RU2308133C2

RU2308133C2 - Loop antenna

Info

Publication number: RU2308133C2
Application number: RU2004138170/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Велегура (RU); Владимир Алексеевич Велегура; Вера Феофановна Велегура (RU); Вера Феофановна Велегура; Елена Владимировна Велегура (RU); Елена Владимировна Велегура
Original assignee: Новочеркасский военный институт связи
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2007-10-10
Also published as: RU2004138170A

Abstract

FIELD: antenna engineering.

SUBSTANCE: proposed loop antenna designed for use in radio and radio-relay communication systems, television, and wireless Internet operating in USW range has main-band loop and similar additional-band loops; perimeter of these loops equals mean wavelength of main and additional bands; additional-band loops are disposed in planes parallel to plane of main-band loop; they are joined together and secured at zero-potential points. Shorting quarter-wave stubs are inserted in open circuits of loops at diametrically opposite apexes; they are disposed at 45 deg. to loop plane and connected crosswise to common two-wire power line.

EFFECT: reduced cross-sectional dimensions, extended operating frequency band.

1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радио, радиорелейной связи, телевидения и беспроводного Интернет, работающих в диапазоне УКВ.The present invention relates to antenna technology and can be used in radio, radio relay communication, television and wireless Internet systems operating in the VHF band.

В настоящее время в качестве направленных антенн используют антенные решетки поперечного и продольного излучения, элементами которых являются рамочные излучатели с периметром соизмеримым с длиной волны. Примерами подобных излучателей являются рамки ромбовидной, квадратной или круглой формы (3. Беньковский, Э. Липинский. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. М.: Радио и связь, 1983, стр.347).At present, transverse and longitudinal radiation antenna arrays are used as directional antennas, the elements of which are frame emitters with a perimeter commensurate with the wavelength. Examples of such emitters are diamond-shaped, square or round frames (3. Benkovsky, E. Lipinsky. Amateur antennas of short and ultrashort waves. M: Radio and communications, 1983, p. 347).

Недостатком таких излучателей является достаточно высокое входное сопротивление (порядка 300 Ом), низкий к.п.д. и ограниченная полоса рабочих частот.The disadvantage of such emitters is a fairly high input impedance (of the order of 300 Ohms), low efficiency and limited bandwidth.

Снизить входное сопротивление можно путем использования шунтов, пассивных проводящих элементов или с помощью параллельного подключения двух излучателей к общей линии питания (В.П. Кисмерешкин. Телевизионные антенны для индивидуального приема. М.: Радио и связь, 1982).The input impedance can be reduced by using shunts, passive conductive elements or by parallel connection of two emitters to a common power line (V. P. Kismereshkin. Television antennas for individual reception. M: Radio and communication, 1982).

Рассмотрим в качестве прототипа рамочную антенну, состоящую из двух соединенных параллельно рамок с периметром, равным средней длине волны рабочего диапазона (И.П. Гавеля, А.Д. Истрашкин и др. Антенны, ч.II, Л-д, 1963, стр.36).Let us consider as a prototype a loop antenna consisting of two frames connected in parallel with a perimeter equal to the average wavelength of the operating range (I.P. Havel, A.D. Istrashkin et al. Antennas, part II, L-d, 1963, pp. .36).

К недостаткам данной рамочной антенны следует отнести ее большой поперечный размер, особенно на низких частотах, и ограниченную полосу рабочих частот, определяемую периметром рамок. Указанный недостаток не позволяет использовать подобные антенны в качестве излучателей антенных решеток с большим коэффициентом усиления, поскольку последний достигается увеличением количества излучателей в решетке, а соответственно и увеличением размера антенны в целом.The disadvantages of this frame antenna include its large transverse size, especially at low frequencies, and the limited band of operating frequencies determined by the perimeter of the frames. This drawback does not allow the use of such antennas as emitters of antenna arrays with a high gain, since the latter is achieved by increasing the number of emitters in the array, and, accordingly, increasing the size of the antenna as a whole.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение поперечных размеров антенны и расширение рабочего диапазона.The technical problem to which the invention is directed is to reduce the transverse dimensions of the antenna and expand the operating range.

Поставленная задача решается с помощью предложенной конструкции антенны. Рамочная антенна состоит из двух параллельно соединенных и расположенных в одной плоскости квадратных рамок, периметр которых равен средней длине волны основного диапазона. Стороны соседних рамок, подключенные к точкам питания, заменены короткозамкнутыми четвертьволновыми шлейфами, расположенными под углом 45° к плоскости рамок таким образом, что две рамки трансформируются в одну, которая дополняется аналогичными рамками меньшего размера. Все рамки посредством короткозамкнутых шлейфов подключены в перекрестном порядке к двухпроводной линии питания.The problem is solved using the proposed antenna design. The loop antenna consists of two square frames connected in parallel and located in the same plane, the perimeter of which is equal to the average wavelength of the main range. The sides of adjacent frames connected to the power points are replaced by short-circuited quarter-wave loops located at an angle of 45 ° to the plane of the frames so that the two frames transform into one, which is complemented by similar smaller frames. All frames through short-circuited loops are connected in a cross order to a two-wire power line.

В основу предлагаемой конструкции антенны положен излучатель, состоящий из двух соединенных параллельно рамок квадратной или круглой формы. С целью снижения поперечного размера излучателя стороны рамок, подключенные к точкам питания, заменены проводниками двухпроводного четвертьволнового шлейфа. Шлейфы вынесены за плоскость рамок и располагаются под углом 45° к ним. В результате замены сторон рамок, подключенных к точкам питания, короткозамкнутыми шлейфами периферийные стороны рамок сближены, и первичный излучатель в виде двух параллельно соединенных рамок трансформируется в одну рамку с уменьшенным поперечным размером. Для расширения рабочего диапазона антенны рамочный излучатель основного диапазона дополнен рамками аналогичной конструкции, рассчитанными на работу в дополнительных, более высокочастотных диапазонах. При этом каждая рамка с помощью короткозамкнутых шлейфов, для обеспечения необходимой фазировки, в перекрестном порядке подключена к двухпроводной линии питания.The proposed antenna design is based on an emitter consisting of two square or round-shaped frames connected in parallel. In order to reduce the transverse size of the emitter, the sides of the frames connected to the power points are replaced by conductors of a two-wire quarter-wave loop. The loops are taken out of the plane of the frames and are located at an angle of 45 ° to them. As a result of replacing the sides of the frames connected to the supply points with short-circuited loops, the peripheral sides of the frames are brought closer together, and the primary radiator in the form of two parallel-connected frames is transformed into one frame with a reduced transverse size. To expand the operating range of the antenna, the main-frame emitter is supplemented with frames of a similar design, designed to work in additional, higher-frequency ranges. At the same time, each frame using short-circuited loops, to ensure the necessary phasing, is cross-connected to a two-wire power line.

Предложенная конструкция антенны иллюстрируется чертежом, где:The proposed antenna design is illustrated in the drawing, where:

1 - рамка основного диапазона частот;1 - frame of the main frequency range;

2 - рамки дополнительных диапазонов;2 - the scope of additional ranges;

3 - короткозамкнутые шлейфы;3 - short-circuited loops;

4 - двухпроводная линия питания.4 - two-wire power line.

Рамочная антенна состоит из квадратной или круглой рамки 1 основного диапазона и аналогичных рамок дополнительных диапазонов 2. Провода рамок в диаметрально противоположных вершинах (точках) имеют разрывы, к которым подключены короткозамкнутые четвертьволновые шлейфы 3. Шлейфы располагаются под углом 45° к плоскости рамок и для обеспечения необходимой фазировки подключаются в перекрестном порядке к двухпроводной линии питания 4. Рамки дополнительных диапазонов располагаются в плоскостях, параллельных плоскости основной рамки, и для увеличения жесткости конструкции могут соединяться между собой и закрепляться на отражающем экране в точках нулевого потенциала. Конструктивно каждая рамка и ее короткозамкнутые шлейфы представляют законченную конфигурацию, выполненную из алюминиевых или медных трубок, уголков и пластин без использования соединительных элементов (заклепок, винтов). Рамки в излучателе изготовлены путем изгиба токонесущего провода в соответствии с конструктивным профилем.The loop antenna consists of a square or round frame 1 of the main range and similar frames of the additional ranges 2. The wires of the frames at diametrically opposite vertices (points) have gaps to which short-circuited quarter-wave loops are connected 3. The loops are located at an angle of 45 ° to the plane of the frames and to ensure the necessary phasing are connected in a cross order to the two-wire power line 4. The frames of the additional ranges are located in planes parallel to the plane of the main frame, and for lichenie rigidity can be interconnected and secured on the reflective screen in the ground potential points. Structurally, each frame and its short-circuited loops represent a complete configuration made of aluminum or copper tubes, corners and plates without the use of connecting elements (rivets, screws). The frames in the emitter are made by bending the current-carrying wire in accordance with the structural profile.

Данная антенна формирует двунаправленное излучение вертикальной поляризации в направлении, перпендикулярном плоскости рамок. Для обеспечения однонаправленного излучения она может устанавливаться над отражающим экраном и использоваться в качестве излучателя антенных решеток поперечного или продольного излучения (например, в логарифмически-периодической антенне).This antenna generates bidirectional radiation of vertical polarization in the direction perpendicular to the plane of the frames. To ensure unidirectional radiation, it can be mounted above a reflective screen and used as a radiator of transverse or longitudinal radiation antenna arrays (for example, in a logarithmic-periodic antenna).

Claims

A loop antenna, consisting of a frame of the main and similar frames of additional ranges, the perimeter of which is equal to the average wavelength of the main and additional ranges, characterized in that short-circuited quarter-wave loops located at an angle of 45 ° to the plane of the frames and included in the wire breaks of the frames at diametrically opposite vertices connected in a cross order to a common two-wire power line, and the frames of the additional ranges are located in planes parallel to the plane of the main frame and, interconnected and fixed at points of zero potential.