Всенаправленная антенная система

 

Использование: приемопередающая антенна вертикальной поляризации с круговой диаграммой направленности метрового и дециметрового диапазонов волн. Сущность изобретения, система содержит вертикальную опору с поперечным размером, равным (0,18 - 0,24) А, где Я- рабочая длина волны, два плоских рефлектора, установленных в плоскостях, параллельно смещенных относительно плоскости симметрии вертикальной опоры, два волновых шунтовых вибратора, установленных каждый фланцем на соответствующем плоском рефлекторе , и два экрана, установленных в плоскости, проходящей через ось вертикальной опоры под углом 60-70° к указанной плоскости симметрии. Каждый экран выполнен в виде двух одинаковых рамок, вертикальные стороны которых равны каждая длине плеча волнового шунтового вибратора и отстоят от вертикальной опоры на расстоянии (0,2-0,35)Я, а близлежащие стороны соседних рамок соелинены короткозамыкателем. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з H 01 0 21/29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730698/09 (22) 16,08.89 (46) 23.10.92. Бюл, N 39 (71) Государственный союзный проектный институт Министерства связи СССР (72) Н.Б.Аблин и А.А,Гросс (56) Авторское свидетельство СССР

М 1709444, кл. Н 01 Q 21/29, 1989. (54) ВСЕНАПРАВЛЕННАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА (57) Использование; приемопередающая антенна вертикальной поляризации с круговой диаграммой направленности метрового и дециметрового диапазонов волн. Сущность изобретения; система содержит вертикальную опору с поперечным размером, равным (0,18 — 0,24) A., где А — рабочая длина

Изобретение относится к антенной технике, а именно к приемопередающим антеннам центральных станций подвижной радиосвязи на границе СВЧ- и УВЧ-диапазонов.

Известна кольцевая антенна, содержащая вертикальную опору и три равномерно размещенных вокруг этой опоры вертикальных, синфазно запитанных вибратора, расположенных на расстоянии 0,5il друг от д руга.

Однако с увеличением диаметра опоры до (0,2-0,3)А, когда центры вибраторов (точки питания) отстоят от опоры на расстоянии (0,25-0,4)А и на расстоянии 0,вдруг от друга в одном этаже, количество вибраторов в одном этаже для получения равномерности диаграммы направленности (ДН) Е « 3

Еmax

„„5U„„1771G22 А1 волны, два плоских рефлектора, установленных в плоскостях, параллельно смещенных относительно плоскости симметрии вертикальной опоры, два волновых шунтовых вибратора, установленных каждый. фланцем на.соответствующем плоском рефлекторе, и два экрана, установленных в плоскости, проходящей через ось вертикальной опоры под углом 60 — 70 к указанной плоскости симметрии, Каждый экран выполнен в виде двух одинаковых рамок, вертикальные стороны которых равны каждая длине плеча волнового шунтового вибратора и отстоят от вертикальной опоры на расстоянии (0,2 — 0,35) А, а близлежащие стороны соседних рамок сое,чинены короткозамыкателем, 4 ил, дБ должно быть n = 4 — 7, т,е. с увеличением сечения опоры резко увеличивается количество вибраторов в этаже, и если антенная система выполнена многоэтажной, то количество вибраторов в антенне увеличивается пропорционально количеству этажей.

Известна антенна, содержащая опору и два вибратора вертикальной поляризации, установленные на плоских экранах шириной 0,7А, Расстояние от точки питания вибратора до экрана составляет 0,3 А. Экраны установлены на противоположных сторонах опоры.

П ри увеличении расстоя ния между центрами вибраторов (точками питания) и, соответственно, при увеличении расстояния между плоскими экранами необходима мачта сечением не менее 0.3 А. при этом резко увеличивается неравномерность ДН в ори3

1771022 эонтальной плоскости, а при равномерности ДН Е 3 дБ антенная система для

Emax центральной станции не приемлема.

Известна антенная система подвижкой радиотелефонной связи "Алтай-ЗМ", являющаяся многоствольной системой подви>кной связи. Антенные системы устанавливаются на верхней площадке типовых опор трубчатого типа, например, высотой 110 м или на, кровлях высотных зданий. Типовая.антенная система одного ствола состоит из двух четырехэта>кных антенн с пространственнйм разносом (1,5—

2g, установленных на типовой стойке сечением (0,24 х 0,24/ и высотой 12А с вертикально установленными на ее боковых гранях четырьмя типовыми волновыми вибраторами в ка>кдом этаже четырехэтажной антенны. Обычно на верхней площадке башки или на кровле высотного здания устанавливаются 4 или 5 типовых опор с пространственным разносом (5 — 10) Л, Недостатком такой типовой антенной системы подвижной радиотелефонной связи "Алтай-3M", содержащей по четыре вибратора в одном этаже, является ее громоздкость, большой вес, высокая стоимость антенной системы одного ствола, а при установке меньшего количества типовых вибраторов в одном этаже, например двух, размещенных на противоположных гранях типовой опоры сечением (0,24 х

0,24)iL при синфазном питании типовых вибраторов резко увеличивается неравномерность ДН в горизонтальной плоскости, что неприемлемо для центральных стадий радиосвязи.

Наиболее близким к изобретению является всенаправленная антенная система, содержащая первый и второй плоские рефлекторы, закрепленные на вертикальной опоре с поперечным размером, равным (0,18 — 0,24) А. где >. — рабочая длина волны, первый и второй волновые шунтавые вибраторы, установленные своими фланцами на соответству ащих плоских рефлекторах вертикальные металлические пластины шириной (0,05-0,07Р. закрепленные вдоль образующей вертикальной опоры, и вертикальный металлический трос, размещенный на расстоянии (0.25 — 0,4g от поверхности вертикальной опоры и на расстоянии (0,250,5) А от центров волновых шунтовых симметричных вибраторав в плоскости вертикальных металлических пластин, симметричных относительно оси вертикальной опоры, причем вертикальный размер плоского рефлектора равен длине волнового

55 шунтового вибратора, а расстояние от ега внешней кромки до поверхности вертикальной опоры равно (0,1 — 0,25Я, Кроме того, плоские рефлекторы параллельно смещены относительно параллельной им плоскости симметрии вертикальной .опоры и расстояние между центрами волновых шунтовых симметричных вибраторов равно (0,5 — 0,6) Л.

Недостатком такой всенаправленной антенной системы является сложность и громоздкость падьемного устройства, в составную часть конструкции которого входят направляющие металлические пластины и трос автоматической лебедки подьемнаго устройства (с противовесом), используемые как дополнительный экран, улучшающий равномерность ДН в горизонтальной плоскости.

Цель изобретения — улучшение равномерности ДН в горизонтальной плоскости многоэтажной (4-этажной) антенны из двух вибратаров в этаже, установленных на вертикальной опоре диаметром (0,18 — 0,24@.

Эта цель достигается тем, чта в антенной системе, содержащей первый и второй плоские рефлекторы, закрепленные своими вертикальными кромками на вертикальной опоре с поперечным размером, равным (0,18-0,24@, где 1 — рабочая длина волны, первый и второй волновые шунтавые вибраторы, установленные фланцами на соответствующих плоских рефлекторах, и два экрана, установленных в плоскости, проходящей через ось вертикальной опоры, причем вертикальный размер плоского рефлектора равен длине волновога шунтового вибратора, а расстояние ат его внешней кромки до поверхности вертикальной опоры равно (0,1 — 0,25)il, при этом плоские рефлекторы параллельно смещены относительно параллельной им плоскости симметрии вертикальной опоры, а расстояние между центрами волновых шунтовых вибраторов равно.(0.,5.—.0,6g, согласно изобретению каждый из экранов выполнен в виде двух одинаковых рамок, вертикальные стороны которых равны каждая длине плеча волнового шунтовога вибратора и отстоятат вертикальной опоры на расстояние (0.20,35) А, а близлежащие горизонтальные стороны соседних рамок соединены эамыкателем.

На фиг. 1 изображена система из двух

4-этажных антенн на вертикальной опаре диаметром (0,18-0,24@ с плоскими токопроводящими рамками, объединенными кораткозамыкателем; на фиг. 2 — экспериментальные ДН антенны в горизонтальной плоскости одного этажа из двух типовых волно1771022 вых вибраторов в этаже, установленных на опоре диаметром (0,185 — 0,24) А, и парциальные ДН в горизонтальной плоскости каждого вибратора, установленного на фланце, равном длине вибратора: на фиг. 3 — экспериментальные ДН 4-этажной антенны в горизонтальной плоскости с установленными настроенными рамками; на фиг. 4 — эквивалентная схема полуволновых рамок, объединенных перемычкой (замыкателем).

Антенная система содержит первый и второй плоские рефлекторы 1, закрепленные своими вертикальными кромками на вертикальной опоре 2 с поперечным размером (0,18-0,24Я„и первый и второй волновые шунтовые симметричные вибраторы 3, установленные над соответствующими плоскими рефлекторами 1 симметрично относительно оси вертикальной опоры в горизонтальной плоскости, Вибраторы 3 обращены в противоположные стороны. При этом плоские рефлекторы 1 параллельно смещены относительно параллельной им плоскости симметрии вертикальной опоры и расстояние между центрами волновых симметричных вибраторов равно (0,5 — 0,6g.

Длина вертикальных кромок рефлекторов равна длине волнового шунтового симметричного вибратора, а расстояние от внешних кромок до поверхности вертикальной опоры равно (0,1 — 0,25/. Для обслуживания такой антенной системы используется лестница, выполненная в виде плоских металлических рамок 4, объединенных замыкателем

5 и расположенных вдоль всей опоры 2.

Вертикальные стороны рамок равны длине плеча вибратора и отстоят от вертикальной опоры на расстоянии (0,2 — 0.35))., При этом равномерность ДН Е 3 дБ в горизонE max тальной плоскости антенны сохраняется в диапазоне(1 0,125@. Вертикальные части рамок располагаются на расстоянии (0,4—

0,6Я от центров вибраторов.

Антенная система работает следующим образом.

Вертикальные вибраторы 3, расположенные вокруг вертикальной опоры 2, создают в горизонтальной плоскости излучение, которое имеет максимумы и минимумы, не превышающие +3 дБ

Emax (фиг. 2). Зоны интерференции по отношению к центральным осям конструкции, проходящим через центр опоры между вибраторами, находятся под углами 15 — 30 двух сторон по отношению к центральным осям конструкции. Установка настроенных рамок 4 у активных вибраторов 3 оказывает

55 влияние на излучение антенны, причем тем существеннее, чем ближе размеры рамок к резонансным. Такая система настроенных рамок с обьедикением рамок замыкателем образует пассивный шунтовой волновый вибратор, представленный в аиде эквивалентной схемы двухпроводной линии, 3аМкнутые участки двухпроводной линии 1 — 8 и

2 — 3, возбуждаемые за счет пространственной связи, и шунтирующие элементы 1 -9—

10 — 2 и 3-4 — 5 — 6 — 7- 8, наличие которых приводит к трансформации входного сопротивления и эа счет этого — к расширению диапазонности при настройке. Если участки

1 — 8 и 2 — 3 близки к А/2, то короткозамкнутый шлейф 8 — 7 — 4 — 3 пересчитывается к точкам 1 — 2, и тогда схему включения двух. шунтов (шлейфов) можно рассматривать как параллельное включение двух комплексных проводимостей, у которых модуль становится активной величиной, имеющей знак наведенного сопротивления в зависимости от подобранных параметров(размеров) рамок, Путем смещения перемычки шлейфа 9 — 10 осуществляется настройка ДН как на частоте передачи, так и на частоте приема. Токи, возбуждаемые полем вибратора. в вертикальной части рамок вызывают переизлучение, которое при вертикальных размерах рамок, близких к резонансным, увеличивает поле в направлениях минимумов ДН двух вибраторов, и происходит выравнивание

ДН одного этажа за счет синфазного слеже-, ния полей вибраторов и переизлученного поля рамок, Расположением вертикальной части рамок относительно активного волнового вибратора, т.е; изменением расстояния и положением эамыкателя, можно управлять направленными свойствами этажа антенны в горизонтальной плоскости.

Система иэ таких рамок, установленных вдоль всей вертикальной опоры, образует конструкцию, используемую в качестве металлической лестницы при монтаже и обслу>кивании антенной системы.

Формула изобретения

Всенаправленная антенная система, содержащая первый и второй плоские рефлекторы, закрепленные на вертикальной опоре с поперечным размером, равным (0,18 — 0,24/, где А — рабочая длина волны, первый и второй волновые шунтовые вибраторы, установленные фланцами на соответствующих плоских рефлекторах, и два экрана. установленные в плоскости, проходящей через ось вертикальной опоры. причем вертикальный размер плоского рефлектора равен длине шунтового вибратора, а расстояние от его внешней кромки

1771022 до поверхности вертикальной опоры равно (0.1-0,25) il, причем плоские рефлекторы параллельно смещены относительно параллельной им плоскости симметрии вертикальной опоры. а расстояние между 5 центрами волновых аунтовых вибраторов равно (0,5-0,6) А, отличающаяся тем, что, с целью улучшения равномерности диаграммы направленности, каждый иэ экранов выполнен в виде двух одинаковых рамок, вертикальные стороны которых равны каждая длине плеча волнового шунтового вибратора и отстоят от вертикальной опоры на расстоянии (0,2-0,35) 2, а близлежащие горизонтальные стороны соседних рамок соединены короткозамыкателем.

1771022

/д

1771022

t.0

iso

«6vz, 3.

Корректор A.Âoðàâè÷

Редактор Г.Бельская

Заказ 3746 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж 35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", t. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель А.Грасс

Техред M.Mîðãåíòàë Ъ,Осг РМ л ре Эомо

7(о)

e(s)