Патент на изобретение №2378749
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) АНТЕННА ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ШИРОКОПОЛОСНАЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к антенной технике. Техническим результатом является улучшение согласования работы антенны во всем рабочем диапазоне волн при снижении разбросов КСВ, обеспечение работы антенны без согласующих устройств, более выраженной направленности в метровом диапазоне радиоволн и конструкционной грозозащиты. Антенна телевизионная комбинированная широкополосная содержит рефлектор с боковыми створками, три директорные антенны с активными V-образными вибраторами дециметрового диапазона, зигзагообразное полотно дециметрового диапазона, активный вибратор метрового диапазона и две двухпроводные линии. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано, например, в качестве многопрограммной антенны эфирного цифрового телевидения. Известны комбинированные широкополосные антенны, содержащие протяженные несущие, на которых по оси закреплены директорные антенны дециметрового и метрового диапазонов волн, электрически соединенные между собой (US 3683391, опубл. 19.10.1970 и GB 1343498, опубл. 09.01.1974) или веерные вибраторы метрового диапазона (АТИНВ1-60М). Основными недостатками вышеупомянутых антенн являются низкие эксплуатационные характеристики из-за громоздкости и линейной протяженности конструкции и снижение электрических параметров при соединении антенны метрового и дециметрового диапазонов волн при ухудшении КСВ (коэффициента стоячих волн) до 5,0. Известна антенна телевизионная всеволновая (пат. РФ Основным недостатком данной антенны является сложность, как конструкционная с дополнительным устройством поворотно-фиксирующего устройства и гибкой двухпроводной линией, так и схемотехническая с дополнительным введением собственного согласующего трансформатора метрового диапазона волн и общего суммирующего устройства. Наиболее распространенной при массовом производстве и наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой антенне является телевизионная индивидуальная наружная антенна L330.09 «Экстра», которая содержит рефлектор, выполненный в виде решетки с боковыми створками, расположенными под тупым углом к плоскости рефлектора, перед рефлектором размещены по высоте и механически прикреплены к несущей стойке через изоляторы четыре директорных антенны, причем в верхней директорной антенне установлен комбинированный метрово-дециметровый активный V-образный вибратор, а в трех нижних директорных антеннах установлены активные V-образные вибраторы дециметрового диапазона волн. Активные V-образные вибраторы электрически подсоединены к двухпроводной линии, в центр которой включается как плата согласования, так и широкополосный антенный усилитель, тип которого подбирается в зависимости от конкретных условий приема (Копия инструкции по сборке антенны-прототипа прилагается). Основными недостатками прототипа являются наличие платы согласования, большой разброс величин КСВ по рабочему диапазону и необходимость для устранения большого разброса величин КСВ использовать широкополосные антенные усилители, а также отсутствие конструкционной грозозащиты. Кроме того, к рассмотренным недостаткам следует отнести также более лучший прием с обратного направления в низкочастотной части рабочего диапазона, так как более узкий, относительно плеч активных вибраторов метрового и дециметрового диапазонов, пассивный рефлектор выполняет функции директора. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в улучшении согласования работы антенны во всем рабочем диапазоне волн при снижении разбросов КСВ, обеспечении работы антенны без согласующих устройств, более выраженной направленности во всем диапазоне радиоволн и конструкционной грозозащиты. Технический результат достигается тем, что в антенне телевизионной комбинированной широкополосной, содержащей выполненный в виде плоского прямоугольного решетчатого экрана с боковыми створками, расположенными под тупым углом к плоскости последнего, и расположенный в вертикальной плоскости рефлектор, перед которым по высоте на одинаковом расстоянии друг от друга размещены и механически закреплены к несущей стойке через изоляторы директорные антенны, в которых установлены активные V-образные вибраторы дециметрового диапазона волн, причем рефлектор также механически закреплен на заданном расстоянии к несущей стойке, двухпроводную вертикальную линию, в центре которой расположены точки питания антенны и к которой электрически подсоединены активные V-образные вибраторы, дополнительно снабжена расположенным в плоскости, параллельной плоскости рефлектора, зигзагообразным полотном дециметрового диапазона волн, содержащим две незамкнутые ромбообразные секции, лежащие в одной плоскости и повернутые друг к другу незамкнутыми концами, соединенными друг с другом и с точками питания антенны с помощью дополнительно введенных перемычек из проводников, при этом расположенные напротив друг друга и напротив соединенных друг с другом незамкнутых концов ромбообразных секций верхняя и нижняя точки последних являются точками нулевого потенциала и точками максимумов токов и гальванически и механически соединены с рефлектором, двухпроводной горизонтальной линией, расположенной в плоскости, перпендикулярной плоскости рефлектора и не имеющей электрического контакта с последним, за рефлектором на заданном расстоянии установлен активный вибратор метрового диапазона волн, выполненный разрезным по центру с образованием в местах разреза точек его питания, последние с помощью горизонтальной двухпроводной линии соединены с точками питания антенны, директорные антенны с активными V-образными вибраторами и зигзагообразное полотно расположены от рефлектора по удаленности в трех параллельных вертикальных плоскостях, в первой наиболее близкой к рефлектору плоскости расположены верхняя и нижняя директорные антенны, во второй плоскости расположено зигзагообразное полотно, в третьей наиболее удаленной плоскости расположена средняя директорная антенна. Расстояние от активного вибратора метрового диапазона волн до рефлектора составляет (0,10-0,12) третья плоскость, в которой расположена средняя директорная антенна, удалена на расстоянии (0,25-0,40) Отличительными признаками предлагаемой антенны от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются: – дополнительная установка перед рефлектором зигзагообразного полотна, – зигзагообразное полотно расположено параллельно плоскости рефлектора, – зигзагообразное полотно содержит две незамкнутые ромбообразные секции, лежащие в одной плоскости и повернутые друг к другу незамкнутыми концами, соединенными друг с другом и с точками питания антенны с помощью дополнительно введенных перемычек из проводников, – верхняя и нижняя точки ромбообразных секций, расположенные напротив друг друга и напротив соединенных друг с другом незамкнутых концов ромбообразных секций, являются точками нулевого потенциала и точками максимумов токов и гальванически и механически соединены с рефлектором, – установка двухпроводной горизонтальной линией, – двухпроводная горизонтальная линия расположена в плоскости, перпендикулярной плоскости рефлектора, и не имеет электрического контакта с рефлектором, – за рефлектором на расстоянии, равном (0,10-0,12) – активный вибратор метрового диапазона волн выполнен разрезным по центру с образованием в местах разреза точек его питания, – точки питания активного вибратора метрового диапазона волн соединены с помощью горизонтальной двухпроводной линии с точками питания антенны, – директорные антенны с активными V-образными вибраторами и зигзагообразное полотно расположены от рефлектора по удаленности в трех вертикальных плоскостях, – в первой наиболее близкой к рефлектору плоскости расположены верхняя и нижняя директорные антенны, – во второй плоскости расположено зигзагообразное полотно, – в третьей наиболее удаленной плоскости расположена средняя директорная антенна, – причем первая плоскость удалена от рефлектора на расстоянии (0,10-0,15)
третья плоскость удалена на расстоянии (0,25-0,40) Благодаря наличию этих признаков работа антенны осуществляется без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем при его прокладке через точку нулевого потенциала по проводникам зигзагообразного полотна к точкам питания антенны с подключением оплетки кабеля к одной из них, а центрального проводника к другой, т.к. в верхней и нижней точках ромбообразных секций обеспечивается нулевое напряжение и максимумы токов независимо от длин волн. Кроме того, применение в предлагаемом техническом решении меньшего количества активных элементов и разнотипных антенн дециметрового диапазона радиоволн с различными резонансными характеристиками снижает эффект шунтирования двухпроводной линии в полосе рабочего диапазона длин волн и выравнивает в нем КСВ. Гальваническое соединение точек нулевого потенциала с рефлектором, а также через проводники зигзагообразного полотна, перемычки и вертикальную двухпроводную линию с активными V-образными вибраторами обеспечивает надежную грозозащиту. При расположении активного вибратора метрового диапазона длин радиоволн за рефлектором дециметрового диапазона радиоволн рефлектор и зигзагообразное полотно служат в качестве директоров метрового диапазона длин радиоволн для активного вибратора метрового диапазона, и тем самым обеспечивается выраженная направленность во всем рабочем диапазоне длин радиоволн. Дополнительным техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение механической прочности конструкции антенны за счет устройства дополнительного диэлектрического крепежа и электрической прочности электронных схем, при использовании широкополосных антенных усилителей от статического электричества за счет конструкционной грозозащиты. Предлагаемая телевизионная комбинированная широкополосная антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-7. На фиг.1 схематично изображена заявляемая антенна, на фиг.2 – характеристики параметров антенны-прототипа, на фиг.3 – характеристики параметров предложенной антенны, на фиг.4 – диаграмма направленности антенны-прототипа в горизонтальной плоскости на частотах рабочего диапазона, на фиг.5 – диаграмма направленности антенны-прототипа в вертикальной плоскости на частотах рабочего диапазона, на фиг.6 – диаграмма направленности заявляемой антенны в горизонтальной плоскости на частотах рабочего диапазона волн, на фиг.7 – диаграмма направленности заявляемой антенны в вертикальной плоскости на частотах рабочего диапазона. Антенна телевизионная комбинированная широкополосная содержит решетчатый рефлектор 1 с боковыми створками 1′ (фиг.1). Боковые створки 1′ расположены к плоскости рефлектора под углом Директорные антенны 31, 32, 33 с активными V-образными вибраторами соответственно 41, 42, 43 и зигзагообразное полотно 7 расположены от рефлектора 1 по мере удаления от него в трех вертикальных параллельных плоскостях (на фиг.1 не показаны). В первой наиболее близкой к рефлектору 1 плоскости размещены верхняя 31 и нижняя 33 директорные антенны. Во второй плоскости находится зигзагообразное полотно 7. В третьей наиболее удаленной от рефлектора 1 плоскости расположена средняя директорная антенна 32. Верхняя 31 и нижняя 33 директорные антенны установлены от рефлектора 1 на расстоянии (0,10-0,15) Антенна телевизионная комбинированная работает следующим образом. Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены относительно друг друга. Благодаря конструкции зигзагообразного полотна 7 его проводники возбуждаются так, что образуется своеобразная синфазная решетка, которая работает в дециметровом диапазоне длин волн. Для увеличения сигнала на выходе антенны в дециметровом диапазоне дополнительно к зигзагообразному полотну 7 используют верхнюю 31 и нижнюю 33 директорные антенны, соединенные двухпроводной линией 5 в синфазную решетку. В метровом диапазоне длин волн используется активный вибратор 14 метрового диапазона радиоволн. Рефлектор 1, сзади которого размещен активный вибратор 14 метрового диапазона радиоволн, работает как директор и обеспечивает выраженную направленность в метровом диапазоне радиоволн, совпадающую с дециметровым диапазоном. Для обеспечения развязки работы антенны в дециметровом диапазоне радиоволн от влияния противофазных составляющих, находящихся на активном вибраторе 14 метрового диапазона радиоволн, в соединительную линию между точками 15 питания активного вибратора 14 метрового диапазона и точками 6 питания антенны может быть включен запирающий фильтр в виде индуктивности за счет кольцевых витков проводников соединительной линии. При работе в метровом диапазоне этот фильтр влияния не оказывает. При работе в дециметровом диапазоне зигзагообразное полотно 7 работает как директор. Расфазированные элементы дециметрового диапазона радиоволн в метровом диапазоне радиоволн большого влияния на работу антенны в метровом диапазоне радиоволн также не оказывают, а работают как еще один директор. Искусственное симметрирование за счет использования режима работы зигзагообразного полотна 7 в дециметровом диапазоне длин волн обеспечивает работу и в метровом диапазоне длин волн, хотя не исключается и использование широкополосного высокочастотного трансформатора для этих целей. Результаты электронного моделирования полностью подтверждают работу предлагаемой антенны, о чем свидетельствуют диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (фиг.6) и в вертикальной плоскости (фиг.7). На фиг.3 представлены электрические параметры предлагаемой антенны, которые свидетельствуют об улучшении согласования работы антенны во всем рабочем диапазоне волн при снижении разбросов КСВ, о выраженной направленности во всем рабочем диапазоне волн. Создан опытный образец предлагаемой антенны, успешно проведены его испытания, которые полностью подтвердили результаты электронного моделирования.
Формула изобретения
1. Антенна телевизионная комбинированная широкополосная, содержащая выполненный в виде плоского прямоугольного решетчатого экрана с боковыми створками, расположенными под тупым углом к плоскости последнего, и расположенный в вертикальной плоскости рефлектор, перед которым по высоте на одинаковом расстоянии друг от друга размещены и механически закреплены к несущей стойке через изоляторы директорные антенны, в которых установлены активные V-образные вибраторы дециметрового диапазона волн, причем рефлектор также механически закреплен на заданном расстоянии к несущей стойке, двухпроводную вертикальную линию, в центре которой расположены точки питания антенны и к которой электрически подсоединены активные V-образные вибраторы, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена расположенным в плоскости, параллельной плоскости рефлектора, зигзагообразным полотном, содержащим две незамкнутые ромбообразные секции, лежащие в одной плоскости и повернутые друг к другу незамкнутыми концами, соединенными друг с другом и с точками питания антенны с помощью дополнительно введенных перемычек из проводников, при этом расположенные напротив друг друга и напротив соединенных друг с другом незамкнутых концов ромбообразных секций верхняя и нижняя точки этих секций являются точками нулевого потенциала и точками максимумов токов и гальванически и механически соединены с рефлектором, двухпроводной горизонтальной линией, расположенной в плоскости, перпендикулярной плоскости рефлектора и не имеющей электрического контакта с последним, за рефлектором на заданном расстоянии установлен активный вибратор метрового диапазона волн, выполненный разрезным по центру с образованием в местах разреза точек его питания, последние с помощью горизонтальной двухпроводной линии соединены с точками питания антенны, директорные антенны с активными V-образными вибраторами и зигзагообразное полотно расположены от рефлектора по удаленности в трех вертикальных плоскостях, в первой наиболее близкой к рефлектору плоскости расположены верхняя и нижняя директорные антенны, во второй плоскости расположено зигзагообразное полотно, в третьей наиболее удаленной плоскости расположена средняя директорная антенна. 2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что расстояние от активного вибратора метрового диапазона волн до рефлектора составляет (0,10÷0,12) 3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что первая плоскость удалена от рефлектора на расстоянии (0,10÷0,15)
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
2169419, опубл. 27.01.2001), содержащая рефлектор, выполненный в виде решетки, перед которым размещены по высоте и механически закреплены на несущей через изоляторы четыре директорных антенны дециметрового диапазона волн и вынесенный по высоте за пределы рефлектора с поворотно-фиксирующим устройством активный вибратор метрового диапазона волн.
макс., где 
>90°. Рефлектор 1 механически прикреплен к несущей стойке (на фиг.1 не показана). Перед рефлектором 1 размещены по высоте на одинаковом расстоянии друг от друга и механически прикреплены к несущей стойке через изоляторы 2 три директорные антенны 31, 32, 33 с активными V-образными вибраторами соответственно 41, 42, 43. На вертикальной двухпроводной линии 5 по центру расположены точки 6 питания антенны. Параллельно рефлектору 1 расположено зигзагообразное полотно 7. Зигзагообразное полотно 7 содержит две незамкнутые ромбообразные секции 81 и 82. Ромбообразные секции 81 и 82 незамкнутыми концами соединены между собой в точках 9. Точки 9 соединены с точками 6 питания антенны перемычками 10 из проводников. Верхняя точка 11 секции 81, нижняя точка 12 секции 82 электрически и механически соединены с рефлектором 1 с помощью проводящего крепежа 13. Точки 11 и 12 являются точками нулевого потенциала и максимумов токов. Сзади рефлектора 1 размещен активный вибратор 14 метрового диапазона радиоволн. Активный вибратор 14 выполнен разрезным по центру с образованием в местах разреза точек 15 его питания. Точки 15 питания активного вибратора 14 соединены горизонтальной двухпроводной линией 16 с точками 6 питания антенны. Горизонтальная двухпроводная линия 16 расположена в плоскости, которая перпендикулярна плоскости рефлектора 1. Двухпроводная линия 16 не имеет электрического контакта с рефлектором 1. Между рефлектором 1 и точками 6 питания антенны может быть включен запорный для высокочастотных составляющих дроссель в виде кольцевых витков (на фиг.1 не показан) каждого из проводников соединительной линии 16.
