Укороченная многовибраторная вертикальная антенна

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при создании передающих и приемных антенн для радиовещания, радиосвязи и загоризонтной радиолокации. Технический результат полезной модели заключается в снижении излучения электрически коротких шлейф - антенн под углами 40°÷60° при использовании мачты и оттяжек без силовых изоляторов. Укороченная многовибраторная вертикальная антенна содержит мачтовую опору без опорного изолятора и не менее трех соединенных в точке питания плоскостных вибраторов, подвешенных на неизолированных верхних ярусах оттяжек, верхние концы которых имеют контакт с опорой, а нижние, с противофазным направлением тока, заземлены и находятся на расстоянии в горизонтальной плоскости 0,17÷0,31 длины волны от мачтовой опоры.

изоляторов используемых в оттяжках и разбивающих это напряжение) в точке крепления верхнего яруса оттяжек у земли, а также включением параллельно с этим изолятором конструктива дополнительного реактивного импеданса, конструкция которого должна сохранять работоспособность при больших мощностях, а, следовательно, при высоких значениях тока и напряжения. При этом настройка антенны возможна лишь в узком диапазоне частот, так как волновое сопротивление электрически тонкой оттяжки очень велико. Кроме того, при последовательном питании оттяжек с высоким волновым сопротивлением, нагруженных на реактивное сопротивление, не удается одновременно выполнить необходимое условие по настройке, как по амплитуде, так и по фазе тока в оттяжке.

Технический результат полезной модели состоит в формировании диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости с минимальным излучением под высокими, более 40 градусов, углами излучения.

Технический результат достигается за счет того, что в укороченной многовибраторной вертикальной антенне, состоящей из опорной мачты высотой от 0,17 до 0,31 длины волны, нескольких ярусов оттяжек и излучающих проводов, при этом опорная мачта заземлена, а излучающие провода подключаются в нижней части опорной мачты к собирательному кольцу, к которому подключена питающая линия, согласно полезной модели, содержится два яруса оттяжек в каждом направлении под углом 120 градусов в горизонтальной плоскости, излучающие провода в каждом направлении соединены с обоими ярусами оттяжек и образуют в вертикальной плоскости не менее трех треугольных вибраторов общий угол которых от 40 до 50 градусов, причем нижние концы оттяжек короткозамкнуты между собой и закреплены на расстоянии от 0,17 до 0,31 длины волны от опорной мачты, а верхние концы оттяжек соединены с опорной мачтой.

Заземление нижних концов оттяжек образуют излучающую часть вибратора с током сдвинутым по фазе относительно току запитки и пространственно отстоящих от точки питания на расстоянии L=0,17÷0,31, где Х - длина волны.

Пропорционально возбужденным токам Iвм и Iн излучается электромагнитное поле, которое в дальней зоне >>L описывается двумя векторами:

Учитывая, что при малых H и диаграммы направленности практически не зависят, можно записать:

где () набег фазы получаемый при распространении волны E 1() с учетом сдвига фазы сигнала E2() на 180°.

Получаемая величина набега фазы за счет отнесения конца вибратора на L=(0,17÷0,31) и заземление его приводит к образованию дополнительного слагаемого , которое при таких соотношениях уменьшает излучение под высокими углами.

При изменении угла суммарный фазовый сдвиг векторов поля обусловленных этими токами нелинейно меняется под малыми углами незначительно, а при >20° существенно.

Соотношение токов (масштабируемый коэффициент) определяется волновыми сопротивлениями пропорциональных логарифму площадям заявленного треугольного вибратора и заземленных участков оттяжек.

Таким образом, укороченная многовибраторная вертикальная антенна состоящая из опоры мачты высотой Н=0,17÷0,31 длины волны, содержит два яруса оттяжек в каждом направлении под углом 120° в горизонтальной плоскости, излучающие провода в каждом направлении соединены. С обоими ярусами оттяжек и образуют в вертикальной плоскости не менее трех треугольных вибраторов, общий угол которых 40°-80°, а нижние концы оттяжек заземлены и отстоят от точки питания на расстоянии от 0,17 до 0,31 длины волны.

В результате проходящий ток по заземленным нижним концам оттяжек имеет противоположное направление основному току в вибраторе у опоры, так как он геометрически отстоит от точки питания на расстояние от 0,17 до 0,31 длины волны (или 61,2÷111,6 градусов) и, кроме того, имеет дополнительный сдвиг равный 180°.

Для обеспечения симметрии и круговой диаграммы антенна выполнена из трех треугольных вибраторов.

На рисунке 1 представлен вид сбоку укороченной многовибраторной вертикальной антенны. Антенна состоит из заземленной мачтовой опоры 1 высотой 0,17÷0,31 диаметром м и не менее трех расположенных в вертикальной плоскости плоских треугольных вибраторов 2, образованных расходящимися в точки питания (у основания мачты) под углом 40°÷50° не менее трех излучающих проводов 3 диаметром пр, в верхней части подключенных (гальванически соединенных) к неизолированным верхним ярусам оттяжек 4 с шагом dрв, нижние концы 5 которых заземлены и образуют вибратор с расходящимися на расстояние dрот проводами.

Технический результат достигается за счет противофазных токов Iпр в нижнем участке (X) верхних ярусов 5 оттяжек являющихся частью излучающего вибратора, расположенных на расстоянии L - 0,17÷0,31 , в горизонтальной плоскости от питающей линии.

На рисунке 2 приведен вид антенны сверху, при этом верхние яруса 4 оттяжек заземленной мачтовой опоры 1 присоединены к питающей линии 7 с помощью собирательного кольца 8.

Соотношение токов в мачтовой опоре Iо и вибраторе Iв определяются соотношением волновых сопротивлений

,

,

где:

Wв - волновое сопротивление вибратора,

Wo - волновое сопротивление мачтовой опоры,

H - высота антенны.

Соответственно коэффициент соотношения токов

Напряжение Ux на вибраторе в месте подключения (X) заземленного участка оттяжек

где

- постоянное распространение 2 /.

Входное сопротивление Z3 заземленных концов участков оттяжек, имеющих волновое сопротивление W отз соответственно

Wотз=60(ln x/0,37dрот)

Входное сопротивление заземленных концов

Zвх=jWотзtn2х/

В этом случае ток Iпр в нижних концах заземленных оттяжек 5 соответственно

На рисунке 3 приведены рассчитанные соотношения токов, как функции (X): 1 - ток вдоль опорной мачты, 2 - ток вдоль вибратора, 3 - ток вдоль шунта, образованного заземленными верхними ярусами оттяжек.

На рисунке 4 приведены изменение фазы этих токов, за счет дополнительных вибраторов 5 с противоположным направлением тока и отстоящих от опорной мачты на расстоянии L=0,17÷0,31 длины волны. На рисунке обозначены: 1 - участок с синфазным током Iс, 2 - участок с противофазным током Iпр.

На рисунке 5 приведены интегральные результаты формирования антифединговой диаграммы направленности в вертикальной плоскости: 1-Н/=0,25 тонкий вибратор, 2 - Н/=0,53 тонкий вибратор, 3 - Н/=0,25 антифединговая шлейф - антенна с противотоком на концах верхних ярусов оттяжек, рассчитанные по программе MMANA.

Укороченная многовибраторная вертикальная антенна, состоящая из опорной мачты высотой от 0,17 до 0,31 длины волны, нескольких ярусов оттяжек и излучающих проводов, при этом опорная мачта заземлена, а излучающие провода подключаются в нижней части опорной мачты к собирательному кольцу, к которому подключена питающая линия, отличающаяся тем, что содержится два яруса оттяжек в каждом направлении под углом 120º в горизонтальной плоскости, излучающие провода в каждом направлении соединены с обоими ярусами оттяжек и образуют в вертикальной плоскости не менее трех треугольных вибраторов, общий угол которых от 40 до 50º, причем нижние концы оттяжек короткозамкнуты между собой и заземлены на расстоянии от 0,17 до 0,31 длины волны от опорной мачты, а верхние концы оттяжек соединены с опорной мачтой.



 

Похожие патенты:
Наверх