, лучевой части выполненной из прямолинейных проводников, мачты, распорки, изоляторов на концах лучей и точек крепления этих изоляторов, индуктивной петли связи с питающим кабелем (условно не показана).
Перечисленные выше конструктивные элементы выполнены следующим образом, рамочная часть антенны выполнена из коаксиально расположенных проводников и оборудована стандартными конденсаторами настройки для внутреннего проводника и внешнего проводника, лучевая часть выполнена из антенного канатика и на концах оборудована изоляторами. Питание антенны осуществляется петлей связи подобной петле связи использованной в прототипе. Рамочная и лучевая части антенны расположены в одной плоскости.
Описанное выше техническое решение рамочно-лучевой антенны осуществляется следующим образом:
Рамочная часть антенны, выполненная из коаксиально расположенных проводников, в форме окружности из материала обладающим малыми омическими потерями и оборудованная конденсаторами настройки с помощью распорки монтируется на диэлектрическую мачту. Лучи изготовленные из антенного канатика и выполняющие одновременно роль оттяжек, на концах оборудованные изоляторами крепятся к якорям оттяжек и мачте. Настройка антенны производится по минимуму коэффициента стоячей волны или по максимуму показаний индикатора напряженности поля. Изменением угла наклона лучей по отношению к мачте регулируется угол излучения в вертикальной плоскости, чем больше угол наклона лучей, тем меньше угол излучения. Питание антенны осуществляется петлей связи подобной описанной К.Hagenbuchner. Magnetische Anfennen - ein Erfahrung-bericht - QSP, 1988, N 7, S. 28-3.
Технико-экономическое обоснование:
1. возможность монтажа антенны с помощью одной опоры.
2. отсутствие искажения диаграммы направленности при наличии
проводящих предметов и других антенн в близи антенны
4. обеспечение работы антенны без подстройки при изменении частоты излучения передатчика.
1
2
5. обеспечение малого угла возвышения в вертикальной плоскости диаграммы направленности при высоте подвеса значительно менее / длинны волны.
6. исключение необходимости применения конденсаторов настройки с высокой электрической прочностью