ДВУХЗЕРКАЛЬНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ Z-ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА

Предлагаемая полезная модель относится к антенной технике, преимущественно для эфирного телевидения, в том числе для цифрового в дециметровом диапазоне.
Известны двухзеркальные антенны, используемые для преобразования сферического волнового фронта электромагнитной волны в плоский волновой фронт в раскрыве антенны в результате последовательного преобразования от двух зеркал: вспомогательного и основного с соответствующими профилями (Айзенберг Г.З. и др., Антенны УКВ / Под ред. Г.З.Айзенберга. В 2-х ч.4.2. - М.: "Связь", 1977, стр.4-9).
Принципы работы двухзеркальных осесимметричных антенн базируются на схемах Кассегрена и Грегори, построенных на основе законов геометрической оптики.
Недостатками известных схем являются их использование в диапазонах сверхвысоких частот, так как требуется достаточно большое отношение диаметра раскрыва антенны к длине волны и сложные технические решения по выполнению зеркальных рефлекторов в формах гиперболоидов и параболоидов при соблюдении точных контуров их поверхностей.
Наиболее близким техническим решением является двухзеркальная антенна (Ротхаммель К., Кришке А. Антенны. Том 2. Пер. с нем. - М.: Данвел, 2005, стр.139-140), содержащая отражатель большой площади и директорную структуру с разрезным активным вибратором и тройным рефлектором. Благодаря двукратному прохождению волн вдоль директорией структуры двухзеркальная антенна характеризуется примерно теми же параметрами, что и директорная антенна удвоенной длины.
Недостатком данной антенны-прототипа являются недостаточные коэффициент усиления и коэффициент защитного действия.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении коэффициента усиления и коэффициента защитного действия.
Для достижения указанного технического результата двухзеркальная комбинированная Z-вибраторная антенна, содержащая установленный в вертикальной плоскости отражатель большой площади, расположенную перпендикулярно отражателю директорную структуру, активный вибратор и расположенный параллельно отражателю рефлектор, дополнительно содержит аналогичные активный вибратор и директорную структуру, при этом оба активных вибратора и рефлектор имеют одинаковую, представляющую зигзагообразное полотно форму и параллельны друг другу, рефлектор расположен между активными вибраторами, а внутреннее его пространство заполнено расположенными горизонтально и параллельно друг другу проводниками, дополнительно увтановленная директорная структура наиболее удалена от отражателя и является продолжением основной директорией структуры.
Отличительными признаками предлагаемой антенны от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются следующие: дополнительная установка аналогичного активного вибратора и аналогичной директорией структуры; активные вибраторы и рефлектор выполнены одинаковой формы в виде зигзагообразного полотна; внутреннее пространство рефлектора заполнено расположенными горизонтально и параллельно друг другу проводниками; дополнительно установленная директорная структура наиболее удалена от отражателя и является продолжением основной директорией структуры
Благодаря наличию этих признаков возможно достижение указанного технического результата. Это обусловлено тем, что в отличие от прототипа дополнительно к прямому и обратному направлениям пробега электромагнитной волны вдоль директорной структуры добавляется еще один прямой пробег за счет дополнительно введенной директорной структуры с активным вибратором в прямом направлении, что при параллельном подключении обеспечивает, кроме повышения коэффициента усиления, еще и пространственный разнос. А это в целом ведет к повышению эффективности антенны, в т.ч. к повышению коэффициента защитного действия.
Предлагаемая антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг 1-4.
На фиг.1 показан общий вид антенны, на фиг.2 представлена диаграмма направленности антенны на рабочих частотах диапазона в горизонтальной плоскости, на фиг.3 - диаграмма направленности антенны на рабочих частотах диапазона в вертикальной плоскости, на фиг.4 - характеристики параметров предлагаемой антенны.
р
р
р
Предлагаемая антенна (фиг.1) является комбинированной и содержит отражатель 1 большой площади, директорные структуры 2, 3, активные вибраторы 4, 5 и рефлектор 6. Отражатель 1, активные вибраторы 4, 5, рефлектор 6 установлены вертикально и параллельно друг другу. Директорные структуры 2, 3 расположены перпендикулярно отражателю 1. Директорная структура 2 непосредственно соединена с отражателем 1, а директорная структура 3 наиболее удалена от отражателя 1 и является продолжением директорией структуры 2. Рефлектор 6 расположен между активными вибраторами 4, 5. Вибраторы 4, 5 и рефлектор 6 имеют одинаковую форму зигзагообразного полотна (фиг.1). Зигзагообразное полотно состоит из двух незамкнутых ромбообразных рамок 7 для активных вибраторов 4, 5 и рамок 8 для рефлектора 6. Рамки 7 и 8 лежат в одной плоскости и повернуты незамкнутыми концами друг к другу. Рамки 7 активных вибраторов 4. 5 имеют периметр, равный рабочей длине волны λ, а рамки 8 рефлектора 6 имеют периметр, равный λ+λ/10. Рамки 7 активных вибраторов 4, 5 соединены друг с другом с образованием точек питания 9, реализуя Z-структуру. Каждый активный вибратор 4, 5 параллельно подключен к общим клеммам (на фиг.1 не показаны) питания антенны.
p
p
Внутреннее пространство рефлектора 6 заполнено расположенными горизонтально и параллельно друг другу проводниками 10. Проводники 10 расположены друг от друга на расстоянии, равном λ/10, где λ - рабочая длина волны.
Антенна работает следующим образом.
Принимаемая электромагнитная волна, распространяясь вдоль директорной структуры 3, наводит в проводниках активного вибратора 5 электродвижущую силу (ЭДС) и проникая далее за рефлектор 6, наводит ЭДС в активном вибраторе 4. Затем электромагнитная волна по директорной структуре 2 поступает сначала в прямом направлении к отражателю 1. После отражения от отражателя 1 большой площади электромагнитная волна пробегает в обратном направлении директорную структуру 2 и распространяется в свободном пространстве в виде увеличенного суммарного пучка.
Ввиду большой площади отражения электромагнитная волна будет соизмерима с падающей, а ее приход в двухзеркальной системе к активному, находящемуся ближе к отражателю 1 вибратору 4 и наведение в нем электродвижущей силы, будет отставать на время прямого и обратного хода относительно находящегося перед рефлектором 6 активного вибратора 5 и наведенной в нем электродвижущей силы, что обеспечивает пространственный разнос между активными вибраторами 4, 5 электрически в несколько раз больший, чем геометрически, уменьшая продольные размеры антенны. Фазирование включения активных элементов при коммутации дополнительно обеспечивает повышение коэффициента усиления и коэффициента защитного действия антенны, а дополнительная установка активного вибратора 5 с директорной структурой 3 относительно использования двух отдельных разнесенных антенн уменьшает затраты.
Результаты электронного моделирования подтверждают работу предлагаемой антенны, о чем свидетельствуют диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (фиг.2) и в вертикальной плоскости (фиг.3), а также характеристика параметров антенны (фиг.4).