Зигзагообразная антенна

 

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств в телевидении и в спутниковых системах связи в метровом и дециметровом диапазонах. Цель: увеличение коэффициента направленного действия. Для этого предлагаемая зигзагообразная антенна, содержащая два основных незамкнутых витка, расположенных в одной плоскости один над другим, повернутых друг другу незамкнутыми концами и соединенных между собой через клеммы линии питания, снабжена двумя дополнительными незамкнутыми витками, каждый из которых повернут относительно рядом расположенного на 90^o, повернутых друг к другу незамкнутыми концами и соединенных между собой, при этом третий и четвертый витки присоединены к клеммам двухпроводной линии питания, длина которой от клемм питания до начала каждого из витков составляет четверть длины электромагнитной волны. Зигзагообразная антенна может отличаться тем, что третий и четвертый виток расположены в той же плоскости, что первый и второй витки. Зигзагообразная антенна может отличаться тем, что третий и четвертый виток расположены в параллельной плоскости относительно первого и второго витка. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств в телевидении, радиовещании и в спутниковых системах связи в метровом и дециметровом диапазоне.

Известна антенна, содержащая четыре витка [1] Эти витки повернуты относительно друг к другу на 90^o, витки последовательно соединены электропроводящими соединительными секциями. Начало первого витка и конец четвертого витка подключены к клеммам двухпроводной линии питания.

Недостатками этой антенны являются сравнительно низкий коэффициент направленного действия (КНД) и малая широкополосность, определяемая малой площадью антенны при большой ее длине, равной сумме длин витков.

Известна зигзагообразная антенна, содержащая два незамкнутых витка, расположенных в одной плоскости один над другим, повернутых друг к другу незамкнутыми концами витка и соединенных между собой через клеммы двухпроводной линии питания [2] Виток может быть выполнен в форме незамкнутого ромба или квадрата.

Недостатком этой антенны является то, что она не позволяет эффективно вести прием-передачу при использовании электромагнитных полей с круговой поляризацией правого и левого направления вращения и поэтому имеет сравнительно низкий КНД.

Целью изобретения является увеличение КНД. Для этого зигзагообразная антенна, содержащая первый и второй незамкнутые витки, расположенные в одной плоскости один над другим, повернутые друг к другу незамкнутыми концами и соединенные между собой через клеммы двухпроводной линии питания, снабжена распределяющей двухпроводной линией питания, третьим и четвертым незамкнутыми витками, расположенными симметрично соответственно между первым и вторым витками, повернутыми друг к другу незамкнутыми концами витка и соединенными между собой, при этом каждый виток повернут относительно соседнего на 90^o, а третий и четвертый виток присоединены к клеммам двухпроводной линии питания через распределяющую двухпроводную линию питания, соединяющую двухпроводную линию питания с началами третьего и четвертого витков, при этом длина распределяющей двухпроводной линии питания составляет четверть длины электромагнитной волны. Дополнительные витки могут быть выполнены в форме незамкнутых квадратов. Кроме того, дополнительные витки расположены в одной и той же плоскости, что первый и второй витки. Третий и четвертый витки могут быть расположены в параллельной плоскости относительно первого и второго витка.

На фиг. 1 показана зигзагообразная антенна; на фиг. 2 направление токов в зигзагообразной антенне.

Зигзагообразная антенна (фиг. 1) содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 незамкнутые витки в форме квадратов. Первый 1 виток расположен над вторым 2 витком. Третий 3 и четвертый 4 витки расположены симметрично относительно первого 1 и второго 2 витков и повернуты относительно их на 90^o. Все витки повернуты незамкнутыми концами к центру антенны.

Концы первого 1 и второго 2 витка присоединены к клеммам 5 и 6 двухпроводной линии 7 питания. Концы третьего 3 и четвертого 4 витков соединены между собой распределяющей двухпроводной линией 8 питания. В центре распределяющей двухпроводной линии 8 питания установлены клеммы 9 и 10, соединенные с клеммами 5 и 6 фидером 11.

Длина распределяющей двухпроводной линии 8 питания от клемм 5 и 6 до клемм 9 и 10 и далее до витков 3 и 4 составляет четверть длины электромагнитной волны. Витки 3 и 4 повернуты в плоскости антенны относительно витков 1 и 2 на 90^o в пространстве и на четверть длины волны или на 90^o по фазе, поэтому излучение антенны обеспечивает работу на круговой поляризации. Каждый виток может быть выполнен в форме незамкнутого ромба.

Зигзагообразная антенна работает следующим образом (фиг. 2).

При подключении генератора (не показан) через двухпроводную линию 7 питания к точкам питания 5 и 6 в ветвях 12 и 13 первого 1 витка, ветвях 14 и 15 второго 2 витка в фиксированный момент времени наводятся точки I₁, I₂, I₃ и I₄, протекающие вдоль ветвей 12, 13, 14 и 15. Поскольку длина ветвей 12, 13, 14 и 15 составляет половину длины электромагнитной волны, то направление токов I₅, I₆, I₇ и I₈ в ветвях 16, 17, 18 и 19 противоположны направлениям токов I₁, I₂, I₃ и I₄ в ветвях 12, 13, 14 и 15. Токи I"₁, I"₂, I"₃, I"₄, I"₅, I"₆, I"₇ и I"₈ взаимно компенсируются, а токи I'₁, I'₂, I'₃, I'₄, I'₅, I'₆, I'₇ и I'₈ формируют поле излучения E₁ и E₂ с линейной поляризацией.

Поля излучения E₃ и E₄ витков 3 и 4 соответственно с ветвями 20-23 и 24-27 аналогично формируют ортогональную поляризацию, сдвинутую по фазе на π/2, в результате формируется поле E₁, E₂, E₃, E₄ с круговой поляризацией.

Распределяющая двухпроводная линия 8 питания длиной от клеммы 5 до 10 и соответственно от 6 до 9 обеспечивает фазовый сдвиг при запитывании витков 3 и 4, ориентированных вдоль горизонтальной оси по фазе π/2 относительно витков 1 и 2, ориентированных вертикально. Две ортогональных в пространстве линейных составляющих, имеющих сдвиг фаз π/2, образуют поле с круговой поляризацией.

Два витка 1 и 2, а так же идентичные витки 3 и 4 антенны расположены в пространстве ортогонально и запитываются относительно линии питания с фазовым сдвигом π/2. Это обеспечивает в направлении, перпендикулярном плоскости антенны, поле эллиптической поляризации при высоком коэффициенте направленного действия (КНД), соответствующем площади антенны, равной 4·(0,5λ)²= λ², где λ длина электромагнитной волны.

Поскольку длина параллельно запитываемых витков 1, 2, 3 и 4 антенны составляет не более 2λ, обеспечивается ее высокая широкополосность на круговой поляризации.

Конструктивно антенна может быть выполнена на однослойной или двухслойной металлизированной плате, в том числе и печатным способом.

При исполнении антенны на двухслойной металлизированной плате (не показано) первый и второй витки находятся на одной ее стороне, третий и четвертый витки на другой стороне. Это конструктивно упрощает сборку антенны, делает ее более дешевой и стойкой к физическим воздействиям. Распределяющая двухпроводная линии питания от клемм 5 и 6 до начала третьего и четвертого витков составляет так же четверть длины электромагнитной волны.

Формула изобретения

1. Зигзагообразная антенна, содержащая первый и второй незамкнутые витки, расположенные в одной плоскости один над другим, повернутые друг другу незамкнутыми концами витка и соединенные между собой через клеммы двухпроводной линии питания, отличающаяся тем, что она снабжена распределяющей двухпроводной линией питания, третьим и четвертым замкнутыми витками, расположенными симметрично относительно первого и второго витков, повернутыми друг к другу незамкнутыми концами витка и соединенных между собой, при этом каждый виток повернут относительно рядом расположенного на 90^o, а третий и четвертый витки присоединены к клеммам двухпроводной линии питания, соединяющую двухпроводную линию питания с началами третьего и четвертого витков, при этом длина распределяющей линии питания составляет четверть длины электромагнитной волны.

2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что третий и четвертый витки выполнен в форме незамкнутого квадрата.

3. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что третий и четвертый витки расположены в той же плоскости, что первый и второй витки.

4. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что третий и четвертый витки расположены в параллельной плоскости относительно первого и второго витков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2