Антенна

Устройство относится к области радиотехники, в частности, к антенной технике, и может быть использовано для работы в составе средств радиосвязи метрового и дециметрового диапазонов для абонентских радиостанций, размещенных на подвижном объекте, например, автомобиле.
Дефицит свободного пространства на объекте (например, крыша автомобиля) для размещения антенн, работающих в одном диапазоне, а также для исключения взаимного влияния их друг на друга, приводит к применению двухдиапазонных антенн.
Известны двухдиапазонные антенны (см. например, Поляков В. журнал «Радио», 1971 г., №5, стр. 26), представляющие собой четвертьволновые излучатели, конструктивно исполненные различными способами.
На практике, при построении полномерного вертикального четвертьволнового излучателя, например, для метрового диапазона, возникают трудности, обусловленные большим размером штыря. В таких случаях используют различные методы уменьшения физических размеров излучателя при сохранении его электрических характеристик.
Известны конструкции антенн с емкостной нагрузкой (см., например, Ротхаммель К, Кришке А. Антенны. Том 1.: Пер. с нем. Мн.: ОМО «Наш город», стр. 370, рис. 19.30). В антенне (см. Григоров И.Н. Антенны. Городские конструкции, с. 47-49) укорочение штыря осуществляется применением удлиняющей катушки. Однако все они являются однодиапазонными антеннами.
Из известных конструкций наиболее близкой к предлагаемой является антенна, описываемая в патенте РФ №179552 опубл. 17.05.2018 года, бюл. №14. Однако указанная антенна также является однодиапазонной.
Задачей предлагаемого технического решения является создание двухдиапазонной антенны уменьшенных габаритных размеров.
Поставленная задача достигается тем, что в антенне, содержащей излучатель, нижняя часть которого выполнена в виде металлического стержня, нижний конец которого закреплен в диэлектрической втулке, которая установлена на токопроводящем основании, а верхняя часть излучателя представляет собой проводник, выполненный печатным способом на первой текстолитовой плате, которая параллельно относительно основания закреплена на верхнем конце упомянутого металлического стержня, причем один конец печатного проводника электрически соединен с верхним концом упомянутого металлического стержня, а другой конец печатного проводника электрически свободен, длина упомянутого металлического стержня с печатным проводником первой текстолитовой платы выполнены в соответствии с выбранным первым рабочим диапазоном частот, при этом весь излучатель закрыт диэлектрическим кожухом, который закреплен на упомянутом токопроводящем основании, при этом антенна содержит второй проводник, выполненный печатным способом на второй текстолитовой плате, закрепленной параллельно основанию на упомянутом металлическом стержне, который электрически соединен с одним концом упомянутого второго печатного проводника, другой конец которого электрически свободен, причем расстояние от места соединения второго печатного проводника с упомянутым металлическим стержнем до токопроводящего основания, а также длина второго печатного проводника выбраны соответствующими второму рабочему диапазону частот.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично показана конструкция антенны, на фиг. 2, 3 показаны первая и вторая текстолитовые платы соответственно (вид сверху).
Антенна содержит металлический стержень 1, нижний конец которого закреплен в диэлектрической втулке 2, которая установлена на токопроводящем основании 3, устанавливаемом на объекте. К верхнему концу стержня 1 крепится первая текстолитовая плата 4, на которой печатным способом выполнен металлический проводник 5, один конец которого электрически соединен с верхним концом стержня 1, а второй конец проводника 5 электрически свободен. Коаксиальный фидер 6 распаивается оплеткой на токопроводящее основание 3, а центральный проводник 7 фидера 6 электрически соединен с нижним концом металлического стержня 1. Между токопроводящим основанием 3 и металлическим стержнем 1 установлен переменный конденсатор 8, служащий для регулировки антенны. Вся конструкция закрыта диэлектрическим кожухом 9, который закреплен на токопроводящем основании 3.
Один конец второго проводника 10, выполненного печатным способом на второй текстолитовой плате 11, электрически соединен с упомянутым металлическим стержнем 1. Другой конец второго печатного проводника 10 электрически свободен. Вторая текстолитовая плата 11 закреплена на металлическом стержне 1 параллельно основанию 3.
Длина металлического стержня 1 и длина печатного проводника 5 на первой текстолитовой плате 4 выбраны в соответствии с первым рабочим диапазоном частот. Расстояние от места соединения второго печатного проводника 10 с упомянутым металлическим стержнем 1 до токопроводящего основания 3, а также длина второго печатного проводника 10 выбраны соответствующими второму рабочему диапазону частот.
Первая 4 и вторая 11 платы закреплены параллельно основанию 3.
Работает устройство следующим образом.
В излучении и приеме высокочастотных колебаний первого (нижнего) рабочего диапазона частот принимает участие весь четвертьволновый излучатель. Нижняя часть излучателя (металлический стержень 1) участвует в формировании круговой диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Другая (верхняя) часть излучателя в виде проводника 5, выполненная печатным способом на текстолитовой плате 4, которая закреплена на верхнем конце металлического штыря 1, является продолжением излучателя до геометрической (погонной) длины λ/4, позволяет добиться максимального КПД антенны для первого (нижнего) рабочего диапазона частот.
Второй проводник 10, выполненный печатным способом на второй текстолитовой плате 11, соединен с металлическим стержнем 1 в точке, имеющей малое сопротивление для первого (нижнего) рабочего диапазона частот, и поэтому не влияет на параметры первого (нижнего) рабочего диапазона частот.
В излучении и приеме высокочастотных колебаний второго (верхнего) рабочего диапазона частот принимает участие нижняя часть излучателя (это металлический стержень 1 от основания 3 до платы 11). Второй проводник 10, выполненный печатным способом на второй текстолитовой плате 11, является продолжением нижней части излучателя до геометрической (погонной) длины λ/4 второго рабочего диапазона частот и позволяет добиться максимального КПД антенны для второго (верхнего) рабочего диапазона частот. Точка соединения второго проводника 10, выполненного печатным способом на второй текстолитовой плате 11, с металлическим стержнем 1 имеет большое сопротивление для второго (верхнего) рабочего диапазона частот и шунтирует влияние верхней части излучателя (от точки соединения второго проводника 10 с металлическим стержнем 1 и выше). Поэтому верхняя часть излучателя (от точки соединения второго проводника 10 с металлическим стержнем 1 и выше) не влияет на параметры второго (верхнего) рабочего диапазона частот.
Настройка антенны и согласование ее с питающим коаксиальным фидером 6, достигается соотношением диаметров металлического штыря 1 и той части токопроводящего основания 3, в которой закреплена диэлектрическая втулка 2, подстройкой конденсатора 8, точкой подсоединения его к металлическому штырю 1, а также изменением длины проводников 5, 10 на платах 4, 11 соответственно путем подрезания свободного конца или подпайки в процессе настройки антенны.
Изготовление верхних частей излучателей первого и второго рабочих диапазонов частот в виде печатных проводников 5, 10, на горизонтально расположенных текстолитовыз платах 4 и 11 соответственно, позволяет уменьшить физическую длину излучателя, т.е. уменьшить габариты антенны. Кроме того, такая конструкция обеспечивает хорошую повторяемость параметров антенны при ее производстве.
Диэлектрический защитный кожух 9 служит для дополнительного крепления и симметрирования плат 4 и 11 относительно металлического штыря 1, а также для защиты от атмосферного влияния и механических дестабилизирующих факторов.
Предлагаемая конструкция позволяет создать двухдиапазонную антенну уменьшенных габаритов, а именно уменьшить вертикальный размер четвертьволнового излучателя антенны до длины λ/12, что особенно существенно на нижних частотах.