АНТЕННА ТИПА ВОЛНОВОЙ КАНАЛ
YAGI-UDA ANTENNA

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в составе радиотехнических устройств телевидения, радиовещания и радиосвязи в ОВЧ, УВЧ и СВЧ диапазонах.
Известны проволочные антенны типа симметричный вибратор [1], состоящие из двух полуволновых отрезков проводника, расположенных на одной линии и двухпроводной линии питания, подключаемой к внутренним концам отрезков проводника.
Известны антенны типа волновой канал [2, 3], состоящие из симметричного вибратора, нескольких директоров и рефлектора, расположенных в одной плоскости один за другим на одной оси, проходящей через их середины.
Известны антенны логопериодического типа [1], состоящие из симметричного вибратора, нескольких директоров и рефлектора, расположенных в одной плоскости один за другим на одной оси, проходящей через их середины, при этом, расстояние между вибраторами и их размер изменяются по логопериодическому закону.
Эти антенны обеспечивают недостаточно высокую направленность.
Техническим результатом изобретения является создание антенны повышенной направленности.
Для этого предлагается Z-образная антенна в виде двух полуволновых отрезков проводника, расположенных на одной прямой и линии питания, подключенной к ближним концам отрезков проводника, причем отрезки проводника изогнуты каждый посередине под углом 90 градусов в одной плоскости, но в противоположных направлениях, а также антенна типа волновой канал, состоящая из несущей стрелы, на которой расположен пассивный вибратор - рефлектор, полуволновой симметричный вибратор с подключенной к нему линией питания и нескольких пассивных вибраторов-директоров, расположенных в одной плоскости, при этом, вибраторы выполнены в виде Z-образной антенны и не закрепляются короткозамкнуто на несущую стрелу, а имеют диэлектрическую изоляцию в месте крепления к несущей стреле. Дополнительные отличия антенны типа волновой канал заключаются в том, что расстояние между вибраторами и их размер изменяются по логопериодическому закону.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
- фиг.1 - логопериодическая антенна на основе Z-образного элемента.
- фиг.2 - антенна типа волновой канал на основе Z-образного элемента.
- фиг.3 - Z-образная антенна с линией питания и распределением токов в ее частях.
- фиг.4 - диаграммы направленности Z-образного антенного элемента в горизонтальной (сплошная линия) и вертикальной (пунктирная линия) плоскостях.
- фиг.5 - диаграммы направленности антенны типа волновой канал на основе Z-образного элемента в горизонтальной (сплошная линия) и вертикальной (пунктирная линия) плоскостях.
- фиг.6 - диаграммы направленности логопериодической антенны на основе Z-образного элемента в горизонтальной (сплошная линия) и вертикальной (пунктирная линия) плоскостях.
Z-образная антенна по фиг.3 содержит два полуволновых отрезка проводника (1-5 и 2-6), расположенных на одной прямой (3-4), с подключенной линией питания к ближним концам отрезков проводника (1 и 2) и изогнутых под углом в 90 градусов по середине (3 и 4) в одной плоскости, концы которых (5 и 6) направлены в разные стороны.
Предложенная Z-образная антенна работает следующим образом. При подключении высокочастотного генератора к линии питания (на чертеже не показан), в отрезках проводника (1-5 и 2-6) образуется стоячая волна тока. Ток на концах отрезков проводника (5 и 6) будет равен нулю, что соответствует узлам его распределения. Частота колебания генератора такова, что на отрезках 1-3-5 и 2-4-6 укладывается половина длины волны, а в точках 3 и 4 расположены пучности распределения тока (фиг.3, пунктир).
Векторы напряженности поля, излучаемого отрезками проводника 1-3, 2-4 и 3-5, 4-6 в конкретный момент времени сонаправлены попарно и ортогональны. После сложения векторов напряженностей ортогональных по поляризации полей результирующая поляризация поля излучения (а значит, и приема) наклонена относительно отрезков провода 1-3, 2-4 под углом 45 градусов.
Диаграммы направленности Z-образного излучателя и антенн, созданных на его основе, полученные в результате моделирования в программе MMANA-GAL версии 1.2.0.20 при центральной частоте 2450 МГц, приведены на чертежах.
Плоскостью горизонтальной поляризации здесь и далее считается плоскость, перпендикулярная плоскости антенны и проходящая через точки 5 и 6, также являющаяся сонаправленной с результирующей поляризацией поля излучения. В горизонтальной плоскости диаграмма направленности основной поляризации имеет вид восьмерки, ее максимумы расположены вдоль оси, проходящей через центр антенны по обе стороны от нее. Уровень паразитной поляризации не превышает -10 дБ. Коэффициент направленного действия (КНД) относительно ненаправленного излучателя составляет 3,7 дБ.
Для антенны типа волновой канал на основе Z-образной антенны уровень паразитной поляризации не превышает -20 дБ. Коэффициент направленного действия (КНД) относительно ненаправленного излучателя составляет 11,39 дБ.
Для логопериодической антенны на основе Z-образной антенны уровень паразитной поляризации не превышает -14 дБ. Коэффициент направленного действия (КНД) относительно ненаправленного излучателя составляет 7,76 дБ.
Результаты КНД и коэффициенты усиления, полученные при моделировании, превышают параметры аналогичных по габаритным размерам антенн на основе симметричного полуволнового вибратора.
Моделирование проводилось при центральной частоте 2450 МГц. Для моделирования использовалась программа MMANA-GAL 1.2.0.20.
Литература
[1] A.M.Сомов, В.В.Старостин, Р.В.Кабетов. Антенно-фидерные устройства. - М., Горячая линия Телеком, 2011, с.31, 99, 136.
[2] Ротхаммель К. Антенны. Перевод с немецкого, М.: Энергия, 1969, с.219-220.
[3] RU 30466 U1 H01Q 5/00 27.06.2003 - полезная модель Телевизионной двухканальной антенны.
[4] RU 94023018 A1 H01Q 1/38 27.05.1996 Полосковая антенна линейной или эллиптической поляризации.