Результат интеллектуальной деятельности: ДУБЛЕТ-АНТЕННА

Изобретение относится к технике антенно-фидерных устройств, а именно к плоскостным антеннам декаметрового и метрового диапазонов длин волн, поперечные размеры которых по условиям размещения их на отводимой под антенну площадки, должны быть в несколько раз меньше длины, и может быть использовано для повышения мобильности и надежности радиосвязи подвижных и стационарных объектов и узлов связи в условиях отрицательных воздействий различных факторов внешней среды.

Известны дублет-антенны, именуемые также шлейф-вибраторами, предназначенные для повышения надежности систем радиосвязи в сложных условиях эксплуатации, состоящие из двухсекционной активной части шлейф-вибратора - левой и правой секций, симметрично расположенных относительно условной центральной оси антенны, и пассивной части П-образной формы того же шлейф-вибратора /1/. Известна также другая конструкция дублет-антенны, в которой симметричный пластинчатый вибратор активной части шлейф-вибратора выполнен в виде двухсекционного пластинчатого вибратора той же геометрической длины и все элементы находятся в одной плоскости /2/.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является дублет-антенна /3, фиг. 1/, отличающаяся от антенн /1, 2/ наличием в активной части дублет-антенны центральной секции, изменением порядка подключения питающего симметричного радиочастотного фидера к центральной и боковым секциям активной части антенны, лучшими энергетическими характеристиками, но которые достигаются при примерном соотношении длины к ширине антенны, равном 2:1. В то время как зачастую для развертывания антенны на отдельных узких площадках, например, на металлических крышах автомобильных кузовов, в узких защищенных подземных антенных излучателях узлов связи возникает необходимость значительного уменьшения геометрических размеров антенн при допустимых значениях электрических характеристик антенн.

Для устранения указанного недостатка в конструкции дублет-антенны (фиг. 1), состоящей из активной части - левой и правой боковых секций (точки А₁-А₂-А₃-А₄-А₅ и В₁-В₂-В₃-В₄-В₅) и центральной секции (точки С₁-С₂-С₃-С₄), симметрично расположенных относительно условной центральной оси антенны, и пассивной части П-образной формы - длинного шлейфа (точки В₇-В₆-В₈-А₈-А₆-А₇) и левой и правой боковых секций (точки А₇-А₆-А₃-А₂ и В₇-В₆-В₃-В₂), размещенных в одной плоскости, выполненных из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток, симметричного радиочастотного фидера питания, центральные жилы кабелей питающего антенну симметричного радиочастотного фидера электрически подключаются к боковым секциям активной части антенны в точках, находящихся на продольной оси активной части антенны (точки А и В), а экранные оболочки кабелей электрически подключаются к центральной секции в точках, лежащих на той же продольной оси и являющихся ближайшими к точкам подключения к боковым секциям центральных жил кабелей питания (точки А₀ и В₀), изменен порядок расположения всех секций активной и пассивной частей антенны, внесен новый конструктивный элемент в центральной секции активной части антенны.

Теперь в новой конструкции дублет-антенны (фиг. 2) все секции ее активной части и пассивный длинный шлейф размещаются в параллельных плоскостях, а боковые секции пассивной части размещены при этом в плоскостях, к ним ортогональным, а ширина пассивного длинного шлейфа выбирается равной или несколько больше ширины активной части антенны. Кроме того, для улучшения равномерности протекания тока в дублет-антенне, повышения механической прочности дублет-антенны в центральной секции активной части дублет-антенны добавлена прямоугольная перегородка, находящаяся в ортогональной плоскости, по геометрическим размерам равная боковым секциям пассивной части антенны, также выполненная из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток. На практике в качестве пассивного длинного шлейфа может использоваться другая металлическая поверхность: металлическая поверхность крыши автомобильного кузова, несколько превышающая ширину заявляемой дублет-антенны, металлическая крыша здания или другой объект.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «новизна». Признаки, отличающее заявляемое техническое решение от прототипа не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «существенные отличия».

Внесенные изменения позволяют получить технические результаты: уменьшение геометрических размеров (ширины) новых конструкций дублет-антенн до величины ширины площадок их возможного практического размещения на различных мобильных и стационарных объектах связи, снижение неравномерности распределения тока вдоль проводников дублет-антенны в рабочем диапазоне частот, улучшение согласования с питающим фидером, увеличение коэффициентов усиления антенны и бегущей волны.

На фиг. 1 показана электрическая схема дублет-антенны, принятая в качестве прототипа, на фиг. 2 показана электрическая схема дублет-антенны с параллельным размещением трехсекционной активной части дублет-антенны и ее пассивного длинного шлейфа.

Дублет-антенна, выбранная в качестве прототипа (фиг. 1), содержит активную часть шлейф-вибратора в виде левой и правой секций 1, центральной секции 2, пассивную часть П-образной формы шлейф-вибратора, выполненной в виде длинного шлейфа 3 и двух боковых - левой и правой секций 4, симметричный радиочастотный фидер питания 5, состоящий из двух радиочастотных кабелей питания, подключаемых центральными жилами к боковым левой и правой секциям 1 активной части дублет-антенны, а экранными оболочками к центральной секции 2 активной части дублет-антенны.

Предложенная новая конструкция дублет-антенны (фиг. 2) содержит активную часть шлейф-вибратора в виде левой и правой секций 1, центральной секции 2 и ортогонально расположенной к ней перегородки 6, пассивную часть П-образной формы шлейф-вибратора, выполненной в виде длинного шлейфа 3 и двух боковых - левой и правой секций 4, симметричный радиочастотный фидер питания 5, состоящий из двух радиочастотных кабелей питания, подключаемых центральными жилами к левой и правой боковым секциям 1 активной части дублет-антенны, а экранными оболочками к центральной секции 2 активной части дублет-антенны.

Дублет-антенна работает следующим образом. При подключении радиопередатчика ко входу симметричного фидера высокочастотная энергия распространяется по питающим кабелям в левую и правую секции активной части антенны через соответствующие точки подключения центральных жил и экранных оболочек к боковым активным секциям и к средней активной секции, соединенной с дополнительной перегородкой, создавая в элементах антенны, по другому расположенных, чем в прототипе, синфазные и противофазные токи возбуждения /4/.

Проведенные исследования доказали получаемые технические результаты - расширение возможностей организации радиолиний связи за счет применения дублет-антенн с меньшими геометрическими размерами на автомобильных кузовах нормальной и удлиненной базы, а также на ограниченных по размерам стационарных объектах более эффективных крышевых дублет-антенн, активные и шлейфовые длинные пассивные части которых лежат в параллельных плоскостях, снижение неравномерности распределения тока вдоль проводников дублет-антенны в рабочем диапазоне частот, улучшение согласования с питающим фидером, увеличение коэффициентов усиления антенны и бегущей волны.

Так, например, применение крышевой дублет-антенны, имеющей длину, равную 0,9 длины кузова автомобиля марки «КамАЗ-4310» (4,5 м), ширину, равную 0,75 ширины кузова этого автомобиля (1,7 м) и высоту, равную 0,2 м при коэффициенте бегущей волны не менее 0,4 обеспечивает устойчивую радиосвязь (70…80%) в декаметровом диапазоне длин волн 3…12 МГц отраженной от ионосферы радиоволной на радиотрассах до 500…1000 км при используемых мощностях радиопередатчика 1…5 кВт как в режиме слухового приема, так и при цифровых способах передачи информации.

При работе на подземную дублет-антенну максимальная дальность работы соответственно уменьшится до 500…700 км. При уменьшении длины крышевой дублет-антенны в два раза обеспечивается устойчивая (70…80%) ультракоротковолновая (метровая) связь земной (поверхностной) волной на расстояние до 100 км.

Таким образом, поставленная цель - снижение геометрических размеров ширины новых конструкций дублет-антенн до величины ширины площадок их возможного практического размещения на мобильных и стационарных объектах связи, улучшение ее основных электрических характеристик на 10…15% - достигнута.

Технико-экономический эффект, обусловленный применением предложенного устройства, заключается в возможности повышения мобильности и надежности радиосвязи подвижных и стационарных объектов и узлов связи в условиях отрицательных воздействий различных факторов внешней среды.

Количественная величина технико-экономического эффекта от предложенного устройства зависит от способов организации радиосвязи, условий электромагнитной совместимости и внешних условий обстановки.

Источники информации

1. Приемная антенна. Заявка на патент №2119901 Франция/ Каравенант Б.

2. Дублет-антенна. Заявка на патент №2279233 / Дубост Г., Хавот Н./ Дублет-антенна, согнутая из пластин. Заявка на патент №2311422, Франция.

3. Патент РФ №2568328 «Дублет-антенна». Описание изобретения к патенту РФ, 2015 (прототип).

4. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. радио, 1961.