широкополосная антенна для стационарных и подвижных средств связи

Формула изобретения

Широкополосная антенна для стационарных и подвижных средств связи, содержащая верхний конический излучатель и коаксиальный кабель, центральный проводник которого соединен с вершиной конуса верхнего конического излучателя, а внешний проводник коаксиального кабеля - с противовесной частью, отличающаяся тем, что введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) и нижний конический излучатель, причем соотношение длин образующих конусов конических излучателей составляет 2:1, а углы обоих конических излучателей относительно вертикальной оси конусов равны 45°, при этом ШСУ включено в разрыв коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля и противовесная часть подключены к нижнему коническому излучателю с противоположных концов образующей его конуса.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемая широкополосная антенна относится к области антенной техники и может быть использована в стационарной, носимой и возимой радиоаппаратуре.

Известны всенаправленные диапазонные антенны дискоконусные (A.G. Kandoian, патент США № 2368663), двухконусная широкополосная антенна (Роттхаммель К., Кришке А., Антенны, том 1, М. 2005 г.).

Эти антенны хорошо согласуются по входным сопротивлениям с генераторами в широком диапазоне частот.

Однако они имеют ограничение по коэффициенту усиления мощности вдоль поверхности земли, поэтому их применение ограничивается четырех-шестикратным диапазоном частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является коническая антенна, описанная в книге «Коротковолновые антенны» Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М., Клигер Г.А., Курашов А.Г., М., «Радио и связь», 1985 г., стр.212, принятая за прототип.

На фиг.1 представлен чертеж антенны прототипа, где обозначено: 1 - коаксиальный кабель; 1.1 - центральный проводник коаксиального кабеля; 1.2 - внешний проводник коаксиального кабеля; 2 - конический излучатель; 3 - проводящая плоскость.

Конический излучатель запитывается коаксиальным кабелем 1, центральный проводник 1.1 которого соединен с вершиной конуса 2, а внешний проводник 1.2 - с проводящей плоскостью 3.

Антенна работает в диапазоне частот с шестикратным перекрытием (f_в/f _н=6).

Недостатком устройства-прототипа является снижение коэффициента усиления излучаемой мощности вдоль поверхности земли при расширении диапазона частот.

Для устранения указанных недостатков в широкополосную антенну для стационарных и подвижных средств связи, содержащую верхний конический излучатель и коаксиальный кабель, центральный проводник которого соединен с вершиной конуса верхнего конического излучателя, а внешний проводник коаксиального кабеля - с противовесной частью, согласно изобретению введены широкополосное согласующее устройство (ШСУ) и нижний конический излучатель, причем соотношение длин образующих конусов конических излучателей составляет 2:1, а углы обоих конусных излучателей относительно вертикальной оси конусов - 45 градусов, при этом ШСУ включено в разрыв коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля и противовесная часть подключены к нижнему конусному излучателю с противоположных концов образующей его конуса.

На фиг.2 представлен чертеж предлагаемой антенны, где обозначено: 1 - коаксиальный кабель; 1.1 - центральный проводник коаксиального кабеля; 1.2 - внешний проводник коаксиального кабеля; 2 - верхний конический излучатель с длиной образующей L; 3 - проводящая поверхность (противовесная часть); 4 - нижний конический излучатель с длиной образующей 0,5L; 5 - широкополосное согласующее устройство (ШСУ); 6 - изолятор.

Противовесная часть - это или сплошная проводящая поверхность, или система проводников. На чертеже (фиг.2) в качестве противовесной части изображена проводящая поверхность.

Углы вершин обоих конусов конических излучателей 2 и 4 составляют относительно вертикальной оси каждого конуса 45 градусов. Соотношение длин образующих верхнего 2 и нижнего 4 конусов составляет 2:1.

Конус нижнего конического излучателя 4 является усеченным на величину, равную радиусу коаксиального кабеля, т.к. его образующая подключена к внешнему проводнику кабеля 1.2.

При таких соотношениях углов и длин образующих обоих конусов конических излучателей 2 и 4 сохраняется лепесток в диаграмме направленности в вертикальной плоскости вдоль проводящей поверхности 3, коэффициент усиления которого по мощности колеблется от 3,5 до 11,3 дБ в диапазоне частот с перекрытием по частоте f_в/f_н=75 и более, где f_в - верхняя частота диапазона, f _н - нижняя частота.

Для согласования входного сопротивления антенны с генератором предназначено широкополосное согласующее устройство (ШСУ) 5, которое может быть выполнено, например, как описано в Э.А. Гиллемин «Синтез пассивных цепей», «Связь», М., 1970, стр.82. Изолятор расположен между верхним 2 и нижним 4 коническими излучателями.

Работает предлагаемая антенна следующим образом.

Предлагаемая антенна запитывается коаксиальным кабелем 1 через ШСУ 5, центральный проводник 1.1 которого соединяется с вершиной верхнего конического излучателя 2, а внешний проводник 1.2 - с нижним коническим излучателем 4. Распределение токов на верхнем 2 и нижнем 4 коническими излучателями создает электромагнитное поле, главный лепесток диаграммы направленности которого располагается вдоль поверхности земли в широком диапазоне частот, так, соотношение f_в/f_н (верхняя частота/нижняя частота рабочего диапазона) составляет более 75.

Таким образом, предлагаемая антенна существенно расширяет диапазон частот до 75 и более раз, сохраняя при этом излучаемую мощность вдоль поверхности земли.