S-образна антена
Изобретението е предназначено за използване в радиотехнически устройства за радиоразпръскване, телевизия и комуникация в диапазона на ултракъсите вълни. Техническият резултат от изобретението е увеличаване на коефициента на насочено действие. За да направите това, в антената под формата на намотка от тел, разположена по протежение на страните на два квадрата, поставени по общия диагонал един след друг, и двупроводна електропроводна линия, свързана към двете най-близки съседни отворени страни на различни квадрати, успоредни на първите два завоя, коаксиално с тях, един след друг по оста, перпендикулярна на общия диагонал и минаваща през средата му, са разположени допълнителни втори, трети и следващи завои. В този случай двупроводна линия може да бъде свързана последователно към първия и следващите завои. Разстоянието между първия, втория и следващите завои е една четвърт от дължината на електромагнитната вълна, първите завои са удължени, а третите са скъсени спрямо вторите завои, към които в този случай е свързан двупроводният електропровод. В допълнение, линейните размери на първия, втория и всички следващи завои, както и разстоянията по протежение на двупроводния електропровод в точките на свързване към тях, се променят според логаритмичния закон, а свързването на първия, втория и следващите завои към тази линия се извършва кръстосано. 4 з.п.ф-ли, 3 ил.
Изобретението е предназначено за използване като част от радиоустройства за излъчване, телевизия и радиокомуникации в ултракъсовълновия честотен диапазон.
Известни са антени под формата на проводник, разположен по протежение на страните на квадрати, поставени по общ диагонал последователно един след друг, и двупроводна електропроводна линия [1].
Недостатъците на такава антена са относително ниската насоченост и нискаташироколентов достъп.
Известни са и сложни конструкции на антени [2], които имат по-висока насоченост поради използването на слабо насочени елементи, разположени един след друг.
Целта на изобретението е повишаване на ефективността и разширяване на работния честотен диапазон.
За това се предлага S-образна антена под формата на проводник, разположен по протежение на страните на два квадрата, разположени по общ диагонал последователно един след друг, и двупроводна електропроводна линия, която е свързана към двете най-близки съседни отворени страни на различни квадрати. Успоредно на първите два завоя, коаксиално с тях, един след друг по оста, перпендикулярна на общия диагонал и минаваща през средата му, има допълнителни втори, трети и т.н. два завъртания. Двупроводният електропровод е свързан последователно към първия, втория, третия и т.н. завои.
Двужилен електропровод може да бъде свързан само към първите завои, а разстоянията между първия, втория, третия и т.н. в този случай завоите съставляват една четвърт от дължината на електромагнитната вълна, а вторите завои са удължени, третите са скъсени спрямо първите с няколко процента.
Линейните размери на първия, втория и следващите завои и разстоянието по протежение на двупроводния електропровод между точките на свързването му с първия, втория и т.н. завоите се променят по логаритмичен закон, а връзките на завоите към двупроводника се осъществяват чрез един кръст.
Изобретението е илюстрирано с чертежи, на които: Фиг. 1 - антенен елемент; фиг. 2 - S-образна антена с последователни силови елементи; фиг. 3 - S-образна антена с пасивно възбуждане на елементи.
S-образната антена се състои от проводник, разположен по протежение на страните на два квадрата (фиг. 1) 1-2-3-4-5-6-7-8,поставени по общ диагонал 3-6 последователно един след друг и двупроводна захранваща линия, свързана в точки 1 и 8 към двете най-близки съседни отворени страни 1-2 и 7-8 различни квадратчета. Успоредно на първите две завъртания 1-2-3-4-5-6-7-8, които са допълнително посочени на ФИГ. 3 позиция 19, коаксиално с тях един след друг по оста, перпендикулярна на общия диагонал 3-6 (фиг. 1) и минаваща през средата му, има допълнителни втори 20, трети 21 и т.н. две завои, двупроводната линия 22 е свързана само към първите завои.
В друга версия на антената (фиг. 2) двупроводна захранваща линия 12 е свързана последователно към първия 9, втория 10, третия 11 и т.н. се завърта съответно в точки 13-14, 15-16 и 17-18.
Линейните размери на първите 9, вторите 10 и третите 11 и т.н. обръщания и разстояния 13-15; 15-17 по двупроводната линия в точките на нейното свързване 13-14 към завоите 9, 15-16 до завоите 10, 17-18 до завоите 11 се променят според логаритмичния закон, а завоите 9, 10 и 11 са свързани към двупроводната линия чрез един кръст. Това означава, че ако левият проводник на двупроводна електропроводна линия 12 е свързан към дясната страна на завои 9 и 11 в точки 13 и 17, а проводник 12 е свързан към лявата страна на завои в точки 14 и 18, тогава десният проводник 12 е свързан към дясната страна на завои 10 в точка 15, а левият проводник 12 е свързан към лявата страна на завои 10 в точка 16.
S-образната антена работи по следния начин. Когато високочестотен генератор (не е показан) е свързан с помощта на двупроводна захранваща линия 1-8 по протежение на антенните проводници 8-7-6-5 и 1-2-3-4, която може да се разглежда като дълга линия с променливо разстояние между проводниците, се задава режим на вълна на постоянен ток с антинод в средата на проводника 4-5. Когато страните на квадрата са околона една четвърт от електромагнитна вълна, възлите на разпределението на тока са разположени в точки 4, 2 и 5, 7, а антинодите на разпределението на тока са разположени в точки 3, 6, 1 и 8. В определен момент посоката на тока по страните на квадрати 1-2 и 7-8 съвпада и променя посоката на противоположната в възли 5, 7 и 2, 4. Токове по страните на квадрати I12, I23 и др. може да се разложи на компоненти, успоредни и перпендикулярни на общия диагонал 3-6. В посоки, перпендикулярни на равнината на квадратите, компонентите на радиационните полета от токове, успоредни на общия диагонал и разположени отдясно и отляво на него, например от I12 и I45, както и от токове от горната и долната страна на квадрата, например I12 и I23, се компенсират взаимно поради тяхната противоположна насоченост. В същото време всички компоненти на радиационното поле от токове, перпендикулярни на общия диагонал, се сумират и формират максимума на диаграмата на излъчване. Тъй като в равнината, минаваща през общия диагонал, полето се формира от токовете на двата квадрата, радиационната диаграма има по-малка ширина, отколкото в ортогоналната равнина.
В случай, че вторият 10, третият 11 и т.н. са разположени успоредно на първите две навивки 9, по две навивки всяка, свързани последователно с двупроводна линия 12 през всяка четвърт от дължината на вълната, радиационните полета от тези навивки се добавят в посоката на разпространение на електромагнитната вълна по линията 12 (фиг. 2).
Това добавяне се осигурява от фазовия напредък на полето на следващите завои, например завои 10, по отношение на полето на завои 9 поради по-близкото разположение на завоите 10 до точката на наблюдение и изоставането във фазата на възбуждане на токове по двупроводната електропровода на завоите 10 спрямо завоите 9. Константи на разпространение на електромагнитното поле в свободното пространство и високочестотен ток по протежениедвупроводните електропроводи 12 се различават леко. В посока, обратна на разпространението на електромагнитна вълна по линия 12, полетата от намотки 9 и 10 са извън фаза, тъй като разстоянието между тях е около една четвърт от електромагнитната вълна и намотка 9 е по-близо до точката на наблюдение, отколкото намотка 10 също е на четвърт вълна.
В друга версия, когато двупроводната захранваща линия 22 (фиг. 3) е свързана само към първите две навивки 19, насоченото излъчване от навивките 20 към навивките 19 и по-нататък към навивките 21 се постига чрез фазово изпреварване на токовете, индуцирани в навивките 20, които играят ролята на рефлектор и фазовото изоставане на токовете, индуцирани в навивките 21, и следващите, играещи ролята на директорите.
За да направите това, в рефлектора 20 е необходимо да има индуктивен характер на съпротивлението, а в директора 21 и последващите - капацитивен характер. Навивките 20, еквивалентни на двупроводна линия с дължина на вълната, късо съединени в края, се удължават, а навивките 21 се скъсяват с няколко процента спрямо навивките 19.
В допълнение, в изпълнението на ФИГ. 2 чрез увеличаване на размера от първите 9 до вторите 10 и след това третите 11 и следващите завои, както и разстояния 13-15, 15-17 и т.н. между тях според логаритмичния закон, при всяка честота на логаритмичната серия, радиационното поле се формира от следващите три по два завъртания, единият от които, например, завой 9, играе ролята на директор, другите два, например завои 10 и 11, играят ролята на активен вибратор и рефлектор. С промяна на честотата ролята на резониращите елементи преминава към десетия, единадесетия и следващите три или четири оборота. Тяхната кръстосана връзка през един ви позволява да обобщите високочестотното поле, получено в посока от десетия до деветия завъртане и след преобразуването му във високочестотни токове, добавете тезитокове в двупроводния електропровод 12. Това води до увеличаване на насочеността и широколентовостта на антената.
Литература 1. Вестник Радио, 1971, N 11, с. 35-36.
2. Aizenberg G.Z., "Късовълнови антени", - М.: Связиздат, 1962, стр. 261, 478, 596.
1. S-образна антена под формата на намотка от тел, разположена по страните на два квадрата, разположени по общ диагонал последователно един след друг, и двупроводна електропроводна линия, характеризираща се с това, че двупроводната електропроводна линия е свързана с намотка от тел в двете най-близки съседни отворени страни на различни квадрати.
2. S-образна антена съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че успоредно на първия виток, коаксиално с него, един след друг по ос, перпендикулярна на общия диагонал и минаваща през средата му, има допълнителни втори, трети и последващи навивки.
3. S-образна антена съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че двупроводната захранваща линия е свързана последователно към първия, втория, третия и следващите навивки.
4. S-образна антена съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че разстоянието между първия, втория, третия и следващите навивки е една четвърт от дължината на електромагнитната вълна, а втората навивка е удължена, а третата и следващите навивки са скъсени спрямо първата.
5. S-образна антена съгласно претенция 3, характеризираща се с това, че линейните размери на първия, втория и следващите завои, както и разстоянията по протежение на двупроводната електропровода в точките на свързване към завоите, се променят според логаритмичен закон и свързването на първия, втория и следващите завои към тази линия се осъществява чрез един кръст.