ДИРЕКТОРНАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к антенной технике, в частности, к директорным антеннам (ДА) и может быть использована в качестве самостоятельной антенны или элемента антенной решетки.
Известен ряд ДА /1,2/, содержащих пассивный рефлектор, активный петлевой вибратор и один или несколько пассивных директоров, расположенных параллельно друг другу, и прикрепленных в своих средних точках к металлическому стержню. Недостатком этих антенн является то, что достаточно большой коэффициент усиления (КУ) 12-15 дБ может быть достигнут в сравнительно узкой полосе рабочих частот 3-5 Х.Для достижения больших значений КУ в полосе частот 15-30 % требуется существенное увеличение числа директоров и длины антенны.
Известна ДА АТВКД 15/21-39 /3/, состоящая из активного петлевого вибратора, одиннадцати директоров и рефлектора из трех элементов. В пределах диапазона рабочих частот порядка 28% коэффициент усиления антенны колеблется от 9 до 12 дБ, а коэффициент защитного действия - от 14 до 24 дБ. Ширина диаграммы направленности изменяется от 32 до 46 градусов, а КСВ - от 1,25 до 1,81. При этом длина антенны от рефлектора до крайнего директора составляет 2,42 средней длины волны. Недостатками этой антенны являются большая неравномерность КУ, невысокий коэффициент защитного действия, большая масса и длина антенны.
Известна диапазонная направленная антенна /4/, содержащая полотно антенны, выполненое в виде изогнутых проводников концы которых замкнуты между собой. Изогнутые проводники имеют форму в виде двух ромбов, соединеных в вершинах между собой. В точках короткого замыкания этих проводников установлены металлические стойки, поддерживающие полотно антенны перед экраном. Питающий фидер проходит от точки короткого замыкания проводников по одному из проводников к центру антенны и подключен к общей разомкнутой вершине двух ромбических ячеек. Недостатком этой антенны являются её большие поперечные размеры, большая металлоемкость, обусловленная наличием экрана. При уменьшении размеров экрана снижается КУ антенны, возрастает обратное излучение.
(Ц
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой, является ДА, состоящая из двух двойных треугольных рамочных элементов /5/: активного рамочного элемента и настроенных рамоки-рефлентора или рамоки-директора. На фиг Л и фиг,2 показаны расчетные зависимости от частоты коэффициента направленного действия (КНД) и обратного излучения для антенны, состоящей из двух двойных треугольных рамочных элементов /5/, при различных отношениях периметров рамки-рефлектора и активной рамки: Lp / Lci - 1,1 (кривая 1) и Lf/Lct,- 1,2 (кривая 2). Нказанная антенна имеет ряд недостатков, в том числе, небольшой и неравномерный КНД, большое обратное излучение в рабочей полосе частот. Одной из причин этих недостатков является фиксация треугольной формы рамочных элементов. Для сравнения, на этих же рисунках приведены результаты для антенны, из двойных трапецеидальных элементов при отношении периметров рамки-рефлектора и активной рамки . - 1,17. Геометрия двухэлементных антенн (вид спереди) показана на фиг.З. Антенны содержат активный элемент А и рефлектор Р. Геометрические параметры трапецеидальных рамочных элементов и их взаимное расположение оптимизировались с целью обеспечения максимального КНД в рабочей полосе частот. Сопоставление приведенных результатов позволяет сделать вывод о том, что треугольная форма, размеры рамок и расположение элементов антенны, предложенной в /5/, не являются оптимальными.
Целью создания полезной модели является увеличение КУ и его равномерности, снижение уровня обратного излучения при одновременном расширении рабочей полосы частот и ограничении длины антенны.
Указанная цель достигается тем, что в ДА, содержащей согласующее и симметрирующее устройство, активный элемент, рефлектор и директоры, каждый из этих элементов выполнен из двойных трапецеидальных рамок, при этом рамка-рефлектор имеет периметр LP - 1,255Х± 0,OlX , рамка-директор L 0,,oU , высота рамок  0,245Х i 0,025Х , большая сторона трапеции рамкирефлектора / 0,45A±0,OlX , отношение ta/tci, 0,73А±-0,ОЗХ , где сл,, - размеры большей стороны трапеции, соответственно, активного элемента и директора, расстояние между активной рамкой и рамкой-рефлектором Я.л  0,22 ±0,04Х , расстояние между активной рамкой и рамками-директорами определяется соотношением :Сл,г  + 0,061155 (n-1) +
Указанное выполнение ДА позволяет реализовать среднее значение К9 в полосе рабочих частот 30 7. : 9,5 дБ при габаритных размерах антенны 0,5lX х 0,45Л х 0,35Х и 12 дБ при габаритных размерах 0,48 х 0,46Х х 1,25Л . Известные антенны /1,2,3,4,5/ имея другую форму излучателей, другие геометрические размеры элементов и их взаимное расположение в указанных габаритных размерах не обеспечивают полученного KU в полосе частот 30 X.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая антенна отличается формой элементов,геометрическими размерами излучателей и их взаимным расположением, таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. При указанной конструкции, размерах и размещении элементов вдоль ее оси, антенна проявляет новое свойство, состоящее в том, что обеспечивает увеличение КУ в полосе частот 30 X. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг,4 показана заявляемая антенна. ДА содержит активную двойную трапецеидальную рамку 1, двойную трапецеидальную рамку-рефлектор 2, двойные трапецеидальные рамки-директоры 3, согласующее и симметрирующее устройство 4, два элемента опоры 5.
ДА работает следующим образом. Электромагнитная волна, возбужденная с помощью активной двойной трапецеидальной рамки 1, отражается настроенным в рабочей полосе частот пассивным рамочным рефлектором 2 в сторону настроенных пассивных рамочных директоров 3, обеспечивающих формирование бегущей волны вдоль оси антенны в направлении директоров 3. Принятая форма двойных трапецеидальных рамочных элементов, их геометрические размеры и взаимное расположение, обеспечивают за счет электромагнитного взаимодействия оптимальное в рабочей полосе частот амплитудно-фазовое распределение токов по элементам антенны, приводящее к увеличению потока электромагнитной энергии в направлении директоров, уменьшению бокового и обратного излучения, значительному повышению КУ в полосе частот 30%.
-g- У(3  0,01435 (n-l) ± 0,07Д .
три рамки-директора - 2, четыре рамки-директора - 3, семь рамокдиректоров - 4.
Выбор конструкции антенны, формы, размеров ее элементов, их взаимное расположение вдоль оси, получены на основе обработки расчетных и экспериментальных данных. Авторы: - ТГ
Источники информации
1.А.С. СССР No 1124394, М. кл. H01Q19/04, Б.И. No 42, 1984 г.
2.Л.М.Капчинский. Телевизионные антенны. М.: Изд. Энергия, 1970 г., стр 59-78.
3.А.С. СССР No 138277, М. кл. H01Q9/16, Б.И. No 10, 1961 г.
4.И.П.Онищенко. Приемные телевизионные антенны. М.: Изд. ДОСААФ СССР. 1989 г., стр 99.
5.High gain and broad Yagi-Uda array antenna composed of twin-delta loops. Tsukiji Т., Tou S.  2 Int. Conf. Antennas and Propag., Heslington, 13-16 Apr., 1981. Pt.l. London-New York, 1981, 438-441.
03l(4
. В.М.Давыдочкин Е.В.Мгутов А.В.Маторин