Результат интеллектуальной деятельности: НИЗКОПРОФИЛЬНАЯ АНТЕННА

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено, в частности, для использования в качестве передающей и приемной антенн для ретрансляторов сухопутной подвижной связи при необходимости работы в двух полосах частот.

Известна низкопрофильная антенна, содержащая проводящую поверхность, антенный элемент, фидерные линии, проводящую пластину, посредством которой конец антенного элемента соединен с проводящей поверхностью и прикреплен к ней, причем другой конец антенного элемента свободен, фидерные линии подключены к определенным точкам на антенном элементе, а другим концом к передающему и (или) к приемному оборудованию, ось и широкая сторона антенного элемента параллельны упомянутой проводящей поверхности [1]. Эта антенна неудобна для применений, в которых требуется одновременная работа в разных полосах частот, так как переход от одной частоты к другой осуществляется в ней с помощью переключателей. Кроме того, наличие переключателей снижает надежность.

Известна низкопрофильная антенна, содержащая проводящую поверхность, первый и второй антенные элементы, первую и вторую проводящие пластины, посредством которых концы соответствующих антенных элементов соединены с проводящей поверхностью и прикреплены к ней, причем другой конец каждого антенного элемента свободен, первую, вторую и общую фидерные линии, причем первый и второй антенные элементы имеют разные длины, так что у них имеются разные резонансные частоты, первая и вторая фидерные линии подключены к определенным точкам на соответствующих антенных элементах, другие концы первой и второй фидерных линий соединены параллельно и подключены к первому концу общей линии, второй конец которой подключен к передающему и (или) к приемному оборудованию, оси и широкие стороны первого и второго антенных элементов параллельны упомянутой проводящей поверхности [1] (прототип). Основное назначение известного устройства - работа в одной, относительно широкой полосе частот.

Однако, при необходимости работы в двух относительно узких и далеко отстоящих друг от друга полосах частот, возникают трудности при настройке антенны, особенно если в пределах этих узких полос необходимо обеспечить хорошее согласование с фидером (КСВ 1,2...1,3 или лучше).

Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения удобства и быстроты согласования антенны в двух полосах частот.

Для достижения этого технического результата в известную низкопрофильную антенну, содержащую проводящую поверхность, первый и второй антенные элементы, первую и вторую проводящие пластины, посредством которых концы соответствующих антенных элементов соединены с проводящей поверхностью и прикреплены к ней, причем другой конец каждого антенного элемента свободен, первую, вторую и общую фидерные линии, причем первый и второй антенные элементы имеют разные длины, так что у них имеются разные резонансные частоты, причем первая и вторая фидерные линии подключены к определенным точкам на соответствующих антенных элементах, а другие концы первой и второй фидерных линий соединены параллельно и подключены к первому концу общей линии, второй конец которой подключен к передающему и (или) к приемному оборудованию, причем оси и широкие стороны первого и второго антенных элементов параллельны упомянутой проводящей поверхности, введены регулировочные диэлектрические винты, расположенные между антенными элементами и проводящей поверхностью, причем оси винтов перпендикулярны упомянутой поверхности, а упомянутые антенные элементы и проводящие пластины выполнены из упругого материала.

На фиг.1 изображена предлагаемая низкопрофильная антенна, вид сверху.

На фиг.2 изображена часть низкопрофильной антенны, включающая второй антенный элемент, вид сбоку.

Низкопрофильная антенна (фиг.1 и фиг.2) содержит проводящую поверхность 1, первый 2 и второй 3 антенные элементы, первую 4 и вторую 5 проводящие пластины, посредством которых концы соответствующих антенных элементов 2 и 3 соединены с проводящей поверхностью 1 и прикреплены к ней, причем другой конец каждого антенного элемента свободен, первую 6, вторую 7 и общую 8 фидерные линии, причем первый и второй антенные элементы имеют разные длины, так что у них имеются разные резонансные частоты, причем первая и вторая фидерные линии подключены к определенным точкам на соответствующих антенных элементах, а другие концы первой и второй фидерных линий соединены параллельно и подключены к первому концу общей линии 8, второй конец которой подключен к передающему и (или) к приемному оборудованию (на фиг.1 и фиг.2 оно не показано). Оси и широкие стороны первого 2 и второго 3 антенных элементов параллельны проводящей поверхности 1. Между проводящей поверхностью 1 и антенными элементами расположены регулировочные диэлектрические винты 9 и 10, причем оси винтов 9 и 10 перпендикулярны проводящей поверхности 1. Антенные элементы 3, 4 и проводящие пластины 4, 5 выполнены из упругого материала (бронза или латунь с покрытием из серебра или меди, при необходимости еще и с защитным покрытием). В каждом антенном элементе выполнено отверстие, диаметр которого меньше диаметра винта. На проводящей поверхности 1 закреплены гайки 11, 12, в которые входят диэлектрические винты 9, 10. В диэлектрических винтах 9, 10, со стороны антенных элементов, выполнены шлицы. Фидерные линии 6, 7, 8 выполнены из коаксиального кабеля. В антенных элементах 2, 3 выполнены продольные щели шириной, соответствующей диаметру внутреннего проводника коаксиального кабеля. В эту щель пропущен внутренний проводник 13 коаксиального кабеля фидерной линии, который припаян к антенному элементу (фиг. 2), а внешний проводник этой линии припаян к проводящей поверхности 1. Длина первой фидерной линии 6 равна четверти длины волны на средней частоте полосы частот, соответствующей настройке второго антенного элемента 3, а длина второй фидерной линии 7 равна четверти длины волны на средней частоте полосы частот, соответствующей настройке первого антенного элемента 2. Здесь имеется в виду длина волны в фидерной линии, которая равна длине волны в свободном пространстве, деленной на коэффициент укорочения волны в линии (коаксиальном кабеле) данного типа.

Заявляемая низкопрофильная антенна работает следующим образом. Длина второго антенного элемента 3 (фиг.1 и фиг.2) выбирается несколько меньшей четверти длины волны на средней частоте полосы частот второго антенного элемента, а именно такой, чтобы емкостная составляющая его входного сопротивления компенсировала индуктивное сопротивление участка внутреннего проводника 13 фидерной линии 7. Точная компенсация достигается вращением диэлектрического винта 10: при вращении его против часовой стрелки расстояние между антенным элементом 3 и проводящей поверхностью 1 увеличивается, при вращении по часовой стрелке это расстояние уменьшается за счет упругости антенного элемента 3 и проводящей пластины 5. Величина активной части входного сопротивления антенного элемента 3, необходимая для согласования, подбирается выбором точки подключения внутреннего проводника 13 фидерной линии 7 к антенному элементу 3, что облегчается наличием узкой продольной щели в антенном элементе 3. Антенный элемент 2 настраивается аналогично. Процесс настройки второго 3 и первого 2 антенных элементов почти независим. Так, при настройке второго элемента в пределах его полосы частот первый антенный элемент находится по частоте далеко от резонанса, и его входное сопротивление имеет малую реактивную величину, которая пересчитывается четвертьволновым отрезком фидерной линии 6 в большую реактивную величину; таким образом, параллельное включение фидерной линии 6 почти не влияет на входное сопротивление общей фидерной линии 8, так что последнее зависит только от входного сопротивления второго антенного элемента 3 и почти не зависит от входного сопротивления первого антенного элемента 2. При настройке первого антенного элемента 2 в пределах его полосы частот будет аналогичная картина. При работе низкопрофильной антенны на передачу сигнал от передатчика на частоте, лежащей в пределах полосы частот первого антенного элемента, пройдет из общей фидерной линии 8 в первую фидерную линию 6 и в первый антенный элемент 2, которые на этой частоте согласованы, и не попадет во вторую фидерную линию 7 и во второй антенный элемент 3, поскольку на этой частоте входное сопротивление второй фидерной линии 7 велико. Аналогично этому, сигнал на частоте, лежащей в пределах полосы частот второго антенного элемента, поступит во вторую фидерную линию 7 и из нее во второй антенный элемент 3 и не пройдет в первую фидерную линию 6 и в первый антенный элемент 2. Соответственно, в режиме приема сигнал на частоте, лежащей в пределах полосы частот первого антенного элемента, будучи принят первым антенным элементом 2, пройдет по первой фидерной линии 6 в общую фидерную линию 8 и далее в приемник и при этом не ответвится во вторую фидерную линию 7 и во второй антенный элемент 3. Для частоты, лежащей в пределах полосы частот второго антенного элемента, прием сигнала будет аналогичен вышеизложенному. Удобство и быстрота согласования в двух полосах частот подтверждены экспериментально.

Источники информации
1. Патент США 6204819, кл. Н 01 Q 9/24 (нац. кл. 343/702), опубл. 20.03.2001.

2. Европейская патентная заявка 0177362, А2, кл. Н 01 Q 1/24, опубл. 04.07.1967.