Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в приемопередающей радиоаппаратуре, преимущественно в средневолновых и коротковолновых системах радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении мощности излучения при сохранении малых габаритов антенны. Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна состоит из схемы настройки и согласования и коаксиального излучателя. Схема настройки и согласования содержит настроечные катушки индуктивности L1-LN+2, настроечные конденсаторы переменной емкости C1-CN+2, разделительный конденсатор Ср, трансформатор Тр. Коаксиальный излучатель состоит из N+1 коаксиальных рамок, соединенных между собой на концах оболочками электрически так, что образуется общая оболочка. Коаксиальный излучатель подключен к настроечным конденсаторам переменной емкости C1-CN+2 общей оболочкой и внутренними проводниками каждой рамки в отдельности с одного конца и к настроечным катушкам индуктивности L1-LN+2 - с другого. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в приемопередающей радиоаппаратуре, преимущественно в средневолновых и коротковолновых системах радиосвязи.

Известны малогабаритные резонансные рамочные антенны [Ротхаммель К., Кришке А. Энциклопедия антенн.: Пер. с нем. - М.: ДКМ Пресс, 2011], излучающий элемент которых представляет собой один или несколько витков проводника, подключенного к схеме настройки и согласования, состоящей из ряда последовательных и параллельных перестраиваемых реактивных элементов.

Данные антенны из-за малой индуктивности рамок сложны в настройке и согласовании с питающим фидером, имеющим относительно низкое волновое сопротивление, и, как правило, имеют недостаточную полосу перестройки.

Известна рамочно-лучевая антенна [Патент на полезную модель RU №92574, МПК H01Q 19/00, опубл. 20.03.2010], содержащая вертикально расположенную рамку с коаксиально расположенным в ней проводником, наружный проводник рамки и внутренний проводник подключены к конденсаторам настройки С-1 и С-2 и образуют два связанных контура, при этом контур, образованный наружным проводником и конденсатором С-2, соединен с лучами, образуя вместе с ними рамочно-лучевую антенну.

Недостатком антенны является наличие лучевых частей, увеличивающих габариты, и то, что контур, образованный внутренним проводником и конденсатором С-2, не подключен к фидеру и напрямую не участвует в передачи энергии между антенной и приемопередатчиком.

Наиболее близкой заявляемой является малогабаритная резонансная рамочная антенна, состоящая из коаксиального излучателя и схемы настройки и согласования [Lloyd Butler. A Crossed Field Loop Antenna for 3.5 MHz. URL: http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/XFieldLoop.pdf, (оригинальная статья опубликована в журнале “Amateur Radio”, май-июнь 2003)]. Внутренний проводник и оболочка коаксиального излучателя настраиваются на резонансную частоту катушками индуктивности L1, L2 и конденсаторами переменной емкости C1, С2 схемы настройки и согласования. Излучатель антенны выполнен в виде коаксиальной рамки и подключен к схеме настройки и согласования с одного конца оболочкой к L1, внутренним проводником - к L2, с другого конца оболочкой - к C1, а внутренним проводником - к С2.

Недостатком данного решения является невозможность повышения эффективности антенны с одновитковым излучателем без увеличения габаритов антенны.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности малогабаритной резонансной рамочной коаксиальной антенны при сохранении малых габаритов.

Указанный технический результат достигается тем, что в малогабаритной резонансной рамочной коаксиальной антенне, состоящей из коаксиального излучателя и схемы настройки и согласования, включающей настроечные катушки индуктивности, подключенные с одного конца коаксиального излучателя, настроечные конденсаторы переменной емкости, подключенные с другого конца коаксиального излучателя, разделительный конденсатор и трансформатор, причем один из настроечных конденсаторов включен между оболочкой коаксиального излучателя и заземлением, второй настроечный конденсатор включен между внутренним проводником коаксиального излучателя и разделительным конденсатором, одна катушка индуктивности включена между внутренним проводником коаксиального излучателя и заземлением, другая катушка индуктивности включена между оболочкой коаксиального излучателя и разделительным конденсатором, согласно заявленному изобретению коаксиальный излучатель дополнительно содержит N параллельных коаксиальных рамок, намотанных в один или несколько витков так, что с одного конца излучателя оболочки рамок электрически соединены друг с другом, а между внутренними проводниками и заземлением включены дополнительно N настроечных катушек индуктивности, с другой стороны коаксиального излучателя оболочки рамок электрически также соединены друг с другом, а между внутренними жилами и разделительным конденсатором включены дополнительно N настроечных конденсаторов переменной емкости.

В малогабаритной резонансной рамочной коаксиальной антенне в качестве катушек индуктивности могут быть использованы вариометры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

Фиг. 1 - функциональная схема антенны;

Фиг. 2 - график зависимости действующей высоты антенны для случаев с различным числом параллельно включенных рамок.

На фиг. 1 L1-LN+2 - настроечные катушки индуктивности, C1-CN+2 - настроечные конденсаторы переменной емкости, Ср - разделительный конденсатор, Тр - трансформатор, S1 - выход фидера, N+1 - количество рамок. Коаксиальный излучатель антенны состоит из нескольких коаксиальных рамок, соединенных между собой на концах оболочками электрически так, что образуется общая оболочка. Коаксиальный излучатель подключен к настроечным конденсаторам переменной емкости C1-CN+2 общей оболочкой и внутренними проводниками каждой рамки в отдельности с одного конца и к настроечным катушкам индуктивности L1-LN+2 - с другого.

Каждая рамка в отдельности представляет собой коаксиальный излучатель, внутренний проводник и оболочка которого настраиваются синфазно, за счет чего на внутренней поверхности оболочки происходит наведение тока током внутреннего проводника. Ток на внутренней поверхности оболочки затекает на внешнюю поверхность оболочки, увеличивая синфазный ток на ней. Настроечные конденсаторы переменной емкости C1-CN+2 последовательно настраивают антенну на резонансную частоту в рабочем диапазоне так, чтобы токи, проводимые внутренними проводниками и общей оболочкой, имели одну фазу. За счет суммирования токов на оболочке каждой рамки в отдельности происходит увеличение тока на общей оболочке коаксиального излучателя.

Использование вариометров вместо катушек индуктивности L1-LN+2 позволяет, меняя значения индуктивности, расширить диапазон перестройки резонансной частоты антенны.

Эффективность малогабаритной антенны определяется параметрами мощность излучения, действующая высота. Ниже приведен расчет мощности излучения рамочной коаксиальной антенны, излучатель которой состоит из нескольких рамок. Мощность излучения пропорциональна силе тока излучения (тока на внешней поверхности оболочки излучателя) и сопротивлению излучения:

,

где IΣ - сила тока излучения на общей оболочке, РΣ - мощность излучения, RΣ - сопротивление излучения.

Элементы схемы настройки и согласования настраивают контуры, содержащие внутренний проводник излучателя и оболочку так, чтобы токи в них имели одну фазу. Тогда ток, текущий по внутреннему проводнику, наводит ток на внутренней поверхности оболочки коаксиального излучателя, который затекает на внешнюю поверхность оболочки, увеличивая ток на ней.

Ток на общей оболочке антенны, состоящей из нескольких коаксиальных идентичных рамок, будет равен сумме токов на оболочках каждой рамки в отдельности:

,

где Ii - ток на каждой рамке в отдельности, М - общее количество рамок.

Следовательно,

.

Таким образом, параллельное соединение рамок увеличивает мощность излучения.

Проведены эксперименты в поле колец Гельмгольца, имитирующем поле дальней зоны, в которое помещалась антенна [Магнитное поле колец Гельмгольца // в кн. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Часть II. - 1963, С. 233-237], которые позволили сравнить эффективность (по параметру «действующая высота» hД) средневолновых антенн по заявленному изобретению для излучателя из одной, двух, трех и четырех параллельных рамок. Результаты, представленные на графике на фиг. 2, нормированы относительно действующей высоты для антенны с излучателем из одной рамки. Из результатов экспериментов следует, что с увеличением числа параллельных рамок, согласованных по вышеизложенной схеме, происходит заметный рост эффективности антенны.

Таким образом, проведенные эксперименты подтверждают выводы из ранее приведенных зависимостей, что говорит о том, что заявленное изобретение позволяет повысить эффективность малогабаритной резонансной рамочной коаксиальной антенны.

1. Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна, состоящая из коаксиального излучателя и схемы настройки и согласования, включающей настроечные катушки индуктивности, подключенные с одного конца коаксиального излучателя, настроечные конденсаторы переменной емкости, подключенные с другого конца коаксиального излучателя, разделительный конденсатор и трансформатор, причем один из настроечных конденсаторов включен между оболочкой коаксиального излучателя и заземлением, второй настроечный конденсатор включен между внутренним проводником коаксиального излучателя и разделительным конденсатором, одна катушка индуктивности включена между внутренним проводником коаксиального излучателя и заземлением, другая катушка индуктивности включена между оболочкой коаксиального излучателя и разделительным конденсатором, отличающаяся тем, что коаксиальный излучатель дополнительно содержит N параллельных коаксиальных рамок, намотанных в один или несколько витков так, что с одного конца излучателя оболочки рамок электрически соединены друг с другом, а между внутренними проводниками и заземлением включены дополнительно N настроечных катушек индуктивности, с другой стороны коаксиального излучателя оболочки рамок электрически также соединены друг с другом, а между внутренними жилами и разделительным конденсатором включены дополнительно N настроечных конденсаторов переменной емкости.

2. Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве катушек индуктивности использованы вариометры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к малогабаритной сверхнаправленной антенне ВЧ диапазона с кардиоидной диаграммой направленности (ДН), предназначенной для использования в конструкциях малогабаритных направленных антенных систем, включая ФАР ВЧ диапазона.

Использование: для передающей или приемной антенны летательного аппарата в дециметровом диапазоне длин волн. Сущность изобретения заключается в том, что вибраторная антенна содержит излучатель, размещенный над экраном, коаксиальный соединитель, размещенный под экраном и включающий центральный проводник, при этом вдоль продольной оси антенны дополнительно установлен корпус антенны, в котором между излучателем и коаксиальным соединителем установлено согласующее устройство, включающее центральный проводник и изолятор, расположенный между корпусом антенны и центральным проводником, при этом излучатель и центральные проводники согласующего устройства и коаксиального соединителя выполнены за одно целое, излучатель и часть корпуса антенны, расположенная над экраном, опрессованы радиопрозрачным теплозащитным материалом, а корпус антенны выполнен с возможностью фиксирования в экране, часть корпуса антенны, расположенная под экраном, выполнена в виде внешнего контакта коаксиального соединителя.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в УВЧ- и СВЧ-диапазонах. Технический результат - многократное использование площади, занимаемой антенной, что способствует увеличению направленности антенны на некоторых частотах.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам для космических аппаратов (КА), функционирующих на орбите высотой от 400 км до 1000 км. Диаграмма направленности (ДН) таких антенн должна иметь максимум в направлениях ±(60°÷70°) и коэффициент эллиптичности (КЭ) не менее 0.4 в секторе углов от -70° до 70° от оси антенны.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и бортовая коротковолновая антенна (БКВА) подвижного объекта (ПО) может быть использована в качестве передающей ненаправленной антенны для работы как ионосферными, так и поверхностными волнами совместно с KB радиостанцией средней мощности, установленной на борту ПО.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к дипольным антеннам с отражающим экраном с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи для приема сигналов навигационных систем и для организации приемо-передающего канала с Землей в командно-телеметрических системах.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве приемной и/или передающей УКВ антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для исследования магнитосферы Земли и для задач дальней НЧ радиосвязи. Технический результат - повышение мощности НЧ источника электромагнитного излучения, улучшение качества НЧ радиосвязи.

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в качестве приемной и/или передающей антенны совместно с широкополосными радиостанциями. Технический результат - расширение рабочего диапазона путем обеспечения функционирования антенны в диапазоне низких частот.

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в качестве приемной и/или передающей антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями.

Изобретение относится к антенной технике. Планарная фазированная антенная решетка с формированием и сканированием луча содержит: планарный волновод, образованный верхним и нижним проводящими экранами с диэлектрическим слоем между ними; фазированную решетку, содержащую излучатели для формирования фронта электромагнитной волны внутри планарного волновода; по меньшей мере одну заднюю отражающую структуру, расположенную позади фазированной решетки; по меньшей мере одну отклоняющую структуру, выполненную в диэлектрическом слое таким образом, чтобы отклонять фронт электромагнитной волны внутри волновода, при этом значение диэлектрической проницаемости упомянутой отклоняющей структуры не равно значению диэлектрической проницаемости упомянутого диэлектрического слоя волновода. Верхний проводящий экран может быть короче нижнего проводящего экрана. Планарная фазированная антенная решетка может дополнительно содержать средство для преобразования вертикально поляризованной волны в упомянутом планарном волноводе в горизонтально поляризованную пространственную волну, формируемую вдоль внешней границы планарного волновода. Технический результат заключается в возможности получения компактной фазированной антенной решетки, обеспечивающей максимальный угол сканирования луча не меньше ±75 градусов. 3 н., 64 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Заявленный промежуточный возбудитель коротковолновой антенны подвижного объекта содержит индуктивный проводник, размещенный в экранированном подкрышевом пространстве подвижного объекта и подключенный одним концом к блоку дискретных реактивных нагрузок, а другим - через блок настройки и согласования к выходу бортовой коротковолновой радиостанции, причем периферийные трети индуктивного проводника, размещенного в подкрышевом пространстве, выполнены в виде сосредоточенных индуктивных нагрузок. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот без увеличения габаритов подкрышевого пространства подвижного объекта и без снижения уровня трансформаторной связи с корпусом подвижного объекта. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и, в частности, предназначена для работы с УКВ радиостанциями, размещенными на подвижных объектах: летательных аппаратах (ЛА), автомобилях и т.п. Техническим результатом является разработка самолетной УКВ антенны, обеспечивающей более широкодиапазонную работу по согласованию. Самолетная УКВ антенна состоит из нижней 1 и верхней 2 частей, разделенных диэлектрической вставкой 3. Нижняя часть 2 выполнена в виде полого проводника, в полости которого размещены два отрезка 5, 6 коаксиального фидера, выполняющие роль трансформирующих элементов, нижние концы которых соответственно подключены к соответствующим входам сумматора 7, обеспечивающего согласование их суммарного сопротивления с волновым сопротивлением фидера 11 от бортовой радиостанции. Экранные оболочки отрезков 5, 6 электрически соединены друг с другом и с верхней кромкой нижней части 1 антенны, а их центральные проводники подключены к верхней части 2 антенны. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании малогабаритных широко перестраиваемых антенных устройств для аппаратуры связи и передачи данных в СВ, KB диапазонах частот. Антенна содержит первый (1) и второй (2) соосно расположенные токопроводящие цилиндры, катушку индуктивности (4), а также N коммутаторов (4) и N дополнительных цилиндров (3), соосно расположенных с первым (1) и вторым (2) токопроводящими цилиндрами, соединенными таким образом, что в совокупности они образуют колебательный контур, настроенный на частоту излучаемого или принимаемого сигнала. Первый вывод катушки индуктивности (4) подключен к первому цилиндру (1), второй вывод катушки индуктивности (4) подключен к центральному проводнику (6) фидерной линии (7), питающей антенну, а к оплетке фидерной линии (7) подключен второй цилиндр (2). Второй цилиндр (2) расположен между первым цилиндром (1) и катушкой индуктивности (4). Дополнительные цилиндры (3) все вместе или в определенной комбинации, каждый через отдельный коммутатор из N коммутаторов (5), могут иметь электрическое соединение со вторым цилиндром (2), тем самым увеличивая длину второго цилиндра (2). Технический результат заключается в увеличении перестройки резонансной частоты антенны при сохранении эффективности, что позволяет обеспечить надежную связь в СВ, KB диапазонах частот мобильным и стационарным абонентам. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Особенностью заявленного промежуточного возбудителя невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта является то, что горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом и установлены вдоль продольной оси симметрии экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта, а их периферийные трети выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей П-образных элементов, размещенных вне экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта. Техническим результатом является повышение эффективности антенны. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенных решетках. Технический результат - обеспечение согласования устройства в широком диапазоне частот, уменьшение коэффициента отражения и габаритов устройства. Печатно-полосковый шунтовой вибратор содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположена плоская проводящая пластина Т-образной формы, образующая разделенные щелью плечи первого вибратора и экран питающей полосковой линии. На другой стороне подложки расположен второй вибратор, параллельный первому вибратору и соединенный своими концами с концами плеч первого вибратора, а также питающую полосковую линию, пересекающую щель в Т-образной пластине, при этом проекция второго вибратора на плоскость проводящей Т-образной пластины не выходит за ее рамки. Расстояние между соединениями вибраторов может быть меньше, чем длина самих вибраторов, и они также могут быть выполнены в виде металлизированных отверстий в подложке. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к антеннам, конструкциям из антенных элементов. Антенный излучатель включает фланец и два вибратора. Каждый вибратор снабжен диэлектрической подложкой с металлизацией, питающей линией и группой контактов подключения приемо-передающей аппаратуры. Фланец антенного излучателя в плане выполнен в форме круга, который составлен из секторов плоских пластин с отбортованными по краям вдоль радиуса кромками. Диэлектрическая подложка каждого вибратора выполнена плоской. Металлизация на диэлектрической подложке выполнена, по меньшей мере, из пары металлизированных рисунков, нанесенных первый на лицевой стороне и второй на тыльной стороне диэлектрической подложки. При этом первый металлизированный рисунок выполнен из двух шлейфов, каждый из которых снабжен плечом и полосой, освобожденной от металлизации. Второй металлизированный рисунок выполнен из одного шлейфа, который снабжен двумя симметричными разнонаправленными плечами. Причем шлейфы вибраторов размещены вдоль продольной оси антенного излучателя. В шлейфах сквозь диэлектрическую подложку выполнены верхние переходные отверстия под элементы соединения металлизированных рисунков и нижние переходные отверстия под элементы крепления вибраторов к фланцу. Питающая линия протянута в освобожденной от металлизации полосе шлейфов первого металлизированного рисунка каждого вибратора. Группа контактов подключения приемо-передающей аппаратуры каждого вибратора включает расположенные вблизи друг от друга в области нижней части первого металлизированного рисунка центральный контакт, который соединен с исходной точкой питающей линии, и боковые контакты. Боковые контакты соединены соответственно с каждым из шлейфов первого металлизированного рисунка и со шлейфом второго металлизированного рисунка. Кроме того, плоскости вибраторов соединены между собой крестообразно и установлены между стенками отбортованных кромок секторов перпендикулярно плоскости фланца с возможностью электрического контакта посредством элементов крепления, которые размещены в нижних переходных отверстиях вибратора, совмещенных с отверстиями отбортованной кромки секторов фланца. Технический результат заключается в получении требуемой формы диаграммы направленности и уменьшение боковых лепестков антенного излучателя. 4 ил.

Изобретение относиться к антенной технике. Спиральная антенна содержит полусферическую спираль, плоскую спираль, поглотитель, основание и симметрирующее устройство, корректор, выполненный в виде дополнительного диэлектрического кольца, соосного с антенной и установленного в нижней части витков спиральной антенны, при этом на внешней поверхности кольца крепятся свои спиральные витки, верхние концы которых контактно соединяются с нижними концами антенны. Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления антенны в области нижних частот, уменьшении уровня боковых лепестков антенны на этих же частотах и получении более монотонных диаграмм направленности. 3 ил.

Изобретение относится к области антенн вертикальной поляризации для радиосвязи предпочтительно в СВ, KB и УКВ диапазонах с возможностью перестройки по частоте. Технический результат заключается в уменьшении ограничений по габаритам и увеличении коэффициента перекрытия рабочего диапазона частот по критерию «доля номинальной мощности радиопередатчика, уходящая в антенну», а также в снижении требований к размещению антенны на объектах установки. Антенна содержит части 8 и 9 отрезка коаксиального проводника, разделенного условным сечением 10, к центральной жиле торца 11 части 8 подключен излучатель 12, в результате чего сечение торца 11 является антенным входом. Часть 9 расположена около проводящей поверхности 13 на расстоянии менее четверти наименьшей длины волны рабочего диапазона, торец 14 внешней поверхности части 9 замкнут на проводящую поверхность 13, в результате чего внешняя поверхность части 9 совместно с проводящей поверхностью 13 образует короткозамкнутый шлейф 15, при этом внешняя поверхность условного сечения 10 является незаземленной клеммой короткозамкнутого шлейфа 15, ближайшая к ней локальная область 16 проводящей поверхности 13 является заземленной клеммой короткозамкнутого шлейфа 15. Зазор 17 между клеммами 10 и 16 является входом короткозамкнутого шлейфа 15, в результате сечение торца 14 части 9 является входом антенного тракта. Часть 8 выполнена в виде вертикальной спирали, а короткозамкнутый шлейф 15 содержит контакты 18, обеспечивающие возможность его замыкания по заданной длине, при этом к незаземленной клемме 10 шлейфа 15 подключен вертикальный проводник 19 с контактами 20 по его длине, обеспечивающими возможность замыкания проводника 19 на различные витки спирали части 8. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к широкополосным антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и может использоваться в приемопередающих устройствах систем передачи информации. Сверхширокополосная антенна содержит семь полотен, которые установлены в держателе с обеспечением электрической связи между ними, выполнены различной длины и связаны через гибкий элемент и трансформатор импеданса с высокочастотным разъемом. Полотна выполнены с выгнутым поперечным профилем и установлены параллельно друг к другу, так что между двумя полотнами наибольшей длины размещены пять полотен меньшей длины, а с каждой стороны от одного полотна с наименьшей длиной все остальные полотна размещены по возрастанию их длины. Технический результат заключается в увеличении ширины диапазона рабочих частот и обеспечении высоких упругих свойств и прочности при изгибе. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх