Всенаправленная кольцевая антенна
Владельцы патента RU 2482579:
Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" (RU)
Изобретение относится к антенной технике, а именно к кольцевым всенаправленным антеннам. Техническим результатом изобретения является способность всенаправленной кольцевой антенны работать при вертикальной и горизонтальной поляризации электромагнитного поля. Всенаправленная кольцевая антенна содержит проволочные петли, равномерно распределенные по кругу и синфазно питаемые от одной коаксиальной линии. Плоскость каждой из проволочных петель кольцевой антенны повернута на угол относительно плоскости, проходящей через вертикальную продольную ось антенны. Угол поворота петель зависит от требуемого соотношения составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Ниже петель установлен усеченный проводящий конус. К вершине конуса гальванически присоединены нижние концы петель, а внутри него проходит линия питания антенны. 1 ил.
Изобретение относится к антенной технике, в частности к кольцевым всенаправленным антеннам.
Широко известны кольцевые антенны, используемые как на коротких, так и на метровых волнах и являющиеся горизонтально поляризованными антеннами с круговым (всенаправленным) излучением. Едва ли не идеальной круговой диаграммой направленности отличается антенна типа «мальтийский крест» (Ротхаммель К., Кришке А. Антенны. Том 2. Минск, ОМО «Наш город» 2001, стр.120). Антенна с успехом использовалась в радиовещательных УКВ ЧМ передатчиках. Однако конструкция ее достаточно сложна из-за использования шлейфов с закорачивающими перемычками, с помощью которых антенна настраивается в резонанс.
Более простую конструкцию имеет другая кольцевая всенаправленная антенна с горизонтальной поляризацией - антенна типа «клеверный лист» (X.Мейнке и Ф.Гундлах. Радиотехнический справочник. Том 1. Госэнергоиздат. Москва, Ленинград, 1961, стр.350).
Она состоит из четырех проволочных петель, повернутых в горизонтальной плоскости на 90° каждая относительно соседней и питаемых синфазно при помощи коаксиальной линии, образованной из мачты в виде фермы квадратного сечения и расположенного внутри проводника. Так как в радиальных частях петель токи направлены в противоположные стороны, их излучение взаимно компенсируется и поле излучения формируется только теми частями петель, которые образуют кольцевой ток. Ввиду того, что эти части петель расположены горизонтально, поле излучения антенны поляризовано горизонтально.
В настоящее время область применения антенн типа «клеверный лист» расширяется в дециметровый и сантиметровый диапазон длин волн, где часто требуется излучение не только горизонтальной поляризации, но и вертикальной. В указанных случаях применения ограниченная возможность излучения электромагнитного поля антенной типа «клеверный лист» только на горизонтальной поляризации является существенным недостатком.
Целью настоящего изобретения является разработка всенаправленной кольцевой антенны, способной работать при горизонтальной и вертикальной поляризации электромагнитного поля.
Указанная цель достигается тем, что всенаправленная кольцевая антенна содержит проволочные петли, равномерно распределенные по кругу и синфазно питаемые от одной коаксиальной линии. Плоскость каждой из проволочных петель кольцевой антенны повернута на угол относительно плоскости, проходящей через вертикальную продольную ось антенны. Угол поворота петель зависит от требуемого соотношения составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Ниже петель установлен усеченный проводящий конус. К вершине конуса гальванически присоединены нижние концы петель, а внутри него проходит линия питания антенны.
На рис.1 представлена конструкция антенны, где 1 - проволочные петли (условно показаны две петли), 2 - проводящий конус, 3 - коаксиальная линия питания.
Проволочные петли антенны, например, восемь штук, равномерно распределены по кругу. Количество петель зависит от требуемой равномерности всенаправленной диаграммы. Плоскость каждой из петель повернута, например, на угол 45° относительно плоскости, проходящей через вертикальную продольную ось антенны. Ниже петель вдоль оси антенны установлен усеченный проводящий конус с углом при вершине, например 90°, и с основанием, не выступающим за пределы антенны, к вершине которого гальванически присоединены нижние концы петель. Верхние концы петель гальванически соединяются с центральным проводом коаксиальной линии питания, проходящей вдоль оси металлического конуса.
Равномерное распределение петель антенны по кругу в горизонтальной плоскости обеспечивает всенаправленное излучение сигнала в зоне углов 360°. За счет того, что петли установлены с поворотом относительно вертикальной продольной оси антенны, токи в излучающих частях антенны формируют поле излучения, имеющее вертикальную и горизонтальную составляющие. Усеченный проводящий конус участвует в качестве дополнительного экрана в формировании круговых диаграмм направленности и улучшает согласование антенны с коаксиальной линией питания. В результате этого антенна имеет достаточно равномерные всенаправленные диаграммы в горизонтальной плоскости и способна работать при горизонтальной и вертикальной поляризации электромагнитного поля, например, у антенны сантиметрового диапазона на частоте 5 ГГц коэффициент равномерности диаграммы направленности при горизонтальной поляризации составил 1,4 дБ, на вертикальной поляризации -2,7 дБ.
Изменяя угол поворота петель, можно получить требуемое соотношение составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризациях.
Таким образом, использование в кольцевой антенне наклонных проволочных петель совместно с усеченным проводящим конусом решает поставленную задачу и обеспечивает достижение требуемого технического результата - способность всенаправленной кольцевой антенны работать при вертикальной и горизонтальной поляризации электромагнитного поля.
Всенаправленная кольцевая антенна горизонтальной и вертикальной поляризации изготовлена, экспериментально проверена и может быть использована в качестве основного элемента маловыступающей антенны.
Всенаправленная кольцевая антенна, содержащая проволочные петли, равномерно распределенные по кругу и синфазно питаемые от одной коаксиальной линии, отличающаяся тем, что плоскость каждой из петель повернута относительно плоскости, проходящей через вертикальную продольную ось антенны, при этом угол поворота петель зависит от требуемого соотношения составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризации, ниже петель установлен усеченный проводящий конус, к вершине которого гальванически присоединены нижние концы петель, а внутри него проходит линия питания антенны.
