Патент на изобретение №2356138

(54) ШИРОКОПОЛОСНАЯ АНТЕННА ДЛЯ СТАЦИОНАРНЫХ И ПОДВИЖНЫХ СРЕДСТВ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в стационарной, носимой и возимой радиоаппаратуре. Широкополосная антенна содержит верхний конический излучатель (2), с вершиной конуса которого соединен центральный проводник коаксиального кабеля (1), внешний проводник (1.2) которого соединен с противовесной частью (3). Причем введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) (5) и нижний конический излучатель (4). Соотношение длин образующих конусов конических излучателей (2) и (4) составляет 2:1, а углы обоих конических излучателей относительно вертикальной оси конусов – 45 градусов, при этом ШСУ (5) включено в разрыв коаксиального кабеля (1). Нижний конический излучатель (2) подключен с противоположных концов образующей его конуса к внешнему проводнику (1.2) коаксиального кабеля (1) и к противовесной части (3) соответственно. Технический результат – расширение диапазона рабочих частот при сохранении излучаемой мощности вдоль поверхности земли. 2 ил.

Предлагаемая широкополосная антенна относится к области антенной техники и может быть использована в стационарной, носимой и возимой радиоаппаратуре.

Известны всенаправленные диапазонные антенны дискоконусные (A.G. Kandoian, патент США 2368663), двухконусная широкополосная антенна (Роттхаммель К., Кришке А., Антенны, том 1, М. 2005 г.).

Эти антенны хорошо согласуются по входным сопротивлениям с генераторами в широком диапазоне частот.

Однако они имеют ограничение по коэффициенту усиления мощности вдоль поверхности земли, поэтому их применение ограничивается четырех-шестикратным диапазоном частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является коническая антенна, описанная в книге «Коротковолновые антенны» Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М., Клигер Г.А., Курашов А.Г., М., «Радио и связь», 1985 г., стр.212, принятая за прототип.

На фиг.1 представлен чертеж антенны прототипа, где обозначено: 1 – коаксиальный кабель; 1.1 – центральный проводник коаксиального кабеля; 1.2 – внешний проводник коаксиального кабеля; 2 – конический излучатель; 3 – проводящая плоскость.

Конический излучатель запитывается коаксиальным кабелем 1, центральный проводник 1.1 которого соединен с вершиной конуса 2, а внешний проводник 1.2 – с проводящей плоскостью 3.

Антенна работает в диапазоне частот с шестикратным перекрытием (f_в/f_н=6).

Недостатком устройства-прототипа является снижение коэффициента усиления излучаемой мощности вдоль поверхности земли при расширении диапазона частот.

Для устранения указанных недостатков в широкополосную антенну для стационарных и подвижных средств связи, содержащую верхний конический излучатель и коаксиальный кабель, центральный проводник которого соединен с вершиной конуса верхнего конического излучателя, а внешний проводник коаксиального кабеля – с противовесной частью, согласно изобретению введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) и нижний конический излучатель, причем соотношение длин образующих конусов конических излучателей составляет 2:1, а углы обоих конусных излучателей относительно вертикальной оси конусов – 45 градусов, при этом ШСУ включено в разрыв коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля и противовесная часть подключены к нижнему конусному излучателю с противоположных концов образующей его конуса.

На фиг.2 представлен чертеж предлагаемой антенны, где обозначено: 1 – коаксиальный кабель; 1.1 – центральный проводник коаксиального кабеля; 1.2 – внешний проводник коаксиального кабеля; 2 – верхний конический излучатель с длиной образующей L; 3 – проводящая поверхность (противовесная часть); 4 – нижний конический излучатель с длиной образующей 0,5L; 5 – широкополосное согласующее устройство (ШСУ); 6 – изолятор.

Противовесная часть – это или сплошная проводящая поверхность, или система проводников. На чертеже (фиг.2) в качестве противовесной части изображена проводящая поверхность.

Углы вершин обоих конусов конических излучателей 2 и 4 составляют относительно вертикальной оси каждого конуса 45 градусов. Соотношение длин образующих верхнего 2 и нижнего 4 конусов составляет 2:1.

Конус нижнего конического излучателя 4 является усеченным на величину, равную радиусу коаксиального кабеля, т.к. его образующая подключена к внешнему проводнику кабеля 1.2.

При таких соотношениях углов и длин образующих обоих конусов конических излучателей 2 и 4 сохраняется лепесток в диаграмме направленности в вертикальной плоскости вдоль проводящей поверхности 3, коэффициент усиления которого по мощности колеблется от 3,5 до 11,3 дБ в диапазоне частот с перекрытием по частоте f_в/f_н=75 и более, где f_в – верхняя частота диапазона, f_н – нижняя частота.

Для согласования входного сопротивления антенны с генератором предназначено широкополосное согласующее устройство (ШСУ) 5, которое может быть выполнено, например, как описано в Э.А. Гиллемин «Синтез пассивных цепей», «Связь», М., 1970, стр.82. Изолятор расположен между верхним 2 и нижним 4 коническими излучателями.

Работает предлагаемая антенна следующим образом.

Предлагаемая антенна запитывается коаксиальным кабелем 1 через ШСУ 5, центральный проводник 1.1 которого соединяется с вершиной верхнего конического излучателя 2, а внешний проводник 1.2 – с нижним коническим излучателем 4. Распределение токов на верхнем 2 и нижнем 4 коническими излучателями создает электромагнитное поле, главный лепесток диаграммы направленности которого располагается вдоль поверхности земли в широком диапазоне частот, так, соотношение f_в/f_н (верхняя частота/нижняя частота рабочего диапазона) составляет более 75.

Таким образом, предлагаемая антенна существенно расширяет диапазон частот до 75 и более раз, сохраняя при этом излучаемую мощность вдоль поверхности земли.

Формула изобретения

Широкополосная антенна для стационарных и подвижных средств связи, содержащая верхний конический излучатель и коаксиальный кабель, центральный проводник которого соединен с вершиной конуса верхнего конического излучателя, а внешний проводник коаксиального кабеля – с противовесной частью, отличающаяся тем, что введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) и нижний конический излучатель, причем соотношение длин образующих конусов конических излучателей составляет 2:1, а углы обоих конических излучателей относительно вертикальной оси конусов равны 45°, при этом ШСУ включено в разрыв коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля и противовесная часть подключены к нижнему коническому излучателю с противоположных концов образующей его конуса.

РИСУНКИ