АНТЕННА
ANTENNA

Область техники, к которой относится изобретение
Заявляемое изобретение относится к радиотехнике, а именно к конструкции антенн с линейными или петлевыми вибраторами.
Уровень техники
Известна конструкция логопериодической антенны (см. описание изобретения к патенту RU 2058056, H01Q 11/10, опубл. 10.04.1996), в которой двухпроводная линия питания выполнена из металлических уголков, а вибраторы закреплены на полках этих уголков посредством двух взаимосвязанных пластин, на каждой из которых выполнена просечка, при этом одна из пластин посредством просечки смонтирована на полке, а другая - на вибраторе. Изобретение направлено на снижение трудоемкости изготовления и сборки антенны при условии возможности ее транспортировки. Однако при эксплуатации антенны такое крепление вибраторов не выдерживает ветровые нагрузки, дополнительные нагрузки от обледенения и т.п., что приводит к поломкам устройства и, соответственно, к низкой надежности работы антенны.
Известны антенны, в конструкции которых крепление вибраторов к несущим штангам выполнено посредством скоб. В конструкции вибраторной антенны, охарактеризованной в описании к патенту на полезную модель RU 28791 (H01Q 1/12, опубл. 10.04.2003), имеется узел крепления вибратора к несущей штанге, который содержит скобу в форме уголкового элемента из листовой стали, грани которого охватывают цилиндрическую поверхность вибратора, имеющего форму трубки или прутка. На одной грани скобы выполнен паз, размеры которого согласованы с размерами несущей штанги, а на другой грани - отверстие под крепежный элемент, предназначенный для закрепления скобы на штанге. Грань скобы, имеющей отверстие, может быть выполнена с боковыми стенками, способствующими более надежной фиксации уголкового элемента относительно штанги. Вместе с тем, фиксация вибратора относительно охватывающей его скобы осуществляется только по линии контакта плоскости соответствующей грани скобы с цилиндрической поверхностью вибратора, что не обеспечивает надежного крепления вибратора относительно штанги, поскольку высок риск смещения вибратора в его осевом направлении и риск перекоса вибратора относительно оси штанги. При закреплении вибратора концевой частью такое смещение может привести к отрыву вибратора, при закреплении срединной частью - к изменению размера его плеча относительно несущей штанги, в определенных случаях, например для логопериодических антенн, являющейся проводной линией, что отрицательно скажется на электрических параметрах антенны.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) заявляемого решения принята конструкция антенны, характеризующейся наличием несущей штанги с закрепленными на ней антенными элементами: рефлекторами, вибраторами, директорами (см. книгу Э.Шпиндлер. Практические конструкции антенн. Пер. с нем. - М, Мир, 1989, стр.62, рис.3.7.е.). Узел крепления этих элементов включает выполненный из листового материала держатель, часть которого имеет форму дугообразной скобы, предназначенной для охвата антенного элемента, а остальная часть, соприкасающаяся с несущей штангой, имеет П-образное сечение и представляет собой плоский участок с отогнутыми боковыми стенками. Такой узел крепления обеспечивает надежную фиксацию антенного элемента с круглым поперечным сечением на штанге, поперечное сечение которой имеет прямоугольную форму. Однако если применить вышеохарактеризованный узел крепления вибраторов в конструкции антенны, штанга которой выполнена из круглой трубы (см. там же, рис.3.7.), то между поверхностями вибраторов и штанги будет точечный контакт, а между держателем и штангой - линейный, что предопределяет невысокую надежность соединения этих деталей и, как следствие, низкую сопротивляемость антенны ветровым нагрузкам и другим механическим воздействиям.
Раскрытие изобретения
Заявляемым изобретением решается задача повышения надежности конструкции антенны, имеющей в своем составе установленные на штанге антенные элементы: директоры, петлевые вибраторы, линейные вибраторы и т.п., выполненные из заготовок с круглым поперечным сечением, т.е. из круглых трубок или прутков.
Поставленная задача решена тем, что в антенне, содержащей штангу с поперечно установленными на ней антенными элементами, в которой штанга и антенные элементы выполнены с круглым поперечным сечением и антенные элементы закреплены на штанге посредством узлов крепления, каждый из которых включает держатель, состоящий из дугообразной скобы, предназначенной для охвата антенного элемента, и отходящей от скобы накладки, охватывающей штангу и выполненной, по меньшей мере, с одним отверстием под крепежный элемент, согласно заявляемому изобретению антенные элементы на участке их соединения со штангой имеют полукруглый изгиб, радиус которого согласован с радиусом цилиндрической поверхности штанги на упомянутом участке, при этом скоба держателя изогнута с образованием формы в виде части тора, а накладка выполнена в виде дугообразно изогнутой пластины с радиусом дуги, согласованным с радиусом цилиндрической поверхности штанги на участке их контакта.
Техническим результатом заявляемого изобретения является максимально возможное увеличение площади контакта конструктивных элементов антенны между собой, в результате чего повышается надежность соединения этих элементов, увеличивается механическая прочность антенны, повышается надежность ее конструкции. Изгиб антенного элемента по форме цилиндрической поверхности штанги, своего рода «седло», сам по себе обеспечивает некоторое удержание антенного элемента относительно штанги. Изгиб дугообразной скобы держателя с образованием формы в виде части тора (т.е. изгиб, при котором скоба дополнительно изогнута перпендикулярно первоначальному «скобообразующему» изгибу заготовки) обеспечивает контакт между скобой и изогнутой частью антенного элемента по всей внутренней поверхности этой скобы, поскольку ее форма такова, что является ответной форме антенного элемента в его изогнутой части, охватывающей штангу. Накладка держателя благодаря своей форме, повторяющей цилиндрическую форму штанги, также всей внутренней поверхностью соприкасается с поверхностью штанги. Таким образом, смещению антенных элементов относительно несущей их штанги препятствует не только фиксирующее действие крепежных элементов, пропущенных через отверстие накладки и закрепленных в штанге, как правило, посредством резьбового соединения, но и максимально задействованные силы трения между поверхностями соединяемых деталей.
С целью достижения технологичности производства заявляемой конструкции антенны наиболее предпочтительным методом изготовления держателя является метод штамповки, при котором формообразование обеспечивает требуемые формы скобы и накладки, повторяющие соответственно формы антенного элемента на участке его изгиба и штанги на участке ее контакта с накладкой, и при этом обеспечивает плавное сопряжение между скобой и накладкой держателя. При этом держатель представляет собой единую деталь, полученную из листового материала, с минимальными трудовыми и финансовыми затратами, и с возможностью многократного воспроизводства.
Краткое описание чертежей
Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами:
на фиг.1 представлен общий вид заявляемой антенны, в аксонометрии;
на фиг.2 - фрагмент I на фиг.1, вид узла крепления в аксонометрии;
на фиг.3 - фрагмент I на фиг.1, вид фронтальный;
на фиг.4 - вид А на фиг.3;
на фиг.5 - вид В на фиг.3;
на фиг.6 - общий вид держателя, в аксонометрии;
на фиг.7 - вид держателя, в плане;
на фиг.8 - сечение С-С на фиг.7;
на фиг.9 - вид D на фиг.7;
на фиг.10 - сечение F-F на фиг.8.
Осуществление изобретения
Заявляемое изобретение (см. фиг.1) содержит несущую штангу 1, на которой закреплены антенные элементы: линейные вибраторы 2, петлевые вибраторы 3 и 4, директор 5, рефлектор 6, установленные поперечно относительно штанги 1 и размещенные в плоскостях, перпендикулярных относительно ее продольной оси. Подключение антенны к питающему фидеру осуществлено известным образом и поскольку не влияет на суть заявляемого технического решения, на чертеже не показано. Штанга 1 и антенные элементы 2, 3, 4, 5, 6 выполнены с круглым поперечным сечением: штанга 1 из круглой трубы диаметром 12 мм, петлевые вибраторы из круглой трубы диаметром 6 мм и сформированы методом гибки, директоры из круглой трубы диаметром 6 мм. Закрепление антенных элементов на несущей штанге выполнено посредством узла крепления (см. фиг.2-4), включающего держатель 7, состоящий (см. фиг.6) из дугообразной скобы 8 и накладки 9, и крепежного элемента 10, в качестве которого использован пропущенный через выполненное в накладке 9 отверстие 11 болт, проходящий сквозь тело штанги и зафиксированный относительно нее гайкой 12. В качестве крепежных элементов могут быть также использованы саморезы, закрепляемые в теле штанги резьбовым соединением.
Каждый антенный элемент, устанавливаемый на штангу, выполнен с полукруглым изгибом 13 (см. фиг.5), радиус R которого согласован с радиусом r цилиндрической поверхности штанги 1 на участке установки этого антенного элемента, т.е. величина внутреннего радиуса изогнутой по дуге части антенного элемента равна радиусу внешней цилиндрической поверхности штанги. Таким образом, антенный элемент контактирует с поверхностью штанги не в точке контакта, как в известных решениях, а по линии, равной части окружности, огибаемой антенным элементом.
Держатель 7 изготовлен методом штамповки и имеет сложную пространственную форму, образованную формой скобы 8 и накладки 9, а также участком соединения этих частей держателя, характеризующимся равномерно изменяющимися размерами, обусловливающими плавное сопряжение торцевой части накладки со скобой.
Отличительной особенностью заявляемого решения является форма дугообразной скобы, являющаяся ответной форме изогнутой части антенного элемента и представляющая собой часть тора, т.е. скоба представляет собой объемный элемент, форма которого идентична форме внешней половины отсеченного по радиальным линиям участка тора, без его внутренней (т.е. обращенной к центру) части. Эта форма продиктованы формой изгиба антенного элемента и обеспечивает его охват с обеспечением полного примыкания внутренней поверхности скобы к соответствующей поверхности охватываемого скобой элемента. Аналогично, внутренняя поверхность накладки 9 держателя полностью контактирует с цилиндрической поверхностью штанги 1, охватываемой этой накладкой, что достигнуто формой накладки в виде дугообразно изогнутой пластины с радиусом дуги изгиба, согласованным с радиусом цилиндрической поверхности штанги на участке их контакта.
При изготовлении антенны заготовки антенных элементов изгибают на гибочном приспособлении, обеспечивая радиус изгиба по внутренней его окружности, равный радиусу трубы штанги 1, и располагая этот изгиб в зоне центра тяжести готового антенного элемента. При этом отходящие от изгиба ветви антенного элемента располагают по одной линии. Держатель 7 изготавливают на штамповочном оборудовании, спроектированном с учетом диаметров трубы штанги 1 и прутка или трубки антенного элемента и размеров упомянутого изгиба антенного элемента. Сборку антенны осуществляют установкой антенных элементов на штангу 1, таким образом, что изгиб устанавливаемого антенного элемента частично охватывает цилиндрическую поверхность штанги 1. Сверху устанавливают держатель 7, при этом скоба 8 охватывает изгиб антенного элемента (вибратора 2, петлевого вибратора 3 или 4, директора 5 и т.п., в зависимости от того, какой именно антенный элемент устанавливается посредством этого узла крепления), а накладка 9 плотно ложится на поверхность штанги на соответствующем участке штанги по ее длине. Болт 10 пропускают через отверстие 11 в накладке 9 и через технологическое отверстие в теле штанги и затягивают гайкой 12.
За счет плотного контакта всех монтируемых элементов между собой достигнуто надежное крепление антенных элементов со штангой.