Антенная система

Полезная модель относится к антенной техники и предназначена для использования в качестве антенной системы в диапазоне сверхдлинных волн и крайне низких частот. Достижимым техническим результатом является увеличение энергии излученного сигнала диапазона сверхдлинных волн и крайне низких частот в направлении на корреспондента за счет ориентации максимального вектора Пойнтинга путем изменения угла наклона излучателя относительно горизонта. Ил. 3.

Полезная модель относится к антенной техники и предназначено для использования в качестве антенной системы в диапазоне сверхдлинных волн и крайне низких частот.

Известны антенны и антенные системы (Патент РФ 2314604, H01Q 1/04, Патент США 3984839, H01Q 21/06), в которых предусмотрены меры направленные на повышение их энергетической эффективности.

Наиболее близкой по техническим решениям является антенная система, которая описана в патенте РФ 2057386, H01Q 9/18 и принята в качестве прототипа.

Система содержит генератор, настроечные реактивные сопротивления, а также ряд параллельных излучателей. Устройства настройки и фазирования, вход каждого из которых соединен с выходом предыдущего излучателя. А выходы соединены с входом последующего. Генератор подключен к входу первого излучателя, причем настроечные сопротивления включены между входом и выходом в каждом излучателе.

Недостатком как аналогов, так и прототипа, использующих вертикально стоящие излучатели, является то, что максимум вектора Пойнтинга, определяющий направление максимального излучения, направлен не к горизонту, а вверх в пределах -25°33° от вертикали.

Целью полезной модели является повышение энергии сигнала в направлении на корреспондента.

Поставленная цель достигается тем, что антенная система, содержащая генератор, настроечные реактивные сопротивления, ряд параллельных излучателей, устройства настройки и фазирования, вход каждого из которых соединен с выходом предыдущего излучателя, а выход соединен с входом последующего, генератор подключен к входу первого излучателя, а настроечные реактивные сопротивления включены между входом и выходом в каждом излучателе и параллельно выходу последнего, при этом в антенную систему введены опоры из диэлектрического материала (например из бетона) по числу излучателей для поддержания излучателей при их наклоне на угол равный 33° относительно горизонта.

Функциональная схема устройства представлена на Фиг.1. Она содержит:

а) 1 - генератор; 2 - излучатели; 3 - устройства настройки и фазирования; 4 - настроечные реактивные сопротивления.

б) 2 - излучатель; 5 - опору излучателя.

На основании известных соотношений для напряженностей электрического поля E_r - радиальной составляющей, E - поперечной составляющей ( - угол между вертикальным излучателем и радиусом-вектором r) и магнитного поля H ( - азимутальный угол), представленных в книге В.И.Вольман, Ю.В.Пименов Техническая электро-динамика, Москва, Связь, 1971 г., было выведено соотношение, определяющее величину вектора Пойнтинга П в зависимости от угла и параметра ( - длина волны излучаемого колебания ).

где: I_m - амплитуда тока в излучателе;

₀ - абсолютная диэлектрическая проницаемость;

l - длина излучателя;

с - скорость света;

_h=arctg(kr);

=(k²r²+1)cos²;

b=0,25(k⁴r⁴-k ²r²+1)sin².

На Фиг.2 представлен пример векторных соотношений в излучаемом электромагнитном поле в ближней зоне. Как видно из графиков Фиг.2 угол отклонения вектора Пойнтинга от вертикальной оси, с учетом взаимной перпендикулярности векторов П и E, равен =+90°-.

Угол определяется из прямоугольного треугольника, образованного векторами Е_r, Е, Е.

- круговая частота.

Произведенные расчеты вектора Пойнтинга в зависимости от угла показали, что его максимальная величина, нормированная относительно его величины при угле равном 90°, меняется в пределах 1,11,4 при изменении kr от 0 до 1 и значения углов , соответствующих максимуму вектора Пойнтинга не равны 90°, т.е. максимум излучения не направлен к горизонту.

На Фиг.3 приведен график изменений, нормированного относительно первого сомножителя в формуле, вектора Пойнтинга от угла (в радианах) для случая, когда kr=0,7, который подтверждает вышесказанное.

Как видим, направив максимум излучения к горизонту можно получить увеличение потока излученной энергии в этом направлении от 10% до 40%.

Следует отметить, что значение угла (=-25° соответствует только случаю kr = 1. Во всех остальных случаях меняется в пределах 0°33° при изменениях kr от 0 до 0,9.

Работа антенной системы осуществляется следующим образом.

Ток, создаваемый генератором 1, последовательно проходит через излучатели 2, обеспечивая излучение сигнала. Настроечные реактивные сопротивления 4 компенсируют реактивные сопротивления входных цепей излучателей. Устройства настройки и фазирования 3 производят компенсацию фазового набега излучающего тока между входами соседних излучателей. Наклон излучателей на 33° относительно горизонта обеспечивает направление максимального потока излученной энергии в интервале 0°33° при всех значениях параметра kr в пределах 00,9.

Таким образом, ориентация максимума вектора Пойнтинга на горизонт обеспечивает увеличение энергии сигнала в направлении на корреспондента.

Антенная система, содержащая генератор, настроечные реактивные сопротивления, ряд параллельных излучателей, устройства настройки и фазирования, вход каждого из которых соединен с выходом предыдущего излучателя, а выход соединен с входом последующего, генератор подключен к входу первого излучателя, а настроечные реактивные сопротивления включены между входом и выходом в каждом излучателе и параллельно выходу последнего, отличающаяся тем, что в антенную систему введены опоры из диэлектрического материала (например из бетона) по числу излучателей для поддержания излучателей при их наклоне на угол, равный 33° относительно горизонта.