RU2752558C1 - Wide-band triangular and loop antenna - Google Patents
Wide-band triangular and loop antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752558C1 RU2752558C1 RU2020113838A RU2020113838A RU2752558C1 RU 2752558 C1 RU2752558 C1 RU 2752558C1 RU 2020113838 A RU2020113838 A RU 2020113838A RU 2020113838 A RU2020113838 A RU 2020113838A RU 2752558 C1 RU2752558 C1 RU 2752558C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibrator
- loop
- triangular
- wire
- common axis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве широкополосных антенн для телевидения и беспроводных сетей передачи информации, в антенных системах радиолокации и радиопеленгации, а также в комплексах радиомониторинга и радиоэлектронной борьбы.The invention relates to antenna technology and can be used as broadband antennas for television and wireless networks for transmitting information, in antenna systems for radar and radio direction finding, as well as in radio monitoring and electronic warfare systems.
Известна широкополосная антенна с петлевыми вибраторами образующими логопериодическую структуру. (Пат. РФ №2206947, опубл. 20.06.2003). Петлевые вибраторы выполнены самодополнительными, подсоединенными к трубчатой собирательной двухпроводной линии, причем одна половина петлевого вибратора имеет гальваническую связь с одной из трубок собирательной двухпроводной линии, а другая половина каждого петлевого вибратора соединена с другой трубкой собирательной двухпроводной линии с помощью емкостной связи через ферритовую втулку.Known broadband antenna with loop vibrators forming a log-periodic structure. (Patent RF No. 2206947, publ. 20.06.2003). Loop vibrators are self-complementary, connected to a tubular collecting two-wire line, and one half of the loop vibrator has a galvanic connection with one of the tubes of the collecting two-wire line, and the other half of each loop vibrator is connected to the other tube of the collecting two-wire line using capacitive coupling through a ferrite bushing.
Недостатками устройства-аналога являются относительно большие пространственные габариты, сложные конструкция петлевых вибраторов и их подключение с устройством изолирующей ферритовой вставки в одно из плеч, в общем, снижающих технологию изготовления и надежность эксплуатации усложненной конструкции антенного устройства.The disadvantages of the analog device are the relatively large spatial dimensions, complex design of loop vibrators and their connection with an insulating ferrite insert in one of the arms, in general, reducing the manufacturing technology and reliability of operation of the complicated design of the antenna device.
Известна логопериодическая вибраторная антенна, содержащая ряд симметричных линейных вибраторов, запитываемых от двухпроводной трубчатой распределительной линии. (Пат. РФ №2655724, опубл. 25.05.2018). Каждый последующий в ряду симметричный вибратор, в виде цилиндрических проводников, запитан противофазно предшествующему симметричному вибратору, а отношение длин плеч соседних вибраторов и отношение расстояний между симметричными вибраторами выбраны по соотношениям образования оптимальной логопериодической вибраторной структуры. Трубчатые проводники двухпроводной распределительной линии расположены симметрично относительно продольной оси антенны с образованием зазора между ними, причем величина зазора в поперечных сечениях двухпроводной линии изменяется вдоль продольной оси антенны по линейному закону с увеличением от наименьшего вибратора к наибольшему вибратору. При этом пропорция изменения зависит от соотношения рабочих частот максимальной к минимальной и формы трубчатых проводников.Known log-periodic dipole antenna containing a number of symmetrical linear vibrators, powered by a two-wire tubular distribution line. (Patent RF No. 2655724, publ. 05/25/2018). Each subsequent symmetrical vibrator in the row, in the form of cylindrical conductors, is powered in antiphase to the previous symmetric vibrator, and the ratio of the lengths of the arms of adjacent vibrators and the ratio of the distances between the symmetrical vibrators are selected according to the ratios of the formation of an optimal log-periodic vibrator structure. The tubular conductors of the two-wire distribution line are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the antenna with the formation of a gap between them, and the size of the gap in the cross-sections of the two-wire line changes linearly along the longitudinal axis of the antenna with an increase from the smallest vibrator to the largest vibrator. In this case, the proportion of the change depends on the ratio of the operating frequencies of the maximum to the minimum and the shape of the tubular conductors.
Недостатками известной антенны являются относительно большая продольная протяженность антенного устройства, дополнительно увеличиваемая за счет короткозамыкателя в концовке двухпроводной распределительной линии. Причем предполагается, не указанная в описании, необходимость установки диэлектрических фиксаторов изменяющегося по длине зазора распределительной линии, снижающая электрические параметры в процессе эксплуатации, а из-за увеличенных размеров усложняется установка антенны при ограничениях возможностях размещения.The disadvantages of the known antenna are the relatively large longitudinal length of the antenna device, which is further increased by a short-circuit at the end of the two-wire distribution line. Moreover, it is assumed, not indicated in the description, the need to install dielectric clamps of a distribution line that varies along the length of the gap, which reduces the electrical parameters during operation, and due to the increased dimensions, the installation of the antenna becomes more complicated with restrictions on the placement possibilities.
Среди известных решений наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является активный антенный треугольно-петлевой элемент по патенту Российской Федерации №2568340 С1, МПК H01Q 5/00, опубликованный 20.11.2015. Антенное устройство содержит расположенные симметрично относительно общей оси петлевые вибраторы, установленные перпендикулярно направлению приема электромагнитных волн и соединенные между собой. Петлевые вибраторы расположены в одной плоскости. Один из них выполнен в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λраб. и боковыми сторонами 0,3λраб., другой петлевой вибратор представляет собой шлейф-вибратор Пистолькорса из двух параллельных линейных проводников (0,5λраб.), один из которых неразрезной, другой разрезной в средней части, с размещением в ней точек питания. Разнородные вибраторы соединены между собой в точках питания с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора.Among the known solutions, the closest in technical essence to the claimed device is an active antenna triangular-loop element according to the patent of the Russian Federation No. 2568340 C1, IPC
Недостатком прототипа является недостаточный для широкополосных антенн рабочий диапазон частот. Совместное использование разнесенных разнородных вибраторов с одинаковой протяженностью проводников, то есть с одинаковыми длинами рабочих радиоволн, увеличивает коэффициент усиления, а из-за особенностей вклада каждого в суммарное формирование направленности, обусловленное различием их форм, обеспечивает ее односторонность, но не расширяет полосу рабочих частот антенного устройства.The disadvantage of the prototype is that the operating frequency range is insufficient for broadband antennas. The joint use of spaced dissimilar vibrators with the same length of conductors, that is, with the same lengths of working radio waves, increases the gain, and due to the peculiarities of the contribution of each to the total formation of directivity, due to the difference in their shapes, ensures its one-sidedness, but does not expand the frequency band of the antenna. devices.
Задачей настоящего изобретения является создание широкополосной треугольно-петлевой антенны с увеличенной полосой рабочих частот, повышенной надежностью и высокой технологичностью изготовления.The objective of the present invention is to provide a broadband triangular-loop antenna with an increased bandwidth, increased reliability and high manufacturability.
Технический результат изобретения достигается включением в антенное устройство дополнительных петлевых вибраторов, выполненных в форме равнобедренных треугольников, подобных используемому, но с отличающимися от используемого рабочими длинами волн.The technical result of the invention is achieved by including in the antenna device additional loop vibrators made in the form of isosceles triangles, similar to the one used, but with different operating wavelengths from that used.
Техническое решение широкополосной треугольно-петлевой антенны обеспечивается тем, что используются расположенные симметрично относительно общей оси петлевые вибраторы, установленные перпендикулярно направлению приема электромагнитных волн, соединенные между собой и расположенные в одной плоскости. Первый из вибраторов выполнен в форме равнобедренного треугольника основанием 0,4λ1 и боковыми сторонами 0,3λ1, другой петлевой вибратор с общей длиной петли λ1 в виде шлейф-вибратора Пистолькорса из двух параллельных линейных проводников, один из которых неразрезной, другой разрезной в средней части, с размещением в ней точек питания а, b. Оба вибратора соединены между собой с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора и, дополнительно, к точкам питания подключена двухпроводная экспоненциальная линия, соединяющая расположенный симметрично, относительно общей оси, петлевой вибратор, выполненный в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 и боковыми сторонами 0,3λ2, подобный первому, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора. Причем двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполнены из проволочных проводников, которые расположены в одной плоскости под углом α к общей оси и имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением над (под) первым петлевым треугольным вибратором.The technical solution of the broadband triangular-loop antenna is provided by the use of loop vibrators located symmetrically relative to the common axis, installed perpendicular to the direction of reception of electromagnetic waves, interconnected and located in the same plane. The first of the vibrators is made in the form of an isosceles triangle with a base of 0.4λ 1 and sides of 0.3λ 1 , the other loop vibrator with a total loop length λ 1 is in the form of a Pistolkors train vibrator made of two parallel linear conductors, one of which is continuous, the other is split into the middle part, with the placement of feeding points a, b in it. Both vibrators are connected to each other with crossing of the lateral sides of an isosceles triangular vibrator and, in addition, a two-wire exponential line is connected to the power points, connecting a looped vibrator, located symmetrically about a common axis, made in the form of an isosceles triangle with a base of 0.4λ 2 and sides 0 , 3λ 2 , similar to the first, with crossing of the lateral sides of an isosceles triangular vibrator. Moreover, the two-wire exponential line and a triangular vibrator similar to the first are made of wire conductors that are located in the same plane at an angle α to the common axis and have a total length of the conductors equal to λ 1 , with placement above (under) the first loop triangular vibrator.
Для выравнивания коэффициента усиления, с повышением его в высокочастотной части расширенной полосы рабочих частот, к точкам питания дополнительно подключена вторая двухпроводная экспоненциальная линия. Она соединяет расположенный симметрично относительно общей оси петлевой вибратор, выполненный в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 и боковыми сторонами 0,3λ2, подобный первому, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора. Причем вторая двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполнены из проволочных проводников, которые расположены в одной плоскости под углом σ к общей оси и имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением под (над) первым петлевым треугольным вибратором, образуя симметричную структуру с парой идентичных подобных вибраторов, относительно общей оси.To equalize the gain, increasing it in the high-frequency part of the extended operating frequency band, a second two-wire exponential line is additionally connected to the power points. It connects a loop vibrator located symmetrically about a common axis, made in the form of an isosceles triangle with a base of 0.4λ 2 and sides of 0.3λ 2 , similar to the first, with crossing the sides of an isosceles triangular vibrator. Moreover, the second two-wire exponential line and a triangular vibrator similar to the first are made of wire conductors that are located in the same plane at an angle σ to the common axis and have a total length of the conductors equal to λ 1 , with placement under (above) the first loop triangular vibrator, forming a symmetrical structure with a pair of identical similar vibrators, about a common axis.
Для выравнивания коэффициента усиления, с нивелированием его по диапазону рабочих частот или дальнейшего расширения полосы рабочих частот, к точкам питания дополнительно может быть подключена вторая двухпроводная экспоненциальная линия. Она соединяет расположенный симметрично, относительно общей оси петлевой вибратор, выполненный в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ3 и боковыми сторонами 0,3λ3, подобный первому, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора. Причем двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполнены из проволочных проводников, которые расположены в одной плоскости под углом σ к общей оси и имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением под (над) первым петлевым треугольным вибратором, образуя двухстороннюю структуру подобных вибраторов, относительно общей оси.To equalize the gain, leveling it over the operating frequency range or further expanding the operating frequency band, a second two-wire exponential line can be additionally connected to the power points. It connects a loop vibrator located symmetrically, relative to the common axis, made in the form of an isosceles triangle with a base of 0.4λ 3 and sides of 0.3λ 3 , similar to the first, with crossing the sides of an isosceles triangular vibrator. Moreover, the two-wire exponential line and a triangular vibrator similar to the first are made of wire conductors that are located in one plane at an angle σ to the common axis and have a total length of the conductors equal to λ 1 , with placement under (above) the first loop triangular vibrator, forming a two-sided structure similar vibrators about a common axis.
Для повышения коэффициента усилении предлагаемого антенного устройства, с подключенной к точкам питания второй двухпроводной экспоненциальной линии, соединяющей расположенный симметрично, относительно общей оси петлевой вибратор, расположенный в одной плоскости с экспоненциальной линией под углом σ к общей оси, который имеет суммарную протяженность проводников вибратора с соединительной линией, равную λ1, с размещенным под (над) первым петлевым треугольным вибратором, образуя симметричную структуру подобных вибраторов, дополнительно на общей оси перед треугольно-петлевой структурой размещен линейный директор.To increase the gain of the proposed antenna device, with a second two-wire exponential line connected to the power points, connecting the loop vibrator located symmetrically relative to the common axis, located in the same plane with the exponential line at an angle σ to the common axis, which has the total length of the vibrator conductors with the connecting a line equal to λ 1 , with the first loop triangular vibrator placed under (above) the first loop triangular vibrator, forming a symmetrical structure of such vibrators, in addition, a linear director is placed on the common axis in front of the triangular loop structure.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что в устройство широкополосной треугольно-петлевой антенны, конструктивно выполненное в виде расположенных симметрично, относительно общей оси резонансных петлевых неоднородных вибраторов, настроенных на общую рабочую частоту и соединенных между собой, введены особо подключенные дополнительные подобные петлевые вибраторы с другими рабочими частотами;The novelty in the part of the device according to the invention is seen in the fact that the device of the broadband triangular-loop antenna, structurally made in the form of resonant loop heterogeneous vibrators located symmetrically relative to the common axis, tuned to the common operating frequency and connected to each other, specially connected additional similar loop vibrators with other operating frequencies;
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что размещение дополнительных вибраторов осуществляется в плоскостях, под углом к общей оси, с разнесением над (под) первым петлевым треугольным вибратором;The novelty in part of the device according to the invention is seen in the fact that the placement of additional vibrators is carried out in planes, at an angle to the common axis, with a spacing above (below) the first loop triangular vibrator;
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что дополнительные петлевые вибраторы с другими рабочими частотами являются активными, с гальваническим соединением к общим точкам питания;The novelty in the part of the device according to the invention is seen in the fact that additional loop vibrators with other operating frequencies are active, with galvanic connection to common power points;
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что дополнительные петлевые вибраторы с другими рабочими частотами соединены с общими точками питания двухпроводными экспоненциальными линиями;The novelty in part of the device according to the invention is seen in the fact that additional loop vibrators with different operating frequencies are connected to common power points by two-wire exponential lines;
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что ключевым, при устройстве дополнительных петлевых вибраторов с другими рабочими частотами и их соединении с общими точками питания является соблюдение равенства суммарной протяженности проводников используемых вибраторов, в том числе с учетом двухпроводных экспоненциальных линий;The novelty in the part of the device according to the invention is seen in the fact that the key, when arranging additional loop vibrators with other operating frequencies and their connection to common power points, is to observe the equality of the total length of the conductors of the vibrators used, including taking into account two-wire exponential lines;
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что на базе классического шлейф-вибратора Пистолькорса, типично трубчатого, размещена ажурная система треугольных вибраторов, выполненных из проволочных проводников;The novelty in part of the device according to the invention is seen in the fact that on the basis of the classic Pistolkors loop-vibrator, typically tubular, there is an openwork system of triangular vibrators made of wire conductors;
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что комбинация системы петлевых вибраторов для изменения коэффициента усиления по рабочему диапазону антенны дополнена линейным директором.The novelty in the part of the device according to the invention is seen in the fact that the combination of a system of loop vibrators for changing the gain over the operating range of the antenna is supplemented by a line director.
Сочетание отличительных признаков и свойств как в заявленном устройстве, широкополосная треугольно-петлевая антенна Ажур из технической, научной литературы и патентной документации не выявлено, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties as in the claimed device, a wideband triangular-loop antenna Azhur has not been identified from the technical, scientific literature and patent documents, therefore it meets the criteria of novelty and inventive step.
Промышленная применимость заявленного технического решения усматривается в малой материалоемкости, сравнительной простоте изготовления, тиражирования и эксплуатации, в повышенных электрических показателях, возможности использования на промышленной основе и конкурентоспособном уровне.The industrial applicability of the claimed technical solution is seen in low material consumption, comparative ease of manufacture, replication and operation, in increased electrical performance, the possibility of using it on an industrial basis and at a competitive level.
Предлагаемая широкополосная треугольно-петлевая антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-6.The proposed broadband triangular loop antenna is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-6.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид широкополосной треугольно-петлевой антенны с одним дополнительным вибратором;FIG. 1 schematically shows a general view of a broadband triangular-loop antenna with one additional vibrator;
На фиг. 2 схематично представлен общий вид широкополосной треугольно-петлевой антенны с двумя дополнительными вибраторами;FIG. 2 schematically shows a general view of a broadband triangular-loop antenna with two additional vibrators;
На фиг. 3 схематично представлен вид с боку широкополосной треугольно-петлевой антенны с двумя дополнительно подключенными треугольно-петлевыми вибраторами;FIG. 3 is a schematic side view of a broadband triangular-loop antenna with two additionally connected triangular-loop vibrators;
На фиг. 4 представлено изменение коэффициента стоячих волн в диапазоне 460-800 МГц антенны с одним дополнительным вибратором;FIG. 4 shows the change in the standing wave ratio in the 460-800 MHz range of an antenna with one additional vibrator;
На фиг. 5 представлено изменение коэффициента усиления и защитного действия в диапазоне 460-800 МГц антенны с одним дополнительным вибратором;FIG. 5 shows the change in the gain and protective action in the 460-800 MHz range of an antenna with one additional vibrator;
На фиг. 6 представлены диаграммы направленностей в диапазоне 460-800 МГц антенны с одним дополнительным вибратором.FIG. 6 shows the radiation patterns in the 460-800 MHz range of an antenna with one additional dipole.
Широкополосная треугольно-петлевая антенна (фиг. 1), содержит, расположенные симметрично относительно общей оси 3 петлевые вибраторы 1 и 2, установленные перпендикулярно направлению приема электромагнитных волн. Они соединены между собой и расположены в одной плоскости (показана на общем боковом виде фиг. 3 пунктиром 3), первый из которых выполнен в форме равнобедренного треугольника 1 с основанием 0,4λ1 4 и боковыми сторонами 0,3λ1 5, а другой петлевой вибратор 2 с общей длиной петли λ1 в виде шлейф-вибратора Пистолькорса из двух параллельных линейных проводников 6 и 7. Один из проводников в нем неразрезной 6, другой 7 разрезной в средней части с размещением в ней точек питания а, b, в которых треугольный вибратор 1 и шлейф-вибратор 2 соединены между собой с перекрещиванием боковых сторон 5 равнобедренного треугольного вибратора 1. К точкам питания дополнительно подключена двухпроводная 9 экспоненциальная линия 8, соединяющая расположенный симметрично, относительно общей оси 3, петлевой вибратор 10, в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 11 и боковыми сторонами 0,3λ2 12, подобный первому 1, с перекрещиванием боковых сторон 12 равнобедренного треугольного вибратора 10. Причем, двухпроводная экспоненциальная линия 8 и, подобный первому 1 треугольный вибратор 10, выполненные из проволочных проводников, расположены в одной плоскости 19, (показанная на общем боковом виде фиг. 3 пунктиром) под углом α к общей оси 3 (на фиг. 3) и имеют суммарную протяженность проводников двухпроводной линии 9 и треугольного вибратора 10, равную λ1, с размещением над (под) первым петлевым треугольным вибратором 1.The broadband triangular loop antenna (Fig. 1) contains
В соответствии с изобретением, к точкам питания дополнительно может быть подключена вторая двухпроводная 15 экспоненциальная линия 14, соединяющая расположенный симметрично относительно общей оси петлевой вибратор 16, в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 17 и боковыми сторонами 0,3λ2 18, подобный первому 1, с перекрещиванием боковых сторон 18 равнобедренного треугольного вибратора 16 (фиг. 2). Причем, двухпроводная экспоненциальная линия 14 и подобный первому 1 треугольный вибратор 16, выполненные из проволочных проводников, расположены в одной плоскости 20 (показанная на общем боковом виде фиг. 3 пунктиром) под углом σ к общей оси 3 и имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением под (над) первым петлевым треугольным вибратором 1, образуя симметричную структуру идентичных вибраторов, относительно общей оси 3.In accordance with the invention, a second two-
Кроме этого, к точкам питания дополнительно может быть подключена вторая двухпроводная 15 экспоненциальная линия 14, соединяющая расположенный симметрично относительно общей оси петлевой вибратор 16, выполненный в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ3 17 и боковыми сторонами 0,3λ3, 18 подобный первому, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора. Причем двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполненные из проволочных проводников, расположены в одной плоскости 20 под углом σ к общей оси 3 и имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением под (над) первым петлевым треугольным вибратором 1. Таким образом, реализуется трехэлементная структура подобных вибраторов с разными длинами периметров треугольников и двухпроводных линий, но при равной λ1 суммарной длине проводников в каждом элементе.In addition, a second two-
При этом, когда к точкам питания дополнительно подключена вторая двухпроводная 15 экспоненциальная линия 14, соединяющая расположенный симметрично относительно общей оси петлевые вибраторы 16, выполненные в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 17 и боковыми сторонами 0,3λ2, 18 подобные первому, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора, возможна дальнейшая комбинация. Для чего треугольные вибраторы 1 и 16, выполненные из проволочных проводников и имеющих суммарную протяженность проводников, равную λ1, образуя структуру подобных вибраторов, относительно общей оси 3, дополнены линейным директором (на фиг. не показано), с размещением на общей оси перед треугольно-петлевой структурой.In this case, when the second two-
Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.
При подключении высокочастотного генератора (на фиг. не показан) в точки питания а и b по проводникам боковых сторон 5 и основанию 4 петлевого вибратора 1, равно как и по проводникам 6 и 7 петлевого вибратора 2 потекут токи с величинами, обратно пропорциональными сопротивлениям цепей. При этом из-за того, что в шлейф-вибраторе Пистолькорса 2 проводники 6 и 7 расположены в непосредственной близости друг к другу, а в равнобедренном треугольном вибраторе 1 проводник 4 подключен в середину петли между проводниками боковых перекрещенных сторон 5, с развязкой по протяженности, соизмеримой с длиной 0,3λ1 до и после включения проводника 4, то токи в проводнике 4 реализуют работу антенны с активными вибраторами и обеспечением направленности в сторону с меньшей длины директора, как в классической директорной структуре. Противоположно направленные токи в проводниках 5, при их горизонтальном размещении под углом друг к другу, встречно компенсируя осевую составляющую, обеспечивают повышение уровня составляющей горизонтальной поляризации за счет суммирования, с увеличением излучения вдоль оси по направлению антенны, как в антеннах Харченко. Таким образом, все проводники участвуют в излучении электромагнитного поля, обеспечивая суммарное повышение коэффициента направленного действия системы в полосе диапазона рабочих длин волн близких к λ1. В свою очередь, введение в систему резонансного вибратора, настроенного на другую частоту, с подключением к точкам питания а и b петлевого вибратора 10, обеспечивает расширение диапазона рабочих длин волн антенны в сторону настроенного на другую частоту введенного вибратора. Введенный вибратор 10 в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 11 и боковыми сторонами 0,3λ2, 12 подобный первому 1, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора производит увеличение коэффициента усиления и повышает коэффициент направленного действия антенной системы, но в полосе длин волн близкой к λ2. Таким образом, суммарно, расширяется полоса рабочих частот, как и в логопериодических антеннах. Однако, непосредственное подключение дополнительного петлевого вибратора с суммарной протяженность проводников отличающейся от λ1, шунтирует вход антенны в точках питания а и b и нарушает фазировку токов в излучающих проводниках, обеспечивающих одностороннюю направленность. Поэтому для обеспечения необходимой задержки, чтобы добиться требуемой синфазности, введена своеобразная линия задержки, двухпроводная линия 9, соединяющая расположенный симметрично, относительно общей оси 3, петлевой вибратор 10 с точками питания а и b, выполненная в виде экспоненциальной линии 8, одновременно обеспечивающей согласование сопротивления введенного вибратора 10 к входу антенны. Причем двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполнены из проволочных проводников и расположены в одной плоскости 19 под углом α к общей оси и имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением над (под) первым петлевым треугольным вибратором, чтобы расширить апертуру антенны по вертикали.When a high-frequency generator (not shown in the figure) is connected to the supply points a and b, currents with values inversely proportional to the resistances of the circuits will flow through the conductors of the
В соответствии с изобретением, к точкам питания дополнительно подключается вторая двухпроводная 15 экспоненциальная линия 14, соединяющая расположенный симметрично относительно общей оси петлевой вибратор 16, в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 17 и боковыми сторонами 0,3λ2, 18 подобный первому 1, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора 16. Причем двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполненные из проволочных проводников, расположенные в одной плоскости 20 под углом σ к общей оси и имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением под (над) первым петлевым треугольным вибратором. Таким образом, реализуется трехэлементная структура подобных вибраторов с разными длинами периметров треугольников и двухпроводных линий, но при равной λ1 суммарной длине проводников в каждом элементе. Ведение дополнительного 16, идентичного введенному 10, еще одного резонансного вибратора в большей степени увеличивает коэффициент усиления и повышение коэффициента направленного действия антенной системы в полосе длин волн близкой к λ2, где классически требуется его повышение.In accordance with the invention, a second two-
Кроме этого к точкам питания дополнительно может быть подключена вторая двухпроводная 15 экспоненциальная линия 14, соединяющая расположенный симметрично относительно общей оси петлевой вибратор 16, выполненный в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ3 17 и боковыми сторонами 0,3λ3, 18 подобный первому, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора. Причем двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполненные из проволочных проводников, расположены в одной плоскости 20, под углом σ к общей оси и имеющих суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением под (над) первым петлевым треугольным вибратором, образуют структуру подобных вибраторов, относительно общей оси 3. Однако петлевые вибраторы, настроенные для работы с длинами волн λ2 и λ3, уже могут обеспечить увеличение коэффициента усиления и повышение коэффициента направленного действия антенной системы в полосе длин волн близких к λ2 и λ3, что позволяет производить выравнивание коэффициента усиления, с нивелированием его по заданному диапазону рабочих частот или расширение полосы рабочих частот антенны.In addition, a second two-
При этом, на общей оси перед треугольно-петлевой структурой возможно размещение линейного директора с комбинацией в систему петлевых вибраторов, при сохранении структуры, когда к точкам питания дополнительно подключена вторая двухпроводная 15 экспоненциальная линия 14, соединяющая расположенный симметрично относительно общей оси петлевой вибратор 16, выполненный в форме равнобедренного треугольника с основанием 0,4λ2 17 и боковыми сторонами 0,3λ2, 18 подобный первому 1, с перекрещиванием боковых сторон равнобедренного треугольного вибратора. Причем двухпроводная экспоненциальная линия и подобный первому треугольный вибратор, выполненные из проволочных проводников, расположенных в одной плоскости 20 под углом σ к общей оси, имеют суммарную протяженность проводников, равную λ1, с размещением под (над) первым петлевым треугольным вибратором, образуя симметричную структуру подобных вибраторов, относительно общей оси 3. Такая комбинация, дополненная директором, в большей степени обеспечивает изменения коэффициента усиления и направленного действия в рабочем диапазоне частот антенны.At the same time, on a common axis in front of the triangular-loop structure, it is possible to place a linear director with a combination in a system of loop vibrators, while maintaining the structure, when the second two-
Результаты компьютерного моделирования в программе MMANA-GAL (фиг. 4, 5 и 6) полностью подтверждают анализ работы широкополосной треугольно-петлевой антенны увеличением полосы рабочих частот графиками на фиг. 4, с сохранением в ней низкого коэффициента стоячих волн. Выравнивание в широком рабочем диапазоне частот коэффициента усиления и коэффициента защитного действия подтверждают графики на фиг. 5, а односторонность направленности и изменение форм диаграмм направленностей антенны в диапазоне 460-800 МГц подтверждают графики на фиг. 6. Повышенная надежность может быть подтверждена общим внешним видом по изображениям версий конструкций на фиг. 1-3, где на утолщенном из железной трубки шлейф-вибраторе Пистолькорса, например, путем точечной сварки ажурно закреплены проволочные треугольно-петлевые вибраторы. (Применение железной трубки вместо меди снижает коэффициент усиления антенны около 0,25 dB.) Этим же подтверждается и технологичность изготовления антенны, так как для реализации устройства в оптимальной версии требуется всего 3 типоразмера заготовок в виде выгнутого трубчатого шлейф-вибратора Пистолькорса, выгнутого проволочного треугольного вибратора и двух выгнутых проволочных треугольных вибраторов с продолжением экспоненциальной линией. Симметрированное подключение коаксиального кабеля питания возможно вводом в точке нулевого потенциала в центре неразрезного проводника шлейф-вибратора Пистолькорса в трубку с коммутацией центральной жилы к противоположной стороне при выходе в разрезной части в точках питания, а экрана кабеля - к стороне прокладки, с естественной реализацией заземления.The results of computer simulation in the MMANA-GAL program (Figs. 4, 5 and 6) fully confirm the analysis of the operation of the broadband triangular-loop antenna by increasing the operating frequency band by the graphs in Fig. 4, while maintaining a low standing wave ratio in it. The equalization in a wide operating frequency range of the gain and the protective action is confirmed by the graphs in FIG. 5, and the one-sided directionality and the change in the shape of the antenna directional patterns in the 460-800 MHz range are confirmed by the graphs in FIG. 6. The increased reliability can be confirmed by the general appearance from the images of the versions of the structures in FIG. 1-3, where on the Pistolkors train-vibrator thickened from an iron tube, for example, wire triangular-loop vibrators are openworkly fixed by spot welding. (The use of an iron tube instead of copper reduces the antenna gain by about 0.25 dB.) This also confirms the manufacturability of the antenna manufacturing, since to implement the device in the optimal version, only 3 standard sizes of workpieces are required in the form of a curved tubular loop-vibrator Pistolkors, a curved wire triangular vibrator and two curved wire triangular vibrators with exponential line continuation. The balanced connection of the coaxial power cable is possible by entering the Pistolkors loop-vibrator at the point of zero potential in the center of the continuous conductor into the tube with the switching of the central core to the opposite side at the exit in the split part at the power points, and the cable shield to the side of the installation, with natural grounding.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113838A RU2752558C1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Wide-band triangular and loop antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113838A RU2752558C1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Wide-band triangular and loop antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752558C1 true RU2752558C1 (en) | 2021-07-29 |
Family
ID=77226291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020113838A RU2752558C1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Wide-band triangular and loop antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752558C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5198826A (en) * | 1989-09-22 | 1993-03-30 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Wide-band loop antenna with outer and inner loop conductors |
| RU2568340C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") | Milkin's active antenna triangular and loop element |
| RU2593428C1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") | Horizontal band circularly polarised co-phased antenna system |
| RU2655724C2 (en) * | 2015-12-11 | 2018-05-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Log-periodic dipole array |
-
2020
- 2020-04-03 RU RU2020113838A patent/RU2752558C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5198826A (en) * | 1989-09-22 | 1993-03-30 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Wide-band loop antenna with outer and inner loop conductors |
| RU2568340C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") | Milkin's active antenna triangular and loop element |
| RU2593428C1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") | Horizontal band circularly polarised co-phased antenna system |
| RU2655724C2 (en) * | 2015-12-11 | 2018-05-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Log-periodic dipole array |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6121937A (en) | Log-periodic staggered-folded-dipole antenna | |
| US8130162B2 (en) | Broadband multi-dipole antenna with frequency-independent radiation characteristics | |
| CN101065883B (en) | Quadrifilar helical antenna | |
| US7724200B2 (en) | Antenna device, array antenna, multi-sector antenna, high-frequency wave transceiver | |
| US7791554B2 (en) | Tulip antenna with tuning stub | |
| US5068672A (en) | Balanced antenna feed system | |
| US6806845B2 (en) | Time-delayed directional beam phased array antenna | |
| KR100263208B1 (en) | Antenna assembly with balun and tuning element for a portable radio | |
| WO1997012417A1 (en) | Broad band antenna | |
| US5467099A (en) | Resonated notch antenna | |
| US4518968A (en) | Dipole and ground plane antennas with improved terminations for coaxial feeders | |
| WO2019143275A1 (en) | A dual directional log-periodic antenna and an antenna arrangement | |
| GB2453778A (en) | An ultra wideband antenna with a high impedance surface reflector | |
| US5966100A (en) | Quadruple-delta antenna structure | |
| RU2752558C1 (en) | Wide-band triangular and loop antenna | |
| US5805114A (en) | Expanded quadruple-delta antenna structure | |
| US8836603B2 (en) | Antenna device | |
| RU2686876C1 (en) | Tem-horn | |
| US4109255A (en) | Omnidirectional broadband circularly polarized antenna | |
| RU2568340C1 (en) | Milkin's active antenna triangular and loop element | |
| JPH1041734A (en) | Unbalanced dipole antenna | |
| RU2790392C1 (en) | Director-reflector log-periodic antenna with resonator bypassing | |
| RU2655724C2 (en) | Log-periodic dipole array | |
| Adomnitei et al. | Non-resonant Long–Wire Feed for Parabolic Antennas | |
| RU2255393C2 (en) | Balancer |