коллинеарная антенная система бикоаксиальных полуволновых вибраторов

Формула изобретения

Коллинеарная антенная система полуволновых вибраторов, содержащая несущую металлическую трубу, на которой расположены n полуволновых вибраторов, причем нижнее плечо каждого полуволнового вибратора выполнено в виде цилиндра длиной, равной четверти средней длины волны рабочего диапазона частот, соединенного в верхней части с несущей металлической трубой, отличающаяся тем, что полуволновые вибраторы выполнены бикоаксиальными, верхнее плечо каждого полуволнового вибратора выполнено из двух коаксиально расположенных цилиндров, длина которых равна четверти средней длины волны рабочего диапазона частот, второй цилиндр верхнего плеча полуволнового вибратора соединен с нижней частью первого внутреннего цилиндра, который в верхней части соединен с несущей металлической трубой.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано, например, в радиотелефонной связи.

Известно антенное устройство с эффектом разнесения для мобильной станции связи (заявка Японии N 1-51204, H 01 Q 21/10), содержащее соосно расположенные две антенны.

Недостатком этого устройства является взаимное влияние антенн, а конструкция антенного устройства не позволяет построить устройство на большее количество антенных элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является антенная система, описанная в книге М.В.Вершков. Садовые антенны. Л.: Судостроение, 1979, с. 170, 173, 174, принятая за прототип.

На фиг. 1 представлен чертеж антенной системы-прототипа, где обозначено:

1 - верхний цилиндр вибратора,

2 - изолятор,

3 - нижний цилиндр вибратора,

4 - точки запитки,

5 - несущая труба.

Коллинеарная антенная система содержит грозозащитные коаксиальные полуволновые вибраторы 3, размещенные на общей несущей металлической трубе 5.

Плечи этих вибраторов выполнены из двух коаксиальных металлических цилиндров 1 и 3. Цилиндры соединены в верхней части с несущей трубой 5.

Питание вибратора осуществляется коаксиальной линией, центральный проводник которой соединен с верхним плечом вибратора.

Длина цилиндров равна четверти средней длины волны рабочего диапазона частот, поэтому внутренняя поверхность верхнего 1 и нижнего 3 цилиндров вместе с наружной поверхностью несущей трубы 5 выполняет роль металлических изоляторов 2, препятствующих затеканию токов на несущую трубу со стороны разкороченных концов плеч вибраторов.

Недостатком устройства-прототипа является то, что происходит затекание токов на поверхность несущей трубы со стороны верхних цилиндров вибраторов, а это приводит к несимметрии полуволновых излучателей, вызванной различными токами, протекающими по плечам вибраторов. Различие токов и их распределение по плечам вибраторов обусловлено тем, что ток верхнего плеча протекает не только по поверхности цилиндра, но и по внешней поверхности несущей трубы до нижнего цилиндра соседнего вибратора. Устранение несимметрии токов методом сближения вибраторов в системе приводит к значительному влиянию их друг на друга. В связи с этим коэффициент стоячей волны (КСВ) вибраторов, входящих в систему, на одинаковых частотах изменяется в пределах 1,8 - 3,0, диаграмма направленности в вертикальной плоскости становится многолепестковой, неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости достигает 4 дБ, а коэффициент связи между отдельными вибраторами системы не превышает 15 - 16 дБ.

Для устранения указанных недостатков в антенной системе, содержащей несущую металлическую трубу, на которой расположены n полуволновых вибраторов, нижнее плечо каждого вибратора выполнено в виде цилиндра, длина которого равна четверти средней длины волны рабочего диапазона частот и соединенного в верхней части с несущей трубой, верхнее плечо каждого вибратора выполнено из двух коаксиально расположенных цилиндров.

На фиг. 2 приведен чертеж предлагаемой антенной системы, где обозначено:

1 - нижний цилиндр вибратора,

2 - первый цилиндр верхнего плеча,

3 - второй цилиндр верхнего плеча,

4 - точки запитки,

5 - несущая труба.

Предлагаемая антенная система содержит несущую трубу 5, на которой расположены n антенных элементов, представляющих собой бикоаксиальные полуволновые вибраторы, у которых верхнее плечо выполнено из двух коаксиально расположенных цилиндров 2 и 3, а нижнее плечо выполнено из одного цилиндра 1. Первый цилиндр 2 имеет длину, равную четверти средней длины волны и в верхней части соединен с несущей металлической трубой 5. Второй цилиндр верхнего плеча 3 имеет ту же длину и соединен с нижней частью первого внутреннего цилиндра 2.

Внутренняя поверхность первого цилиндра 2 образует с наружной поверхностью несущей трубы металлический изолятор. Внешняя поверхность первого цилиндра 2 и внутренняя поверхность второго цилиндра 3 также образуют металлический изолятор, препятствующий затеканию токов на наружную поверхность несущей трубы 5.

Отличительной особенностью бикоаксиального вибратора от коаксиального является полная симметрия токов на его плечах. Устранение затекания токов на несущую трубу позволяет размещать вибраторы в системе на любом расстоянии, обеспечивая высокую степень развязки вибраторов в системе и стабильность основных параметров.

Предлагаемое техническое решение снимает степень взаимного влияния вибраторов друг на друга, что обеспечивает изменение КСВ в пределах не более 1,4 - 1,5, исключает многолепестковость диаграммы направленности в вертикальной плоскости при неравномерности диаграммы направленности в горизонтальной плоскости не более 1 дБ и снижает коэффициент связи между вибраторами до уровня 27 - 28 дБ.

Патентообладатель - Воронежский НИИ связи.