Результат интеллектуальной деятельности: АНТЕННА НЕНАПРАВЛЕННАЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Изобретение относится к антенной технике, в частности к конструкции передающей антенны для работы с широкополосными радиопередающими устройствами.

Известна диапазонная антенна вертикальной поляризации (Харченко К.П. Антенны вертикальной поляризации. - М.: Радио и связь. 1984. - 48 с, ил. - Массовая радиобиблиотека. Вып. 1072., стр. 30, рис. 25), состоящая из металлического стержня, на который надета гильза донышком вверх. В месте соединения стержня с донышком гильзы имеется гальванический контакт.

Недостатком данной конструкции является то, что центральная труба, к которой крепится донышко гильзы, является элементом продолжения мачты, а между оболочкой фидера и краем гильзы в точке питания антенны сделан зазор. В данном случае антенна представляет с мачтой неразъемную конструкцию.

Известен вертикальный полуволновой вибратор (Ротхаммель К. Антенны. - М.: Данвел, 2005, т. 1, с. 372), состоящий из двух вибраторов, размещенных на мачте. Антенна напрямую питается через коаксиальный кабель.

Недостатком данной антенны является то, что она размещена непосредственно на мачте, а фидер должен как можно дальше отводиться от клемм питания вибратора. Отсутствует широкополосность.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству является вертикальный коаксиальный вибратор (Вершков М.В. Миротворский О.Б. Судовые антенны. - Л.: Судостроение, 1990, с. 191, рис. 6.3б). Вертикальный коаксиальный вибратор, прототип, состоит из двух металлических цилиндров вибраторов в виде стакана, установленных соосно с диэлектрическим зазором между их примыкающими друг к другу торцами. Коаксиально во внутренней полости металлических цилиндров размещен металлический стержень. Верхние торцы металлических цилиндров электрически соединены с металлическим стержнем. Коаксиальный фидер подключен экранной оболочкой к верхнему торцу нижнего металлического цилиндра, а центральным проводником - к нижнему торцу верхнего металлического цилиндра. В такой антенне путем подбора соотношений размеров элементов ее конструкции обеспечивается расширение диапазона рабочих частот по согласованию.

Техническое решение направлено на создание антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости, имеющей жесткую конструкцию, конструктивные емкости и коаксиальные линии, позволяющие получить шикополосность - коэффициент перекрытия по диапазону f_max/f_min≥2, стабильность диаграммы направленности - диаграмма направленности круговая, лежащая в азимутальной плоскости во всем рабочем диапазоне.

Технический результат достигается тем, что в антенну ненаправленную в горизонтальной плоскости добавлен ввод, имеющий корпус, внутри которого проходит коаксиальный кабель, взаимодействующий с разъемом, закрепленным на корпусе ввода, и с коаксиальными металлическими стержнями, размещенными внутри изолятора, состоящего из двух продольных половинок, зафиксированных к вводу полуцилиндром, коаксиальные металлические стержни имеют канавки, взаимодействующие с выступами на внутренней части изолятора, один конец коаксиального металлического стержня взаимодействует с коаксиальным кабелем, другой конец имеет резьбовую часть, взаимодействующую с металлическим цилиндром вибратором в виде стакана, насаженного на изолятор и взаимодействующего через изоляторы в виде колец с металлическими вибраторами в виде колец, по внешнему диаметру все элементы антенны ненаправленной зафиксированы оболочкой со вставками и трубками термоусаживаемыми.

Сущность изобретения поясняются чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид антенны ненаправленной, на фиг. 2 показан вид сбоку антенны ненаправленной, на фиг. 3 показано сечение А-А, на фиг. 4 показано сечение Б-Б, на фиг. 5 показано место Г, на фиг. 6 показано место Д, на фиг. 7 показано сечение E-Ε, на фиг. 8 показано сечение Ж-Ж, на фиг. 9 показано сечение И-И, на фиг. 10 показана электрическая схема антенны ненаправленной, на фиг. 11 показан расчетный график характеристики КСВН для антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости диапазона 315÷660 МГц, на фиг. 12 показан экспериментальный график характеристики КСВН для антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости диапазона 315÷660 МГц, на фиг. 13 показан график коэффициента усиления в азимутальной плоскости, на фиг. 14 показан график диаграммы направленности в угломестной плоскости для начала, середины и конца диапазона, на фиг. 15 показана типичная 3D-диаграмма направленности.

Антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости состоит из ввода 1, металлического полуцилиндра 12, изолятора 9 и 13 из капролона, металлических стержней 10₁ и 10₂, металлических цилиндров вибраторов в виде стакана 11₁ и 11₂, вибраторов в виде металлического кольца 17₁, 17₂, и 19₁, 19₂, изоляторов в виде кольца 18₁, 18₂, и 20₁, 20₂ из капролона, С-образной оболочки 3 и вставок 26₁, 26₂ из стеклопластика полиэфирного, труб термоусаживаемых 2₁, 2₂, коаксиального кабеля 7, разъема 5, металлических крышек 22₁, 22₂ и неметаллической крышки 27.

Ввод 1 имеет неразъемное соединение металлического полуцилиндра 8 с цилиндрическим металлическим корпусом 4, на наружной поверхности которого выполнены канавки 14. Внутри корпуса 4 размещен коаксиальный кабель 7, один конец которого распаян с разъемом 5. Разъем 5 соединен с торцевой поверхностью через отверстие корпуса 4 при помощи гайки 6. Другой коней коаксиального кабеля 7 проходит через отверстие в изоляторе 9 и центральной жилой неразъемно взаимодействует с металлическим стержнем 10₁, а наружной оплеткой неразъемно взаимодействует с металлическим стержнем 10₂, которые размещены в желобках изоляторов 9 и 13.

Изоляторы 9 и 13, контактируя друг с другом плоскими поверхностями, при совмещении образуют цилиндрическую фигура, внутреннее отверстие которой на краях имеет выступы 21. Во внутреннем отверстии размещаются металлические стержни 10₁, 10₂ имеющие на одном конце отверстия для взаимодействия с коаксиальным кабелем 7, а на другом конце - кольцевые канавки, взаимодействующие с выступами 21 изоляторов 9 и 13, и резьбовую часть, взаимодействующую с металлическими цилиндрами вибраторами, в виде стакана 11₁, 11₂. Наружные цилиндрические поверхности изоляторов 9, 13 имеют поверхности К, Л₁, Л₂, М₁, М₂. Цилиндрическая поверхности К контактирует с внутренней поверхностью полуцилиндров 8 и 12, которые зафиксированы между собой винтами 29, и фиксирует изоляторы 9 и 13. Цилиндрические поверхности Л₁, Л₂ контактируют с внутренними цилиндрическими поверхностями вибраторов в виде металлических колец 17₁, 17₂, изоляторов в виде колец 18₁, 18₂, вибраторов в виде металлических колец 19₁, 19₂, изоляторов в виде колец 20₁, 20₂. Цилиндрические поверхности М₁, М₂ контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью металлического цилиндра вибратора в виде стакана 11₁, 11₂.

Металлический цилиндр вибратор в виде стакана 11₁, 11₂ имеет отверстия вдоль цилиндрической части до донышка, позволяющие облегчить конструктивный элемент. Металлический цилиндр вибратор в виде стакана 11₁, 11₂ на донышке имеет резьбовое отверстие, которое взаимодействует с металлическими стержнями 10₁, 10₂, создавая неразъемное соединение с помощью впаянной шайбы с усиками 24. Торец металлического цилиндра вибратора в виде стакана 11₁, 11₂ закрыт металлическими крышками 22₁, 22₂ и винтами 23.

Собранная таким образом антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости имеет цилиндрическую поверхность одного диаметра, к которой крепятся оболочка 3 с помощью винтов 28 и вставки 26₁ и 26₂ с помощью герметика.

На цилиндрическую поверхность антенны ненаправленной, на оболочку 3 и вставки 26₁ и 26₂ надевается трубка термоусаживаемая 2₁, 2₂, которая после термообработки фиксирует все элементы антенны ненаправленной и придает ей жесткость и устойчивость.

На верхний торец антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости, крепится диэлектрическая крышка 27 с помощью герметика и винтов 25, обеспечивая герметичность антенне ненаправленной.

С помощью хомутов (не показано) проходящих через канавки 14 ввода 1 антенна ненаправленная в вертикальном положении крепится к устройству крепления антенны к мачте.

Антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости представляет собой симметричный вибратор, у которого ввод коаксиального кабеля (не показан) осуществляется через разъем 5. Несимметричное возбуждение в коаксиальном кабеле снимается в цилиндрическом металлическом корпусе 4, имеющий длину λ/4, с коаксиального кабеля 7, который взаимодействует со стержнями 10₁, 10₂, возбуждая их симметрично. Внешняя часть антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости имеет семь вибраторов, представляющих собой стаканы 11₁, 11₂, металлические кольца 17₁, 17₂, 19₁, 19₂, и соединенные полуцилиндры 8, 12, которые связаны через емкости С1, С2, С3 на разрыве вибраторов с помощью изоляторов 9 и 13, изоляторов в виде колец 18₁, 18₂, 20₁, 20₂.

Данное конструктивное решение антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости позволяет реализовать электрическую схему фиг. 10, в которой имеются конструктивные емкости и коаксиальные линии, позволяющие получить широкополосность - коэффициент перекрытия по диапазону f_max/f_min≥2, фиг. 11 (расчетная характеристика КСВН) и фиг. 12 (экспериментальная характеристика КСВН), стабильность диаграммы направленности - диаграмма направленности круговая, лежащая в азимутальной плоскости во всем рабочем диапазоне частот, коэффициент усиления - плавно нарастающий с ростом частоты, от 2 дБ в начале до 5 дБ в конце, фиг. 13, что позволяет при установке на мачту скомпенсировать потери в кабеле, растущие с ростом частоты.