ШИРОКОПОЛОСНОЕ АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Предлагаемое широкополосное антенное устройство относится к технике радиосвязи и может быть использовано в портативной, носимой и возимой радиоаппаратуре.
Известны антенны (В.3.Захаров, П.Ф.Левчук, Ю.К.Муравьев, П.В.Слюсарев, В.П.Серков, М.В.Спиридонова Характеристики антенн для радиосвязи, ВКАС, Л. 1967 г., Г.А.Лавров, А.С.Князев «Приземные и подземные антенны», «Советское радио», М., 1965 г., стр.386,), которые используются для подвижной радиосвязи. В связи с жесткими требованиями по массе, габаритам, механической прочности и стойкости к климатическим воздействиям конструкции таких антенн ограничиваются применением простейших излучателей штыревого типа, входные сопротивления которых в широком диапазоне частот изменяются в больших пределах.
Поэтому коэффициент стоячей волны (КСВ) для коротких относительно длины волны и широкодиапазонных антенн с перекрытием по частоте четыре и более достигает десятков единиц.
Это нарушает работу выходного каскада усилителя мощности - снижается отдаваемая мощность, может повышаться внеполосное излучение, шумы и т.д.
Кроме того, изменяется режим не только усилителя мощности, но и других устройств, входящих в состав передатчика - фильтров, коммутаторов и т.д.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является широкополосная штыревая антенна по пат. №39011, опубл. 10.07.2003 г., Бюл. №19, принятая за прототип.
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.
Недостатком антенны-прототипа является неоптимальное согласование антенного устройства с передатчиком.
Для стабилизации работы передатчика предлагается ввести аттенюатор.
Для устранения указанного недостатка в широкополосное антенное устройство, содержащее штырь, соединенный с выходом широкополосного согласующего устройства, согласно полезной модели, введен аттенюатор, выход которого подключен к входу широкополосного согласующего устройства, а вход аттенюатора соединен с выходом передатчика.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой антенны, где обозначено:
1 - штырь; 2 - широкополосное согласующее устройство (ШСУ); 3 - аттенюатор, 4 - передатчик.
Предлагаемое антенное устройство содержит последовательно соединенные аттенюатор 3, ШСУ 2 и штырь, при этом вход аттенюатора подсоединен к выходу передатчика.
Работа предлагаемого антенного устройства происходит следующим образом.
Излучаемый сигнал с выхода передатчика 4 поступает на аттенюатор 3. Аттенюатор 3 снижает минимальный коэффициент передачи мощности до
2
1
1
Кр=0,158. ШСУ 2 осуществляет согласование, при котором передатчик работает в оптимальном режиме и Kp=0,172. To есть, мощность передатчика обратно пропорциональна KCB:  с аттенюатором
1
2
1
2
1
1
2
2
поскольку KCB=5,81, а КСВ=3, то Р<Р; Kp·P<Kp·P.
1
Существующее теоретическое ограничение на модуль коэффициента отражения, обоснованный Боде, Фано Р.М., Юлой Д.С не позволяет реактивными элементами получить приемлемый коэффициент стоячей волны (KCB).
1
Для коротких относительно длины волны и широкополосных антенн с перекрытием по частоте четыре и более KCB может достигать десятки единиц.
Как показано в книге В.Ю.Завражнова «Усилители мощности, автогенераторы, умножители частоты для передатчиков подвижной связи», Воронеж, 2002 г., стр.73-75, снижение мощности для подвижных передатчиков связи в зависимости от рассогласования может достигать обратно пропорционально величины КСВ.
1
2
При такой зависимости включение аттенюатора 3 между передатчиком 4 и ШСУ 2 приводит к снижению KCB до необходимой величины КСВ. Соответственно повышается отдаваемая мощность усилителя передатчика в каскадно-включенные аттенюатор, ШСУ, входное сопротивление антенны, значительно компенсируя потери аттенюатора.
2
Обычно допустимое значение КСВ принимается трем единицам.
2
Для передатчика-прототипа, работающего в режиме отдаваемой мощности обратно пропорционально коэффициенту стоячей волны минимальный коэффициент передачи мощности без аттенюатора, составляет Кр=0,01. Включение аттенюатора 3 снижает минимальный коэффициент передачи мощности до Кр=0,158.
Это приводит к повышению качества согласования передатчика с антенной, что позволяет продлить ресурс работы передатчика.