Антенно-фидерное устройство для работы пространственными волнами в широком диапазоне частот

Предполагаемая полезная модель относится к техники связи и может быть использована для работы с подвижными и носимыми радиосредствами связи.

Техническим результатом является обеспечение непрерывной работы приемо-передающего радиосредства в широком диапазоне частот.

Для этого в антенно-фидерное устройство введены диэлектрическая планка и широкополосный низкочастотный согласующий блок, закрепленные на опоре; распределительный блок, два широкополосных низкочастотных развязывающих блока, два широкополосных высокочастотных согласующих блока, двухпроводная низкочастотная фидерная линия, а также первый и второй коаксиальные кабели, протянутые от распределительного блока до диэлектрической планки, и после сгиба переходящие в соответствующие первую и вторую части симметричного горизонтального вибратора, содержащие соответствующие первый и второй излучатели, образованные оплетками первого и второго коаксиальных кабелей, и соответствующие третий и четвертый излучатели, образованные продолжением внутренних жил первого и второго коаксиальных кабелей.

Предлагаемая полезная модель относится к технике радиосвязи и может быть использована для установки на переносных и подвижных узлах связи.

Известны антенны в виде симметричных горизонтальных вибраторов с наклонными лучами для работы пространственными волнами, описанные в книге Г.А.Лаврова, А.С.Князева "Приземные и подземные антенны", М., "Советское радио", 1965 г., стр.324, рис.YI.3.4), а также в книге В.З.Захарова, П.Ф.Левчука, Ю.К.Муравьева, П.В.Слюсарева, В.П.Серкова, М.В.Спиридонова "Характеристики антенн для радиосвязи". Л., 1967 г, стр.23-30.

Недостатком таких антенн является необходимость изменения высоты подвеса и длины наклонных лучей при смене частот, что связано с условиями прохождения пространственных волн в зависимости от состояния ионосферы, которое, в свою очередь, зависит от времени суток, времени года, активности солнца и других факторов. Изменение высоты антенны и длины лучей занимает значительное время, и, следовательно, на этот период будет отсутствовать радиосвязь.

В качестве прототипа выбрана антенна, работающая в широком диапазоне частот и подключаемая к радиостанции Р-168-5 KB, разработанной Воронежским НИИ связи и выпускаемой отечественной промышленностью. Описание антенны-прототипа приведено в инструкции по эксплуатации "Радиостанция Р-168-5 KB ИТНЯ.464511.016 ИЭ." ВНИИС, Воронеж, 1994 г. на стр.9, 21, 22, 80.

На фиг.1 представлена схема антенны - прототипа, где обозначено:

1 - опора (мачта);

2 - симметричный горизонтальный вибратор;

2 ₁ - 2₂ - первая и вторая части симметричного горизонтального вибратора 2;

3₁ - 3₁₂ - первый,..., двенадцатый изоляторы;

4₁ - 4₆ - первый,..., шестой тросы (фалы);

5₁ - 5 ₆ - первый,..., шестой фиксирующие колья;

6 - радиосредство;

7₁, 7₂ -двухпроводная симметричная фидерная линия;

8₁, 8₂ - первый и второй излучатели (лучи);

9₁, 9₂ - третий и четвертый излучатели (лучи);

10₁ , 10₂ - пятый и шестой излучатели (лучи).

Антенна - прототип содержит установленную перпендикулярно поверхности земли опору (мачту) 1, симметрично которой над поверхностью земли расположены первая 2₁ и вторая 2 ₂ части симметричного горизонтального вибратора 2, содержащие сменные пары излучателей: первый 8₁ и второй 8₂ (или третий 9₁ и четвертый 9₂, или пятый 10 ₁ и шестой 10₂), натянутые под острым углом наклона к линии горизонта с помощью соответствующих первого 4₁ - шестого 4₆ тросов (фалов), которые нижними концами прикреплены к земле с помощью соответствующих первого 5₁ - шестого 5 ₆ фиксирующих кольев. При этом, верхние концы первого 8 ₁ и второго 8₂ (или третьего 9 ₁ и четвертого 9₂, или пятого 10 ₁ и шестого 10₂) излучателей прикреплены к опоре 1 на необходимой высоте - 11, 9 и 4 м соответственно с помощью соответствующих седьмого 3₇ - двенадцатого 3₁₂ изоляторов, а нижние концы - закреплены на соответствующих первом 4₁ -шестом 4₆ тросах с помощью соответствующих первого 3₁ - шестого 3₆ изоляторов.

Верхние концы указанных выше пар излучателей через двухпроводную симметричную фидерную линию 7 ₁, 7₂. соединяются с соответствующими первым и вторым выходами радиосредства 6, которые также являются и его входами.

Антенна-прототип работает следующим образом.

В режиме передачи сигналы с первого и второго выходов радиосредства 6 по двухпроводной симметричной фидерной линии 7 ₁, 7₂ поступают на соответствующие первую 2₁ и вторую 2₂ части симметричного горизонтального вибратора 2, в которые установлены только те парные излучатели, которые предназначены для работы в данном диапазоне частот, при этом другие излучатели удаляются, так как их присутствие искажает диаграмму направленности антенны. Причем, длина излучателей и высота подвеса излучателей к опоре 1 зависят от диапазона рабочих частот радиосредства 6.

Чем выше диапазон рабочих частот, тем больше высота повеса и длина излучателей симметричного горизонтального вибратора.

На высоте 11м опоры 1 устанавливаются первый 8 ₁ и второй 8₂ излучатели, состоящие из отрезков провода длиной 25 м каждый.

На высоте 9 м опоры 1 устанавливаются третий 9₁ и четвертый 9₂ излучатели, состоящие из отрезков провода длиной 13м каждый.

На высоте 4м опоры 1 устанавливаются пятый 10₁ и шестой 10₂ излучатели, состоящие из отрезков провода длиной 6 м каждый.

В режиме приема сигналы с симметричного горизонтального вибратора 2 через двухпроводную симметричную фидерную линию 7 ₁, 7₂ поступают на первый и второй входы радиосредства 6 соответственно.

Недостатком антенны - прототипа является то, что для работы в широком диапазоне частот необходимо производить ручную переустановку излучателей симметричного горизонтального вибратора в зависимости от рабочей частоты, что приводит к большой затрате времени на опускание и подъем мачты и переключение излучателей антенны.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее установленную перпендикулярно поверхности земли опору, симметрично которой над поверхностью земли под острым углом наклона к линии горизонта расположены первая и вторая части симметричного горизонтального вибратора, введены широкополосный низкочастотный

согласующий блок и диэлектрическая планка, закрепленные на опоре;

распределительный блок, первый и второй широкополосные низкочастотные развязывающие блоки, первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки, а также двухпроводная низкочастотная симметричная фидерная линия и первый и второй коаксиальные кабели. При этом, первый и второй низкочастотные выходы распределительного блока, которые также являются и его входами, через двухпроводную низкочастотную симметричную фидерную линию соединены с соответствующими первым и вторым входами широкополосного низкочастотного согласующего блока, которые также являются и его выходами. Первый и второй выходы широкополосного низкочастотного согласующего блока, которые также являются и его входами, соединены с оплетками соответствующих первого и второго коаксиальных кабелей, одни концы которых через широкополосные низкочастотные развязывающие блоки внутренними жилами соединены с соответствующими третьим и четвертым высокочастотными выходами распределительного блока, которые также являются и его входами, а другие концы первого и второго коаксиальных кабелей закреплены на диэлектрической планке, после чего сгибы первого и второго коаксиальных кабелей образуют соответствующие первую и вторую части симметричного горизонтального вибратора, которые содержат последовательно расположенные соответствующие первый и второй, третий и четвертый излучатели, между которыми расположены соответствующие первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки. Причем, третий и четвертый высокочастотные выходы распределительного блока, которые также являются и его входами, через двухпроводную высокочастотную симметричную фидерную линию, образованную внутренними жилами соответствующих первого и второго коаксиальных кабелей, соединены с входами соответствующих первого и второго широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их выходами. Первые выходы широкополосных

высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с нижними концами соответствующих первого и второго излучателей, образованных оплетками первого и второго коаксиальных кабелей соответственно, а вторые выходы широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с верхними концами соответствующих третьего и четвертого излучателей, образованных продолжением внутренних жил первого и второго коаксиальных кабелей соответственно.

На фиг.2 представлена схема предлагаемого устройства, где обозначено:

1 - опора (мачта);

2 - симметричный горизонтальный вибратор;

2₁ - 2₂ - первая и вторая части симметричного горизонтального вибратора 2;

3₁, 3₂ - первый и второй изоляторы;

4₁, 4 ₂ - первый и второй тросы (фалы);

5 ₁, 5₂ - первый и второй фиксирующие колья;

6 - радиосредство;

7₁ 7₂ -двухпроводная симметричная фидерная линия;

8₁, 8₂ - первый и второй коаксиальные кабели;

9 ₁ 9₂ - внутренние жилы первого 8 ₁ и второго 8₂ коаксиальных кабелей;

10 - распределительный блок;

11 - широкополосный низкочастотный согласующий блок;

12₁, 12 ₂ - первый и второй широкополосные низкочастотные развязывающие блоки;

13₁, 13₂ - первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки;

14₁, 14₂ - первый и второй излучатели;

15₁ , 15₂ - третий и четвертый излучатели;

16 - диэлектрическая планка;

17₁ , 17₂ - двухпроводная низкочастотная симметричная фидерная линия.

Предлагаемая полезная модель содержит следующие функциональные связи и соединения. Перпендикулярно поверхности земли установлена опора (мачта) 1, на верху которой закреплена диэлектрическая планка 16, под которой на опоре 1 закреплен широкополосный низкочастотный согласующий блок 11.

Первый и второй выходы радиосредства 6, которые также являются и его входами, через двухпроводную симметричную фидерную линию 7₁ , 7₂ соединены с соответствующими первым и вторым входами распределительного блока 10, которые также являются и его выходами.

Первый и второй низкочастотные выходы распределительного блока 10, которые также являются, и его входами, через двухпроводную низкочастотную симметричную фидерную линию 17 ₁, 17₂ соединены соответственно с первым и вторым входами широкополосного низкочастотного согласующего блока 11, которые также являются и его выходами.

Третий и четвертый высокочастотные выходы распределительного блока 10, которые также являются и его входами, соединены с соответствующими внутренними жилами 9₁ первого 8 ₁ и 9₂ второго 8₂ коаксиальных кабелей, которые протянуты через первый 12 ₁ и второй 12₂ низкочастотные развязывающие блоки и закреплены на диэлектрической планке 16, после чего сгибы первого 12₁ и второго 12 ₂ коаксиальных кабелей образуют соответствующие первую 2₁ и вторую 2₂ части симметричного горизонтального вибратора 2, зафиксированые над поверхностью земли под острым углом наклона к линии горизонта симметрично опоре 1 с помощью соответствующих первого 4 ₁ и второго 4₂ тросов, которые нижними концами прикреплены к земле с помощью соответствующих первого 5₁ и второго 5₂ фиксирующих кольев.

Первая 2₁ и вторая 2 ₂ части симметричного горизонтального вибратора 2 содержат последовательно расположенные соответствующие первый 14 ₁ и второй 14₂ излучатели, образованные внешними оплетками соответствующих первого 8₁ и второго 8₂ коаксиальных кабелей, и соответствующие третий 15₁ и четвертый 15 ₂ излучатели, образованные продолжением внутренних жил соответствующих первого 8₁ и второго 8 ₂ коаксиальных кабелей, между которыми расположены соответствующие первый 13₁ и второй 13₂ широкополосные высокочастотные согласующие блоки.

При этом, третий и четвертый высокочастотные выходы распределительного блока 10, которые также являются и его входами, через двухпроводную высокочастотную симметричную фидерную линию, образованную соответствующими внутренними жилами 9₁ первого 8 ₁ и 9₂ второго 82 коаксиальных кабелей, соединены с входами соответствующих первого 13 ₁ и второго 13₂ широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их выходами. Первые выходы первого 13₁ и второго 13 ₂ широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с нижними концами соответствующих первого 14₁ и второго 14 ₂ излучателей, а вторые выходы первого 13 ₁ и второго 13₂ широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с верхними концами третьего 15₁ и четвертого 15₂ излучателей, нижние концы которых с помощью соответствующих первого 3₁ и второго 3₂ изоляторов закреплены на соответствующих первом 4₁ и втором 4₂ тросах.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В режиме передачи широкополосный сигнал с первого и второго выходов радиосредства 6 через двухпроводную симметричную фидерную линию 7₁, 7₂ поступает на соответствующие первый и второй входы распределительного блока 10, где происходит распределение по частоте. Сигналы более низких частот коммутируются на первый и второй выходы, а

сигналы более высоких частот - на третий и четвертый выходы распределительного блока 10.

С первого и второго низкочастотных выходов распределительного блока 10 низкочастотные сигналы через двухпроводную низкочастотную симметричную фидерную линию 17₁, 17 ₂ поступают на соответствующие первый и второй входы широкополосного низкочастотного согласующего блока 11, с первого и второго выходов которого низкочастотные сигналы поступают на соответствующие первый 14₁ и второй 14₂ излучатели, образованные участками оплеток соответствующих первого 8₁ и второго 8₂ коаксиальных кабелей, ограниченных с одной стороны диэлектрической планкой 16, а с другой стороны - соответствующими первым 13 ₁, и вторым 13₂ широкополосными высокочастотными согласующими блоками.

Широкополосный низкочастотный согласующий блок 11 предназначен для согласования входного волнового сопротивления низкочастотной симметричной фидерной линии 17 ₁, 17₂ с входными низкочастотными сопротивлениями первого 14₁ и второго 14 ₂ излучателей, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия низкочастотной симметричной фидерной линии 17 ₁, 17₂.

С третьего и четвертого высокочастотных выходов распределительного блока 10 высокочастотные сигналы через двухпроводную высокочастотную симметричную фидерную линию, образованную соответствующими жилами 9 ₁ первого 8₁ и 8₂ второго 8₃ коаксиальных кабелей, поступают на входы первого 13₁ и второго 13 ₃ широкополосных высокочастотных согласующих блоков, предназначенных для согласования волновых сопротивлений первого 8 ₁ и второго 8з коаксиальных кабелей с входными высокочастотными сопротивлениями соответствующих первого 14₁ и второго 14₃, третьего 15 ₁ и четвертого 15₃ излучателей, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия высокочастотной симметричной фидерной линии. С первых выходов первого 13 ₁ и второго 13₂ широкополосных высокочастотных согласующих блоков сигналы поступают на

9 соответствующие первый 14₁ и второй 14₂ излучатели, а со вторых выходов -на соответствующие третий 15 ₁ и четвертый 15₂ излучатели.

Чтобы токи низкой частоты с выходов широкополосного низкочастотного согласующего блока 11 не проникали через оплетки соответствующих первого 8₁ и второго 8₂ коаксиальных кабелей к внутренним жилам 9₁ первого 8₁ и 9₁ второго 8₂ коаксиальных кабелей, установлены соответствующие первый 12₁ и второй 12 ₂ широкополосные низкочастотные развязывающие блоки, которые конструктивно могут быть выполнены в виде катушек индуктивностей, намотанных на диэлектрический сердечник или на магнитные кольца, а также нанизыванием магнитных колец на первый 8 ₁ и второй 8₂ коаксиальные кабели.

В режиме приема информация с симметричного горизонтального вибратора 2 поступает к радиосредству 6.

Таким образом, предлагаемое антенно-фидерное устройство обеспечивает непрерывную прием и передачу информации в широком диапазоне частот, работая пространственными волнами.

Антенно-фидерное устройство для работы пространственными волнами в широком диапазоне частот, содержащее установленную перпендикулярно поверхности земли опору, симметрично которой над поверхностью земли под острым углом наклона к линии горизонта расположены первая и вторая части симметричного горизонтального вибратора, отличающееся тем, что введены широкополосный низкочастотный согласующий блок и диэлектрическая планка, закрепленные на опоре, распределительный блок, первый и второй широкополосные низкочастотные развязывающие блоки, первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки, а также двухпроводная низкочастотная симметричная фидерная линия и первый и второй коаксиальные кабели, при этом первый и второй низкочастотные выходы распределительного блока, которые также являются и его входами, через двухпроводную низкочастотную симметричную фидерную линию соединены с соответствующими первым и вторым входами широкополосного низкочастотного согласующего блока, которые также являются и его выходами, первый и второй выходы широкополосного низкочастотного согласующего блока, которые также являются и его входами, соединены с оплетками соответствующих первого и второго коаксиальных кабелей, одни концы которых через широкополосные низкочастотные развязывающие блоки внутренними жилами соединены с соответствующими третьим и четвертым высокочастотными выходами распределительного блока, которые также являются и его входами, а другие концы первого и второго коаксиальных кабелей закреплены на диэлектрической планке, после чего сгибы первого и второго коаксиальных кабелей образуют соответствующие первую и вторую части симметричного горизонтального вибратора, которые содержат последовательно расположенные соответствующие первый и второй, третий и четвертый излучатели, между которыми расположены соответствующие первый и второй широкополосные высокочастотные согласующие блоки, причем третий и четвертый высокочастотные выходы распределительного блока, которые также являются и его входами, через двухпроводную высокочастотную симметричную фидерную линию, образованную внутренними жилами соответствующих первого и второго коаксиальных кабелей, соединены с входами соответствующих первого и второго широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их выходами, первые выходы широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с нижними концами соответствующих первого и второго излучателей, образованных оплетками первого и второго коаксиальных кабелей соответственно, а вторые выходы широкополосных высокочастотных согласующих блоков, которые также являются и их входами, соединены с верхними концами соответствующих третьего и четвертого излучателей, образованных продолжением внутренних жил первого и второго коаксиальных кабелей соответственно.