Антенна укв диапазона

Настоящая полезная модель относится к области радиосвязи и может быть использована на судах, кораблях, подвижных и стационарных объектах в качестве антенны для излучения и приема радиосигналов в УКВ-диапазоне. Сущность изобретения заключается в том, что антенна расположена на плоском проводящем экране, содержит три коротких равных изогнутых П-образных проводника, имеющих гальванический контакт в двух точках сходящихся на основании вертикальных частей проводников, причем один проводник расположен вертикально, а второй и третий под углом 35 градусов относительно первого, при этом указанные П-образные проводники установлены на проводящих подставках и одна из подставок соединена через высокочастотный разъем с центральным токоведущим проводником коаксиального фидера, а другая подсоединена к плоскому проводящему экрану. Определены размеры и форма элементов антенны, которые позволяют получить широкополосность с коэффициентом стоячей волны по напряжению менее двух в полосе частот от 100 МГц до 1000 МГц (1:10) и возможность приема электромагнитных волн с круговой поляризацией. Технический результат заключается в улучшении функциональных и эксплуатационных характеристик антенны.

Настоящая полезная модель относится к области радиосвязи и может быть использована на судах, кораблях, подвижных и стационарных объектах в качестве антенны для излучения и приема радиосигналов в УКВ-диапазоне.

Наиболее близкой по своей технической сущности является антенна УКВ-диапазона К-674-11Б ОАО «Радиосвязь», использующая патент РФ 2042991 от 13.10.1992 г. (антенна-прототип). Антенна-прототип содержит верхний и нижний коллинеарные стержни, соосную с ними цилиндрическую спираль, диэлектрический цилиндр, катушку индуктивности, согласующий блок и проводящую трубу, выполненную из нижнего, среднего и верхнего отрезков.

Антенна-прототип имеет следующие параметры:

- диапазон использования - 100-150 МГц и 220-400 МГц;

- коэффициент стоячей волны КСВн не более 2,5;

- диаграмма направленности по азимуту - круговая;

- диаграмма в вертикальной плоскости - симметричный вибратор, с отсутствием излучения (приема) по оси антенны. Поляризация вертикальная.

К недостаткам антенны-прототипа можно отнести: сложность конструкции, большое количество деталей - коллинеарные стержни, цилиндрическая спираль, проводящая труба, выполненная из нижнего, среднего и верхнего отрезков, катушка индуктивности и согласующий блок.

При размещении антенны в реальных условиях, например, на корабле на реях или кронштейнах диаграмма направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях существенно хуже, чем при расположении на плоской проводящей поверхности.

Антенна-прототип принимает только вертикально поляризованные волны, тогда как для связи с высоколетящими летательными аппаратами и искусственными спутниками Земли необходимо принимать электромагнитные волны с круговой поляризацией.

Целью полезной модели является расширение диапазона использования, снижение коэффициента стоячей волны и возможности приема электромагнитных волн с круговой поляризацией.

Поставленная цель достигается тем, что проводящие элементы конструкции антенны (в антенне-прототипе это коллинеарные стержни, цилиндрическая спираль, катушка индуктивности, согласующий блок и проводящая труба, выполненная из нижнего, среднего и верхнего отрезков) согласно заявляемой полезной модели выполнены в виде трех коротких равных изогнутых П-образных проводников (длина горизонтальной части равна 0,9_A, длина вертикальной части равна 0,83_A, где _A - длина волны равная 0,5 м (600 МГц)), имеющих гальванический контакт в двух точках сходящихся на основании равном 0,24_A вертикальных частей (фиг. 1), причем один П-образный проводник расположен вертикально, а второй и третий под углом 35 градусов относительно первого, при этом указанные П-образные проводники установлены на проводящих подставках высотой 0,1_A и диаметром 0,04_A и одна из подставок соединена через высокочастотный разъем с центральным токоведущим проводником коаксиального фидера (фиг. 2), а вторая подсоединена к плоскому проводящему экрану.

На фиг. 1-4 представлены общий вид конструкции, узел подключения фидера к антенне и электродинамические характеристики заявляемой антенны.

Антенна (фиг. 1) содержит три равных изогнутых П-образных проводника, причем П-образный проводник 1 расположен вертикально, проводники 2 и 3 - под углом 35 градусов относительно первого, соединенных в двух точках, сходящихся на основаниях 4, 5, равных 0,24_A вертикальных частях проводников, выполненных, например, из латунной трубки Л59 диаметром 30 мм, установленной на двух проводящих подставках 6 и 7 высотой 0,1_A и диаметром 0,04_A на плоском проводящем экране 12. Антенна также содержит: изолятор 8; фидер 9; высокочастотный разъем 10; генератор 11.

На фиг. 3 представлены диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях: 1-100 МГц, 2-300 МГц, 3-600 МГц, 4-1000 МГц. На фиг. 4 - область согласования по уровню 2,0 в диапазоне рабочих частот.

Антенна работает следующим образом: выходное напряжение генератора 11 подводится по коаксиальному высокочастотному фидеру 9 к высокочастотному разъему 10, соединенному с проводящей подставкой 6, далее бегущая электромагнитная волна ТЕМ распространяется в геометрически равные, расположенные под углом 35 градусов излучающие проводники 1, 2 и 3, образуя ток смещения 1 см на плоский проводящий экран и далее по наружному проводящему проводнику фидера к заземленному зажиму генератора 11.

Сопоставимый анализ с антенной-прототипом показывает, что заявляемая антенна отличается геометрическими параметрами и формой проводящих элементов, выбранными в соответствии с диапазоном частот, электрическими соединениями и связями элементов конструкции. Это позволяет сделать вывод, что заявляемая антенна соответствует критерию «новизна», а анализ известных технических решений аналогичного назначения показал на отсутствие в них новой совокупности существенных признаков заявляемого устройства, проявляющих такие свойства, которые приобрел от их использования заявляемый объект, что указывает на соответствие заявляемого устройства критерию «изобретательский уровень».

Окончательная проверка возможности достижения поставленной цели и определение оптимальных соотношений размеров, формы и углов расположения элементов устройства выполнены в процессе экспериментальных исследований. Было выявлено, что предлагаемую антенну необходимо устанавливать на проводящие подставки высотой 0,1_A и диаметром 0,04_A, а наличие горизонтально расположенных над плоским проводящим экраном проводников антенны позволяет сформировать диаграмму направленности в вертикальной плоскости, имеющей максимальное излучение (прием) в верхней полусфере фиг. 3.

Полученные результаты измерений (протокол 1) электродинамических характеристик - входного сопротивления антенны, коэффициента стоячей волны и диаграммы направленности, позволяют сделать вывод, что поставленная цель полезной модели достигнута, т.к. в результате рабочая полоса частот расширена до 1000 МГц (фиг. 3), коэффициент стоячей волны снижен до 1,5 (фиг. 4), а сформированная горизонтальными проводниками и плоским проводящим экраном диаграмма направленности в вертикальной плоскости (фиг. 2) позволяет осуществлять прием и передачу радиоволн с круговой поляризацией.

За счет уменьшения количества проводящих элементов и исключения трудоемкой настройки антенны по КСВн после ее изготовления предельно упростилась конструкция антенны, а наличие проводящего плоского экрана исключает требования дополнительного заземления антенны, что в совокупности значительно улучшает функциональные и эксплуатационные свойства антенны.

Антенна УКВ диапазона, предназначенная для излучения и приёма высокочастотных сигналов, содержащая N проводящих элементов, отличающаяся тем, что проводящие элементы выполнены в виде трёх коротких равных, изогнутых, П-образных (длина горизонтальной части равна 0,9, длина вертикальной части равна 0,83), имеющих гальванический контакт в двух точках сходящихся на основаниях равных 0,24 вертикальных частей проводников, причём один П-образный проводник расположен вертикально, а второй и третий под углом 35° относительно первого, при этом указанные П-образные проводники установлены на проводящих подставках высотой 0,1 и диаметром 0,04 и одна из подставок соединена через высокочастотный разъем с центральным токоведущим проводником коаксиального фидера, а вторая подсоединена к плоскому проводящему экрану.