Антенна-мачта

Полезная модель относится к антенной технике, а именно к вертикальным широкополосным приемопередающим антеннам диапазона высоких частот с круговой азимутальной диаграммой направленности, в частности к антеннам-мачтам шунтового питания.
Известна антенна-мачта шунтового питания, у которой заземленная мачта окружается системой излучающих проводов, расположенных по образующей внешнего цилиндра. У основания эти провода изолируются от ствола мачты и соединяются собирательным кольцом, к которому подводится питание. Шунтом служит часть ствола мачты от основания до перемычки, которая соединяет его с системой излучающих проводов (Ерохин Г.А., Чернышев О.В., Козырев Н.Д., Кочержевский В.Д. Антенно - фидерные устройства и распространение радиоволн. - Учебник. / М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 540 с., прототип). В данной антенне обеспечивается увеличение поперечного сечения мачты за счет образованного излучающими проводами проволочного цилиндра, что снижает волновое сопротивление антенны и позволяет вмещать в нее большую мощность и улучшать ее диапазонные свойства.
Однако известная антенна имеет недостаточную полосу частот в нижней части рабочего диапазона.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение полосы частот в нижней части рабочего диапазона антенны-мачты.
Технический результат достигается тем, что в антенне-мачте, содержащей излучающие проводники, окружающие заземленную мачту из токопроводящего материала, в верхней части которой выполнена перемычка, электрически соединенная с каждым из упомянутых проводников, нижний конец каждого из которых соединен с изолированным от мачты собирательным кольцом, к которому подключено питание антенны, излучающие проводники расположены по образующим усеченного конуса, меньшее основание которого расположено в плоскости собирательного кольца, большее - в плоскости перемычки, при этом верхние концы излучающих проводников электрически соединены с вершиной мачты.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема антенны-мачты, а на фиг. 2 - 3D вид указанной антенны, где:
1 - металлический экран;
2 - центральная заземленная мачта в виде столба, выполненного из металлической трубы (диэлектрические растяжки не показаны);
3 - собирательное кольцо;
4 - плечи излучателя (металлический антенный канатик);
5 - металлические кронштейны, жестко закрепленные на столбе мачты 2;
6 - антенно-согласующее устройство.
Антенна-мачта содержит излучающие проводники 4, окружающие заземленную мачту 2 (диэлектрические растяжки не показаны) в виде металлической трубы. Мачта 2 имеет электрический контакт с центром экрана 1, размещенного на земле и выполненного в виде металлической сетки радиусом rs=0,5λ.
В верхней части мачты 2 размещена металлическая перемычка 5, электрически соединенная с каждым из упомянутых проводников 4. Перемычка 5 выполнена в виде кронштейнов по числу излучающих проводников 4. Нижние концы последних соединены с изолированным от мачты 2 собирательным кольцом 3.
Собирательное кольцо 3 размещено на высоте h1=0,02λ от металлического экрана 1. Металлическая перемычка 5 размещено на мачте 2 на расстоянии h2=0,098λ.
К кольцу 3 и основанию мачты подключено питание через антенно-согласующее устройство 6.
Излучающие проводники 4 расположены вокруг мачты 2 по образующим усеченного конуса, меньшее основание которого расположено в плоскости собирательного кольца 3 с внешним радиусом r1=0,0045λ. Большее в плоскости перемычки 5, основание имеет радиус r2=0,03λ соответствующей длине плеча кронштейнов. Верхние концы излучающих проводников 4 электрически соединены с вершиной мачты 2, образуя коническую поверхность. Вершина мачты 2 удалена от перемычки 5 на расстояние h3=0,018λ.
Работа антенны-мачты осуществляется следующим образом.
От антенно-согласующего устройства 6 рабочее напряжение подают на мачту 2 и собирательное кольцо 3, по которому равномерно распределяясь ток протекает по излучающим проводникам 4 до металлических кронштейнов перемычки 5 и до вершины мачты 2, возвращаясь по последней в согласующее устройство 6, где осуществляется согласование волнового сопротивления антенны с входным сопротивлением приемопередающего устройства (не показано).
Размещение в антенне излучающих проводников по образующим усеченного конуса (в отличии от прототипа, где они расположены по образующей цилиндра) и электрическое соединение верхних концов излучающих проводников с вершиной мачты обеспечивает одновременно снижение волнового сопротивления антенны и расширение полосы частот в нижней части рабочего диапазона.
Выбранные в антенне размеры конструктивных элементов и их взаимное расположение по коническим поверхностям обеспечивают возможность работы приемо-передающим устройствам в рабочей полосе частот диапазона ВЧ.