Уголковая антенна с повышенным коэффициентом направленного действия

Уголковая антенна с повышенным коэффициентом направленного действия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое устройство относится к области антенной техники и может быть использовано, например, в телевидении и системах корпоративной, ведомственной и радиотелефонной связи общего пользования.

Постоянно растущие потребности в повышении емкости систем связи и необходимость повышения энергетики радиоканалов требуют создания секционированных антенн базовых станций с узкой диаграммой направленности (ДН) в азимутальной плоскости (4×90°, 6×60°, 8×45° и т.д.) и узкой (20° и менее) ДН в вертикальной плоскости.

Известны антенные устройства с секторными диаграммами направленности (ДН) в азимутальной плоскости (например, антенна SEC35-60-14V с шириной ДН в азимутальной плоскости 60° - каталог фирмы "Microwave Antenna Systems", Edition 1, 2000).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является уголковая антенна, описанная в книге Г.З.Айзенберг. Антенны ультракоротких волн. М.: Связьиздат, 1957, с.523-543, принятая за прототип.

На фиг.1 представлен чертеж антенны-прототипа, где обозначено:

1 - источник возбуждения - электрический вибратор или система электрических вибраторов, расположенных вертикально в плоскости симметрии.

2 - рефлектор.

Уголковая антенна содержит уголковый рефлектор 2, изготовленный из двух плоских металлических пластин, образующих некоторый угол ψ, и источник возбуждения - электрический вибратор 1 или систему вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы этого угла.

Обладая хорошими электрическими характеристиками, устройство-прототип имеет существенный недостаток: антенна не позволяет получить узкую ДН в вертикальной плоскости (Е-плоскости) без существенного увеличения размеров рефлектора и усложнения источника возбуждения (применения многоэлементной решетки вертикальных вибраторов).

Для устранения указанного недостатка в уголковую антенну, содержащую уголковый рефлектор, изготовленный из двух плоских металлических пластин, расположенных под углом друг к другу, и источник возбуждения - электрический вибратор или систему вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы этого угла, согласно изобретению, для сужения диаграммы направленности в Е-плоскости между пластинами рефлектора введен разделительный экран, расположенный в вертикальной плоскости симметрии.

Схема предлагаемой антенны представлена на фиг.2, где обозначено:

1 - источник возбуждения - электрический вибратор или система электрических вибраторов, расположенных вертикально в плоскости симметрии;

2 - рефлектор;

3 - разделительный экран.

Предлагаемая антенна содержит уголковый рефлектор 2, изготовленный из двух плоских металлических пластин, образующих некоторый угол ψ, и источник возбуждения - электрический вибратор 1 или систему вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы этого угла, и разделительный экран 3, помещенный в вертикальной плоскости симметрии.

Каждая отдельно взятая половина уголковой антенны имеет угол раскрыва вдвое меньший, чем у всей антенны. Уменьшение угла раскрыва приводит к сужению ДН в вертикальной плоскости и расширению ДН в азимутальной плоскости (Н-плоскости). Две работающие половины антенны, образованные при помощи разделительного экрана 3, создают горизонтальную решетку, что приводит к сужению ДН в азимутальной плоскости. Таким образом, применение разделительного экрана 3 в уголковой антенне оставляет ДН в азимутальной плоскости близкую к первоначальной, а в вертикальной сужает почти вдвое. Соответственно, коэффициент направленного действия (КНД) антенны увеличивается на величину до 3 дБ по сравнению с КНД антенны-прототипа в зависимости от размеров рефлектора 2. При этом габариты антенны остаются прежними. В силу симметрии, а также того, что запитка антенны осуществляется от одного источника, фазирование обеспечивается автоматически.

Отличительной особенностью предлагаемой антенны от антенны-прототипа является возможность двукратного сужения ДН в Е-плоскости и соответственно двукратного увеличения КНД при сохранении угла раскрыва ДН в Н-плоскости при неизменных габаритах и той же схеме запитки без существенного усложнения конструкции антенны.

На фиг.3 приведен пример ДН антенны-прототипа и предлагаемой антенны для варианта выполнения рефлектора с высотой Н=3λ, длиной L=2λ и углом раскрыва ψ=60°. Выигрыш ˜2.6 дБ.

Техническим результатом предлагаемой заявки является сужение ДН в вертикальной плоскости по сравнению с ДН антенны-прототипа практически вдвое с соответствующим увеличением КНД на величину порядка 3 дБ при неизменных габаритах.

Уголковая антенна с повышенным коэффициентом направленного действия, содержащая уголковый рефлектор, изготовленный из двух плоских металлических пластин, расположенных под углом друг к другу, и источник возбуждения - электрический вибратор или систему вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы этого угла, отличающаяся тем, что для сужения диаграммы направленности в Е-плоскости между пластинами рефлектора введен разделительный экран, расположенный в вертикальной плоскости симметрии.