RU2568328C2

RU2568328C2 - Doublet antenna

Info

Publication number: RU2568328C2
Application number: RU2013154695/08A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Алексеевич Антропов; Илья Брониславович Вассерман; Василий Николаевич Кира; Олег Юрьевич Перфилов; Валерий Евгеньевич Фидельман
Original assignee: Дмитрий Алексеевич Антропов; Илья Брониславович Вассерман; Василий Николаевич Кира; Олег Юрьевич Перфилов; Валерий Евгеньевич Фидельман
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-11-20
Also published as: RU2013154695A

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: invention relates to antenna engineering, particularly antenna feeder devices in the decametre and metre wavelength ranges, and can be used in radio communication systems of fixed nodes and facilities in negative environment conditions. To this end, the device comprises an active part having a central section, left and right sections arranged symmetrically about the centre axis of the antenna, and a flat-topped passive part, made from laminar metal conductors and a symmetrical radio-frequency supply feeder, wherein the central section is situated equidistant from both lateral sections.

EFFECT: increasing gain through uniform current distribution and increasing the travelling-wave ratio by improving antenna matching with the feeder.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике, а именно к антенно-фидерным устройствам декаметрового и метрового диапазонов длин волн, и может быть использовано для повышения надежности систем радиосвязи стационарных узлов и объектов связи в условиях отрицательного воздействия различных факторов внешней среды.The present invention relates to antenna technology, namely to antenna-feeder devices of decameter and meter wavelength ranges, and can be used to improve the reliability of radio communication systems of stationary nodes and communication objects under the negative impact of various environmental factors.

Известны дублет-антенны, именуемые также шлейф-вибраторами, предназначенные для повышения надежности систем радиосвязи в сложных внешних условиях эксплуатации, состоящие из двухсекционной активной части шлейф-вибратора (точки А₁-А₂-А₃-А₄-А₅ и В₁-В₂-В₃-В₄-В₅ на фиг.1) в виде симметричного пластинчатого вибратора и пассивной части П-образной формы того же шлейф-вибратора (точки А₂-А₃-А₆-А₈-В₈-B₆-B₃-B₂-B₇-А₇ на фиг.1), выполняемых из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих их плоских металлических сеток /1/.Doublet antennas are also known, also called loop vibrators, designed to increase the reliability of radio communication systems in difficult external operating conditions, consisting of a two-section active part of a loop vibrator (points A ₁ -A ₂ -A ₃ -A ₄ -A ₅ and B ₁ -B ₂ -B ₃ -B ₄ -B ₅ in figure 1) in the form of a symmetrical plate vibrator and the passive part of the U-shaped form of the same loop vibrator (points A ₂ -A ₃ -A ₆ -A ₈ -B ₈ -B ₆ -B ₃ -B ₂ -B ₇ -A ₇ in figure 1), made of plate metal wires, or replacing them with a flat metal mesh / 1 /.

Известны также и другие конструкции дублет-антенн, содержащие активную часть шлейф-вибратора в виде симметричного пластинчатого вибратора и пассивную часть того же шлейф-вибратора П-образной формы, выполняемых из пластинчатых металлических проводов или металлических сеток /2/.Other doublet antenna designs are also known, containing the active part of the loop vibrator in the form of a symmetrical plate vibrator and the passive part of the same U-shaped loop vibrator made of plate metal wires or metal grids / 2 /.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является дублет-антенна /2/, отличающаяся от антенны /1/ несколько другими поперечными размерами используемых в антенне пластинчатых проводов, но в которых не обеспечивается равномерное распределение тока вдоль секций активной части шлейф-вибратора, что приводит к снижению коэффициента усиления всей антенны, и кроме того к ухудшению согласования антенны с фидером.The closest technical solution, selected as a prototype, is a doublet antenna / 2 /, which differs from the antenna / 1 / by several other transverse dimensions of the plate wires used in the antenna, but in which the current distribution along sections of the active part of the loop vibrator is not uniform, which leads to a decrease in the gain of the entire antenna, and in addition to the deterioration of the coordination of the antenna with the feeder.

Для устранения указанных недостатков в конструкции дублет-антенны, имеющей активную часть шлейф-вибратора в виде симметричного пластинчатого вибратора и пассивную часть того же шлейф-вибратора П-образной формы, выполняемых из пластинчатых металлических проводов, либо заменяющих эти провода плоских металлических сеток, симметричный пластинчатый вибратор активной части шлейф-вибратора выполнен в виде трехсекционного пластинчатого вибратора той же геометрической длины, состоящего из трех секций: двух боковых плеч и одной средней секции, в котором центральные жилы кабелей питающего антенну радиочастотного симметричного фидера электрически подключаются к плечам трехсекционного вибратора в точках (А и В на фиг.2 и 3), противоположных концам этих плеч и находящихся на продольной оси этого вибратора, а экранные оболочки электрически подключаются к средней секции в точках (A₀ и В₀ на фиг.2 и 3), лежащих на той же продольной оси и являющихся ближайшими к точкам подключения к плечам трехсекционного пластинчатого вибратора центральных жил кабелей питания, причем края плеч и средней секции в местах электрического подключения центральных жил и экранных оболочек кабелей к трехсекционному вибратору выполняются заостренными.To eliminate these shortcomings in the design of the doublet antenna, having the active part of the loop vibrator in the form of a symmetrical plate vibrator and the passive part of the same U-shaped loop vibrator made of plate metal wires, or replacing these wires with flat metal grids, a symmetrical plate the vibrator of the active part of the loop vibrator is made in the form of a three-section plate vibrator of the same geometric length, consisting of three sections: two side shoulders and one middle section and, in which the central cores of the cables supplying the antenna of the radio-frequency symmetric feeder are electrically connected to the arms of a three-section vibrator at points (A and B in FIGS. 2 and 3) opposite the ends of these arms and located on the longitudinal axis of this vibrator, and the screen sheaths are electrically connected to the middle section at points (A ₀ and B ₀ in FIGS. 2 and 3) lying on the same longitudinal axis and being closest to the connection points to the shoulders of the three-section plate vibrator of the central cores of the power cables, with the edges of the shoulders and the middle sections in the places of electrical connection of the central cores and screen sheaths of the cables to the three-section vibrator are pointed.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «новизна».These differences allow us to conclude that the claimed technical solutions meet the criterion of "novelty."

Признаки, отличающие 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».Signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype, are not identified in other technical solutions in the study of this and related areas of technology and, therefore, provide the claimed solutions with the criterion of "significant differences".

На фиг.1 показана электрическая схема дублет-антенны из пластинчатых проводов, принятая в качестве прототипа; на фиг.2 показана электрическая схема дублет-антенны из пластинчатых проводов с введением в активную часть шлейф-вибратора прямоугольной средней секции; на фиг.3 показана электрическая схема заявляемой дублет-антенны из пластинчатых проводов с введением нами в активную часть шлейф-вибратора средней секции и плеч вибратора с заостренностями; на фиг.4 показано распределение тока вдоль активного вибратора дублет-антенны для прототипа и заявляемого устройства.Figure 1 shows the electrical diagram of a doublet antenna of plate wires, adopted as a prototype; figure 2 shows the electrical diagram of the doublet antenna of the plate wires with the introduction of the active part of the loop vibrator of the rectangular middle section; figure 3 shows the electrical diagram of the inventive doublet antenna of plate wires with the introduction of the active part of the loop vibrator of the middle section and the shoulders of the vibrator with points; figure 4 shows the current distribution along the active vibrator of the doublet antenna for the prototype and the claimed device.

Примером конкретного выполнения может служить дублет-антенна, показанная на фиг.3, которая содержит активную часть шлейф-вибратора в виде боковых плеч 1 и средней секции 4, пассивную часть шлейф-вибратора, выполненную в виде шлейфа 2, симметричный радиочастотный фидер питания 3, состоящий из двух радиочастотных кабелей питания, подключаемых центральными жилами в точках 5 (А и В) к боковым плечам трехсекционного пластинчатого вибратора, а экранными оболочками в точках 6 (A₀ и В₀) к средней секции 4 трехплоскостного пластинчатого вибратора. Причем подключение центральных жил и экранных оболочек кабелей осуществляется в местах заострений как средней секции, так и плеч симметричного вибратора.An example of a specific implementation can serve as a doublet antenna, shown in figure 3, which contains the active part of the loop vibrator in the form of side arms 1 and the middle section 4, the passive part of the loop vibrator made in the form of a loop 2, a symmetric radio-frequency power feeder 3, consisting of two radio-frequency power cables connected by central cores at points 5 (A and B) to the lateral shoulders of a three-section plate vibrator, and by screen sheaths at points 6 (A ₀ and B ₀ ) to the middle section 4 of a three-plane plate vibrator. Moreover, the connection of the central cores and screen sheaths of the cables is carried out in the places of tapering both the middle section and the shoulders of the symmetric vibrator.

Дублет-антенна работает следующим образом. При подключении радиопередатчика ко входу симметричного фидера 3 высокочастотная энергия распространяется по питающим кабелям в левую и правую секции трехсекционного вибратора 1 через соответствующие точки подключения центральных жил и экранных оболочек к плечам вибратора и к средней секции 4 в виде вытекающих в секции вибраторов токов возбуждения. Эти токи секций активных частей как прототипа, так и заявляемого устройства имеют одинаковое направление. А вот распределение токов вдоль секций, как это видно из фиг.4, различается. Более равномерное, с увеличенной амплитудой распределение токов в заявляемом устройстве обеспечивает существенное увеличение коэффициента усиления антенны по сравнению с прототипом.The doublet antenna works as follows. When a radio transmitter is connected to the input of a symmetric feeder 3, high-frequency energy is distributed through the supply cables to the left and right sections of the three-section vibrator 1 through the corresponding connection points of the central cores and screen shells to the vibrator shoulders and to the middle section 4 in the form of excitation currents flowing into the section of the vibrators. These currents of sections of the active parts of both the prototype and the claimed device have the same direction. But the distribution of currents along the sections, as can be seen from figure 4, is different. A more uniform, with increased amplitude, the distribution of currents in the inventive device provides a significant increase in the antenna gain compared to the prototype.

Заостренность секций в местах подключения кабелей питания приводит к более равномерному распределению первоначального возбуждающего тока в поперечном направлении. Что также улучшает электрические характеристики антенны.The sharpness of the sections in the places where the power cables are connected leads to a more uniform distribution of the initial exciting current in the transverse direction. Which also improves the electrical characteristics of the antenna.

Проведенные экспериментальные исследования доказали получаемый технический результат: за счет дополнительно введенной средней части в пластинчатом вибраторе дублет-антенны появляется более равномерное распределение тока, приводящее к увеличению коэффициента усиления антенны на 25-30%, а внесение точек питания вглубь вибратора улучшает согласование антенны с фидером и, соответственно, повышает коэффициент бегущей волны на 15-20%.The conducted experimental studies proved the obtained technical result: due to the additionally introduced middle part in the plate vibrator of the doublet antenna, a more uniform current distribution appears, leading to an increase in the antenna gain by 25-30%, and the introduction of power points deep into the vibrator improves the matching of the antenna with the feeder and , accordingly, increases the coefficient of the traveling wave by 15-20%.

Таким образом, поставленная цель - разработка устройства, позволяющего существенно повысить эксплуатационные значения коэффициентов усиления антенны и бегущей волны - достигнута.Thus, the goal - the development of a device that can significantly increase the operational values of the gain of the antenna and the traveling wave - is achieved.

Технико-экономический эффект, обусловленный применением предложенного устройства, заключается в возможности повысить надежность функционирования сетей и направлений радиосвязи узлов и объектов связи в сложных условиях внешней обстановки.The technical and economic effect due to the application of the proposed device consists in the possibility of increasing the reliability of the functioning of the networks and directions of radio communications of communication nodes and objects in difficult environmental conditions.

Количественная величина технико-экономического эффекта от предложенного устройства зависит от способов организации радиосвязи, типа применяемых радиоэлектронных средств, их условий электромагнитной совместимости и внешних условий обстановки.The quantitative value of the technical and economic effect of the proposed device depends on the methods of organizing radio communications, the type of electronic equipment used, their conditions of electromagnetic compatibility and environmental conditions.

Источники информацииInformation sources

1. Приемная антенна. Заявка на патент №2119901 от 1972. Франция / Керавенант Б.1. The receiving antenna. Patent application No. 2119901 of 1972. France / B. Caravenant.

2. Дублет-антенна, согнутая из пластин: заявка на патент №2311422 от 1977. Франция / Дубост Г., Хавот Н. Дублет-антенна. Заявка на патент Франция №2279233 от 1976 (прототип).2. Doublet antenna bent from the plates: patent application No. 2311422 of 1977. France / Dubost G., Havot N. Doublet antenna. Application for patent France No. 2279233 from 1976 (prototype).

Claims

Doublet antenna, consisting of the active part - the left and right side sections symmetrically located relative to the conditional central axis of the antenna, the passive part of the U-shape, made of plate metal wires, or replacing them with flat metal grids and a symmetric radio-frequency power feeder, characterized in that the active part of the doublet antenna includes a central section spaced at the same distance from the side sections, the overall geometric dimensions of the active part of the antenna remain by the hedgehogs, the central cores of the cables supplying the antenna of a symmetrical radio-frequency feeder are electrically connected to the side sections of the active part of the antenna located on the longitudinal axis of the active part of the antenna, and the screen sheaths of the cables are electrically connected to the central section at points lying on the same longitudinal axis and being closest to the points connecting to the side sections of the central cores of the power cables.