АНТЕННА НЕНАПРАВЛЕННАЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
NONDIRECTIONAL ANTENNA IN HORIZONTAL PLANE

Изобретение относится к антенной технике, в частности к конструкции передающей антенны для работы с широкополосными радиопередающими устройствами.
Известна диапазонная антенна вертикальной поляризации (Харченко К.П. Антенны вертикальной поляризации. - М.: Радио и связь. 1984. - 48 с, ил. - Массовая радиобиблиотека. Вып. 1072., стр. 30, рис. 25), состоящая из металлического стержня, на который надета гильза донышком вверх. В месте соединения стержня с донышком гильзы имеется гальванический контакт.
Недостатком данной конструкции является то, что центральная труба, к которой крепится донышко гильзы, является элементом продолжения мачты, а между оболочкой фидера и краем гильзы в точке питания антенны сделан зазор. В данном случае антенна представляет с мачтой неразъемную конструкцию.
Известен вертикальный полуволновой вибратор (Ротхаммель К. Антенны. - М.: Данвел, 2005, т. 1, с. 372), состоящий из двух вибраторов, размещенных на мачте. Антенна напрямую питается через коаксиальный кабель.
Недостатком данной антенны является то, что она размещена непосредственно на мачте, а фидер должен как можно дальше отводиться от клемм питания вибратора. Отсутствует широкополосность.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству является вертикальный коаксиальный вибратор (Вершков М.В. Миротворский О.Б. Судовые антенны. - Л.: Судостроение, 1990, с. 191, рис. 6.3б). Вертикальный коаксиальный вибратор, прототип, состоит из двух металлических цилиндров вибраторов в виде стакана, установленных соосно с диэлектрическим зазором между их примыкающими друг к другу торцами. Коаксиально во внутренней полости металлических цилиндров размещен металлический стержень. Верхние торцы металлических цилиндров электрически соединены с металлическим стержнем. Коаксиальный фидер подключен экранной оболочкой к верхнему торцу нижнего металлического цилиндра, а центральным проводником - к нижнему торцу верхнего металлического цилиндра. В такой антенне путем подбора соотношений размеров элементов ее конструкции обеспечивается расширение диапазона рабочих частот по согласованию.
max
min
Техническое решение направлено на создание антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости, имеющей жесткую конструкцию, конструктивные емкости и коаксиальные линии, позволяющие получить шикополосность - коэффициент перекрытия по диапазону f/f≥2, стабильность диаграммы направленности - диаграмма направленности круговая, лежащая в азимутальной плоскости во всем рабочем диапазоне.
Технический результат достигается тем, что в антенну ненаправленную в горизонтальной плоскости добавлен ввод, имеющий корпус, внутри которого проходит коаксиальный кабель, взаимодействующий с разъемом, закрепленным на корпусе ввода, и с коаксиальными металлическими стержнями, размещенными внутри изолятора, состоящего из двух продольных половинок, зафиксированных к вводу полуцилиндром, коаксиальные металлические стержни имеют канавки, взаимодействующие с выступами на внутренней части изолятора, один конец коаксиального металлического стержня взаимодействует с коаксиальным кабелем, другой конец имеет резьбовую часть, взаимодействующую с металлическим цилиндром вибратором в виде стакана, насаженного на изолятор и взаимодействующего через изоляторы в виде колец с металлическими вибраторами в виде колец, по внешнему диаметру все элементы антенны ненаправленной зафиксированы оболочкой со вставками и трубками термоусаживаемыми.
Сущность изобретения поясняются чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид антенны ненаправленной, на фиг. 2 показан вид сбоку антенны ненаправленной, на фиг. 3 показано сечение А-А, на фиг. 4 показано сечение Б-Б, на фиг. 5 показано место Г, на фиг. 6 показано место Д, на фиг. 7 показано сечение E-Ε, на фиг. 8 показано сечение Ж-Ж, на фиг. 9 показано сечение И-И, на фиг. 10 показана электрическая схема антенны ненаправленной, на фиг. 11 показан расчетный график характеристики КСВН для антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости диапазона 315÷660 МГц, на фиг. 12 показан экспериментальный график характеристики КСВН для антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости диапазона 315÷660 МГц, на фиг. 13 показан график коэффициента усиления в азимутальной плоскости, на фиг. 14 показан график диаграммы направленности в угломестной плоскости для начала, середины и конца диапазона, на фиг. 15 показана типичная 3D-диаграмма направленности.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости состоит из ввода 1, металлического полуцилиндра 12, изолятора 9 и 13 из капролона, металлических стержней 10 и 10, металлических цилиндров вибраторов в виде стакана 11 и 11, вибраторов в виде металлического кольца 17, 17, и 19, 19, изоляторов в виде кольца 18, 18, и 20, 20 из капролона, С-образной оболочки 3 и вставок 26, 26 из стеклопластика полиэфирного, труб термоусаживаемых 2, 2, коаксиального кабеля 7, разъема 5, металлических крышек 22, 22 и неметаллической крышки 27.
1
2
Ввод 1 имеет неразъемное соединение металлического полуцилиндра 8 с цилиндрическим металлическим корпусом 4, на наружной поверхности которого выполнены канавки 14. Внутри корпуса 4 размещен коаксиальный кабель 7, один конец которого распаян с разъемом 5. Разъем 5 соединен с торцевой поверхностью через отверстие корпуса 4 при помощи гайки 6. Другой коней коаксиального кабеля 7 проходит через отверстие в изоляторе 9 и центральной жилой неразъемно взаимодействует с металлическим стержнем 10, а наружной оплеткой неразъемно взаимодействует с металлическим стержнем 10, которые размещены в желобках изоляторов 9 и 13.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Изоляторы 9 и 13, контактируя друг с другом плоскими поверхностями, при совмещении образуют цилиндрическую фигура, внутреннее отверстие которой на краях имеет выступы 21. Во внутреннем отверстии размещаются металлические стержни 10, 10 имеющие на одном конце отверстия для взаимодействия с коаксиальным кабелем 7, а на другом конце - кольцевые канавки, взаимодействующие с выступами 21 изоляторов 9 и 13, и резьбовую часть, взаимодействующую с металлическими цилиндрами вибраторами, в виде стакана 11, 11. Наружные цилиндрические поверхности изоляторов 9, 13 имеют поверхности К, Л, Л, М, М. Цилиндрическая поверхности К контактирует с внутренней поверхностью полуцилиндров 8 и 12, которые зафиксированы между собой винтами 29, и фиксирует изоляторы 9 и 13. Цилиндрические поверхности Л, Л контактируют с внутренними цилиндрическими поверхностями вибраторов в виде металлических колец 17, 17, изоляторов в виде колец 18, 18, вибраторов в виде металлических колец 19, 19, изоляторов в виде колец 20, 20. Цилиндрические поверхности М, М контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью металлического цилиндра вибратора в виде стакана 11, 11.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Металлический цилиндр вибратор в виде стакана 11, 11 имеет отверстия вдоль цилиндрической части до донышка, позволяющие облегчить конструктивный элемент. Металлический цилиндр вибратор в виде стакана 11, 11 на донышке имеет резьбовое отверстие, которое взаимодействует с металлическими стержнями 10, 10, создавая неразъемное соединение с помощью впаянной шайбы с усиками 24. Торец металлического цилиндра вибратора в виде стакана 11, 11 закрыт металлическими крышками 22, 22 и винтами 23.
1
2
Собранная таким образом антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости имеет цилиндрическую поверхность одного диаметра, к которой крепятся оболочка 3 с помощью винтов 28 и вставки 26 и 26 с помощью герметика.
1
2
1
2
На цилиндрическую поверхность антенны ненаправленной, на оболочку 3 и вставки 26 и 26 надевается трубка термоусаживаемая 2, 2, которая после термообработки фиксирует все элементы антенны ненаправленной и придает ей жесткость и устойчивость.
На верхний торец антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости, крепится диэлектрическая крышка 27 с помощью герметика и винтов 25, обеспечивая герметичность антенне ненаправленной.
С помощью хомутов (не показано) проходящих через канавки 14 ввода 1 антенна ненаправленная в вертикальном положении крепится к устройству крепления антенны к мачте.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости представляет собой симметричный вибратор, у которого ввод коаксиального кабеля (не показан) осуществляется через разъем 5. Несимметричное возбуждение в коаксиальном кабеле снимается в цилиндрическом металлическом корпусе 4, имеющий длину λ/4, с коаксиального кабеля 7, который взаимодействует со стержнями 10, 10, возбуждая их симметрично. Внешняя часть антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости имеет семь вибраторов, представляющих собой стаканы 11, 11, металлические кольца 17, 17, 19, 19, и соединенные полуцилиндры 8, 12, которые связаны через емкости С1, С2, С3 на разрыве вибраторов с помощью изоляторов 9 и 13, изоляторов в виде колец 18, 18, 20, 20.
max
min
Данное конструктивное решение антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости позволяет реализовать электрическую схему фиг. 10, в которой имеются конструктивные емкости и коаксиальные линии, позволяющие получить широкополосность - коэффициент перекрытия по диапазону f/f≥2, фиг. 11 (расчетная характеристика КСВН) и фиг. 12 (экспериментальная характеристика КСВН), стабильность диаграммы направленности - диаграмма направленности круговая, лежащая в азимутальной плоскости во всем рабочем диапазоне частот, коэффициент усиления - плавно нарастающий с ростом частоты, от 2 дБ в начале до 5 дБ в конце, фиг. 13, что позволяет при установке на мачту скомпенсировать потери в кабеле, растущие с ростом частоты.