РОМБИЧЕСКАЯ АНТЕННА С ПЕРЕКЛЮЧАЕМОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ
DIAMOND ANTENNA WITH SWITCHABLE DIRECTIVITY PATTERN

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в декаметровом диапазоне частот.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ромбическая антенна (Ротхаммель К., Кришке А. Антенны. Том 1. (11-е издание): Пер. с нем. - М.: Данвелл, 2007. - 416 с.: ил., с.221-222), принцип работы которой заключается в том, что система из четырех проводов, являющихся плечами ромба, нагружается на сопротивление, равное волновому, что обеспечивает режим бегущей волны и однонаправленное излучение электромагнитных волн горизонтальной поляризации (Фиг.1).
Недостатком данной ромбической антенны является однонаправленность излучения электромагнитных волн, что исключает возможность радиосвязи с корреспондентами, расположенными в оппозитном азимутальном направлении.
Технический результат направлен на возможность попеременного переключения однонаправленного излучения электромагнитных волн антенны в прямом и оппозитном азимутальных направлениях без изменения позиционирования на местности.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемой конструкции ромбической антенны, состоящей из четырех проводов, в одной из вершин подключается передатчик, а в противоположной - нагрузочное сопротивление, равное волновому сопротивлению антенны, обеспечивающее режим бегущей волны и однонаправленное излучение электромагнитных волн в сторону нагрузочного сопротивления в прямом азимутальном направлении.
При этом обеспечение однонаправленного излучения электромагнитных волн антенны в прямом и оппозитном азимутальных направлениях достигается не изменением позиционирования антенны на местности, а размещением нагрузочного сопротивления рядом с передатчиком и изменением точек их взаимного подключения к антенне с помощью высокочастотного узла коммутации.
Отличительным признаком является то, что обеспечение однонаправленного излучения электромагнитных волн антенны в прямом и оппозитном азимутальных направлениях достигается не изменением позиционирования антенны на местности, а размещением нагрузочного сопротивления рядом с передатчиком и изменением точек их взаимного подключения к антенне с помощью высокочастотного узла коммутации.
Предлагаемая ромбическая антенна с переключаемой диаграммой направленности (Фиг.2) состоит из: высокочастотного узла коммутации - 1; неизлучающих воздушных двухпроводных фидерных линий - 2 и 3; четырех проводов длиной L - 4, являющихся плечами ромбической антенны.
К одному из углов ромбической антенны с величиной раскрыва α через высокочастотный узел коммутации 1 (Фиг.2) подключается передатчик - 5; к противоположному - нагрузочный резистор сопротивлением, равным волновому сопротивлению антенны - 6.
Ромбическая антенна с переключаемой диаграммой направленности работает следующим образом.
Выход передатчика 5 (Фиг.2) подключается к контактам К1.2 и К1.4 высокочастотного узла коммутации 1. Нагрузочный резистор 6 (Фиг.2) подключается к контактам К1.1 и К 1.3 высокочастотного узла коммутации 1. В обесточенном положении реле К1 высокочастотного узла коммутации 1 (Фиг.2) выход передатчика 5 подключается через контакты К1.2 и К1.4 к двухпроводной фидерной линии 2, нагрузочный резистор 6 - через контакты К1.1 и К1.3 к двухпроводной фидерной линии 3, при этом электромагнитная волна излучается в прямом азимутальном направлении, указанном стрелкой (т.е. в сторону того угла ромбической антенны, к которому подключен нагрузочный резистор). При переключении реле К1 высокочастотного узла коммутации 1 (Фиг.2) выход передатчика 5 подключается через контакты К1.2 и К1.4 к двухпроводной фидерной линии 3, нагрузочный резистор 6 - через контакты К1.1 и К1.3 к двухпроводной фидерной линии 2, при этом электромагнитная волна излучается в оппозитном азимутальном направлении.
Ромбическая антенна с переключаемой диаграммой направленности смоделирована с использованием программы моделирования антенн MMANA-GAL (www.qslnet.de/dq2kq).
/
Моделировалась антенна, выполненная из медного провода диаметром 3 мм, длина плеча L=51,3 метра, общая длина А=96 метров, угол раскрыва α=44° (Фиг.2), находящаяся на высоте 10 метров над земной поверхностью с параметрами: относительная диэлектрическая проницаемость ε=13, удельная электрическая проводимость
0
Оптимальной для данной антенны будет частота, на которой лепестки диаграмм направленности каждой стороны направлены под углом θ, в результате чего в направлении нагрузочного резистора складываются в фазе все четыре лепестка. Такой случай показан на Фиг.1 (синфазные лепестки отмечены плюсами). Оптимальная частота антенны составляет 21 МГц.
На Фиг.3 показаны результаты моделирования переключаемой ромбической антенны на оптимальной частоте 21 МГц, а также ее диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях для прямого и оппозитного азимутальных направлений:
1 - для прямого азимутального направления (черным цветом);
2 - для оппозитного азимутального направления (красным цветом). Переключать диаграмму направленности в прямом и оппозитном азимутальном направлениях можно и в обычной ромбической антенне (Фиг.1). Для этого достаточно поменять местами точки подключения источника и нагрузки, для чего необходимо к обоим углам антенны подвести линии питания и управления, а также установить в обоих углах антенны два резистора нагрузки. Учитывая, что длина ромбической антенны велика (десятки-сотни метров), это решение является технически сложным и экономически нецелесообразным.
По сравнению с известной ромбической антенной (Фиг.1) предлагаемая ромбическая антенна с переключаемой диаграммой направленности (Фиг.3) позволяет обеспечить однонаправленное излучение электромагнитных волн в прямом и оппозитном азимутальных направлениях не изменением позиционирования антенны на местности, а размещением нагрузочного сопротивления рядом с передатчиком и изменением точек их взаимного подключения к антенне с помощью высокочастотного узла коммутации.